- •Основные физические свойства жидкости: плотность, сжимаемость, растворимость газов, объёмное расширение, парообразование, кипение, кавитация.
- •Вязкость жидкости. Формула Ньютона. Динамическая и кинематическая вязкость. Единицы и приборы для измерения жидкости.
- •Силы, действующие в жидкости: массовые, поверхностные, единичные.
- •Понятие гидростатического давления и его свойства. Единицы измерения давления.
- •Давление абсолютное, избыточное, вакуум, предельный вакуум.
- •Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Эпюры давления. Барометрические формулы.
- •Сила давления на плоские и криволинейные поверхности. Закон Архимеда.
- •Методы кинематического анализа. Понятие мгновенной и усредненной скорости. Элементы потока жидкости.
- •Режимы течения жидкости. Критическая скорость. Число Рейнольдса.
- •Уравнения движения идеальной и вязкой жидкости и газа: уравнение неразрывности и уравнение Бернулли.
- •Гидравлические потери по длине и в местных сопротивлениях при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости. Области (зоны) гидравлического сопротивления.
- •Формулы для определения линейных потерь напора при ламинарном движении жидкости
- •Местные и гидравлические сопротивления
- •Истечение жидкости через отверстия и насадки. Коэффициенты истечения: сжатия, скорости и расхода.
- •Гидравлический расчет трубопроводов. Потребный напор. Сопротивление трубопровода. Характеристика трубопровода.
- •Расчет сложных трубопроводов: последовательное и параллельное соединение трубопроводов. Разветвленный трубопроводов.
- •Расчет трубопровода с насосной подачей жидкости. Рабочая точка насоса при работе на сеть.
- •Гидравлический удар в трубах. Ударное повышение давления. Гидравлический удар прямой и непрямой, полный и неполный. Способы ослабления гидравлического удара.
-
Основные физические свойства жидкости: плотность, сжимаемость, растворимость газов, объёмное расширение, парообразование, кипение, кавитация.
Важнейшим физическим свойством жидкости, определяющим её концентрацию в пространстве, является плотность жидкости. Под плотностью жидкости понимается масса единицы объёма жидкости:
где: М - масса жидкости,
W - объём, занимаемый жидкостью.
В международной системе единиц СИ масса вещества измеряется в кг, объём жидкого тела в м 3 ,тогда размерность плотности жидкости в системе единиц СИ - кг/м 3.
Сжимаемость жидкости — это ее свойство изменять объем при изменении давления. Это свойство характеризуется коэффициентом объемного сжатия или сжимаемости, выражающим относительное уменьшение объема жидкости при увеличении давления на единицу площади. Для расчетов в области строительной гидравлики воду считают несжимаемой. В связи с этим при решении практических задач сжимаемостью жидкости обычно пренебрегают.
начальный объём жидкости, (при начальном давлении),
коэффициент объёмного (упругого) сжатия жидкости.
Испарянемость. При повышении температуры жидкости и, в некоторых случаях, при снижении давления часть массы капельной жидкости постепенно переходит в газообразное состояние (пар). Интенсивность процесса парообразования зависит от температуры кипения жидкости при нормальном атмосферном давлении: чем выше температура кипения жидкости, тем меньше её испаряемость. Однако, более полной характеристикой испаряемости следует считать давление (упругость) насыщенных паров, данное в функции температуры. Чем больше насыщенность паров при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости.
Температурное расширение. Это свойство жидкостей изменять свой объем характеризуется коэффициентом температурного расширения (t) представляющим собой относительное изменение объема жидкости W при изменении температуры t на 1°С и постоянном давлении:
t= , оС-1. (2.8)
Растворимость газов в жидкостях характеризуется объемом растворенного газа в единице объема жидкости и определяется по закону Генри:
Wг= Wг a Р/ Ратм, где Wг – объем растворенного газа; Wж – объем жидкости; a – коэффициент растворимости; Р - давление; Ратм - атмосферное давление.
Кавитация – это местное нарушение сплошности течения жидкости с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке. В движущейся жидкости возможны локальные изменения давления, например при обтекании твердых тел пли вибрации.
-
Вязкость жидкости. Формула Ньютона. Динамическая и кинематическая вязкость. Единицы и приборы для измерения жидкости.
Вязкость, внутреннее трение, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость – важная физико-химическая характеристика веществ, которую приходится учитывать при перекачивании жидкостей и газов по трубам (нефтепроводы, газопроводы).
Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном:
, где τ – касательные напряжения жидкости τ = T/w, T – тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоёв жидкости (газа) относительно друг друга, w – площадь слоя, по которому происходит сдвиг; = – градиент скорости течения (быстрота её изменения от слоя к слою), иначе – скорость сдвига. Коэффициент пропорциональности называется коэффициентом динамической вязкости (). Он количественно характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению её слоёв. Знак «плюс» или «минус» в формулах принимается в зависимости от знака градиента скорости.
Величина обратная коэффициенту динамической вязкости , называется текучестью
j=. Наряду с динамической вязкостью ( часто рассматривают кинематическую вязкость ():
(2.12)
где – плотность жидкости или газа.
Единицами кинематической вязкости служат м2/с и см2/с, ранее использовались стоксы, 1 Стокс=1∙10-4 м2/с. Вязкость жидкостей измеряют с помощью приборов-вискозиметров (от позднелатинского viscosus – вязкий). Наиболее распространены вискозиметры капиллярные, ротационные, с падающим шариком, ультразвуковые.