Студопедия — Физические свойства жидкостей
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Физические свойства жидкостей






Физические свойствахарактеризуются температурным расширением, сжимаемостью, упругостью, испаряемостью и вязкостью.

Температурное расширение – это свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры

D V = b tV 0D T, (2.2)

где D T = Т 2 - Т 1; D V = V 2 - V 1 (V 1= V o -начальный объем); b t – коэффициент температурного расширения, 1/oC.

Коэффициент b t не является величиной постоянной для данной жидкости, он зависит от давления и начальной температуры. Однако для обычных условий с достаточной точностью его принимают постоянным. Так, для воды b t = 2·10-41/oC, а для нефти b t = 8 ·10-4 1/oC.

В большинстве гидравлических расчетов расширение жидкости не учитывается, но, например, при расчетах систем охлаждения двигателей его надо учитывать.

Сжимаемость жидкостей– это свойство жидкостей изменять свой объем при изменении давления

D V = b pV 0D р, (2.3)

где D V = V 1 - V 2 – изменение объема, м3; D р = р 2 - р 1 – изменение давления, Па; b p – коэффициент объемного сжатия, 1/Па.

Коэффициент b p также не является постоянной величиной, он зависит от условий сжатия. Его средние значения при P < 500 МПа равны:

для воды – b p = 5·10-4 1/МПа;

для нефтепродуктов – b p = 7·10-4 1/МПа (1 Па = 1 Н/м2).

Таким образом, практически жидкость несжимаема. Однако, в гидравлических подвесках машин при р = 300-500 МПа рабочие жидкости (минеральные масла) сжимаются до 17-20 % начального объема.

Упругость жидкостей – это способность жидкости принимать свой прежний объем после снятия внешней нагрузки. Такое свойство жидкости характеризуется коэффициентом упругости e= 1/b p. Свойство упругости определяет использование жидкости в качестве рабочего тела во многих гидравлических устройствах и в машинах и характеризуется модулем упругости К, Н/м.

Испаряемость жидкостейзависит от температуры и давления. При снижении давления в жидкости и при повышении температуры упругость паров увеличивается, и жидкость закипает. Под упругостью паров понимают парциальное (частичное) давление насыщенных паров рнп жидкости над ее поверхностью, при котором пары испарения и конденсации взаимно уравновешены: р = рнп.

В обычных условиях (при нормальном атмосферном давлении и температуре) вода содержит около 2% объема растворенного в ней воздуха. Очевидно, что при повышении температуры и понижении давления, когда р < рнп, вместе с испарением жидкости в ней начнут выделяться пузырьки воздуха.

Появление в воде паровоздушных пузырьков называетсякавитацией. Жидкость, содержащая паровоздушную смесь, приобретает свойства, отличные от свойств воды: сжимаемость ее значительно возрастает. Попадая в область повышенного давления (р > рнп), пузырьки пара конденсируются и переходят в жидкое состояние, а воздушные сжимаются или полностью смыкаются. Это явление происходит мгновенно и сопровождается сильными ударами с резким повышением давления, в несколько тысяч раз превосходящего атмосферное. Так как микроудары многократно повторяются на очень малой площадке, происходит разрушение твердой поверхности. В результате имеет место так называемая кавитационнаяэрозия.

Явление кавитации уменьшает пропускную способность трубопроводов, снижает подачу и КПД насосов. Кавитационная эрозия приводит к разрушению лопастей гидравлических турбин, гребных винтов и даже бетонных гидротехнических сооружений.

Вязкость жидкостей это свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению слоев жидкости относительно друг друга. Вязкость есть свойство противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, масла и т.п.) являются менее текучими и наоборот.

При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью жидкости. Скорость потока отдельных слоев уменьшается по мере приближения слоя жидкости к стенке вплоть до v= 0 при Y = 0, при этом между слоями происходит проскальзывание, сопровождающееся возникновением касательных напряжений (напряжений трения), оцениваемых формулой

t= mdv/dY, (2.4)

где m – коэффициент пропорциональности, называемый динамической вязкостьюжидкостиПа·с; d v /dY -градиент скорости(иногда его называют скоростной деформацией); d v– приращение скорости, соответствующее приращению координаты dY (рис. 2.1). Размерность касательного напряжения – Н/м2.

Рис. 2.1. Распределение скоростей при течении вязкой жидкости вдоль стенки

При постоянстве tпо поверхности S полная касательная сила Т (сила трения) по этой поверхности равна

T= tS= mSdv/dY.

Из закона трения, описываемого уравнением (2.4), видно, что напряжение трения t может возникать только в движущейся жидкости при наличии скоростной деформации d v /dY.

В покоящейся жидкости скоростная деформация равна нулю, следовательно, касательные напряжения также равны нулю. Жидкости, для которых приемлема зависимость (1.2) получили название нормальных или ньютоновских.

Однако существуют жидкости, для которых зависимость (2.4) неприемлема. К ним относятся, например, нефть и некоторые нефтепродукты, битумные иполимерные материалы, которые отличаются от нормальных, ньютоновских жидкостей наличием сил трения даже в состоянии покоя. Их движение из состояния покоя начинается только после преодоления некоторого предельного значения касательного напряжения t0, которое не зависит от градиента скорости по нормалям

t= t0+md v /dY.

Наряду с динамической вязкостью в гидравлических расчетах применяют также и кинематическую вязкость

g= m/r.

Единица кинематической вязкости -стокс (Ст), 1 Ст = 1·10-4 м2/с. Кинематическую вязкость на практике определяют при помощи специальных приборов – вискозиметров (в основном используются вискозиметры истечения и капиллярные вискозиметры). Значения кинематической вязкости для некоторых жидкостей приведены в табл.1.1.

Вязкость капельных жидкостей в значительной мере зависит от температуры. Например, с повышением температуры вязкость капельной жидкости уменьшается, а воздуха увеличивается. Это объясняется тем, что вязкость обусловлена силами межмолекулярного сцепления, которые с увеличением температуры жидкости уменьшаются, а в газах молекулы движутся беспорядочно и с ростом температуры эта беспорядочность увеличивается, что и вызывает увеличение вязкости.

Вязкость играет существенную роль при перекачивании жидкостей по трубам, опорожнении резервуаров при работе различных машин и механизмов. Особенно важна зависимость вязкости смазочных масел от температуры. Например, значительное снижение вязкости масел, используемых в системах смазки двигателей машин, при повышении температуры может сделать их слишком жидкотекучими. В результате ухудшаются их рабочие характеристики, что вызывает преждевременный износ трущихся деталей двигателя. В связи с этим применяют специальные добавки, стабилизирующие вязкость масел.







Дата добавления: 2014-12-06; просмотров: 998. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Вычисление основной дактилоскопической формулы Вычислением основной дактоформулы обычно занимается следователь. Для этого все десять пальцев разбиваются на пять пар...

Расчетные и графические задания Равновесный объем - это объем, определяемый равенством спроса и предложения...

Травматическая окклюзия и ее клинические признаки При пародонтите и парадонтозе резистентность тканей пародонта падает...

Подкожное введение сывороток по методу Безредки. С целью предупреждения развития анафилактического шока и других аллергических реак­ций при введении иммунных сывороток используют метод Безредки для определения реакции больного на введение сыворотки...

Принципы и методы управления в таможенных органах Под принципами управления понимаются идеи, правила, основные положения и нормы поведения, которыми руководствуются общие, частные и организационно-технологические принципы...

Толкование Конституции Российской Федерации: виды, способы, юридическое значение Толкование права – это специальный вид юридической деятельности по раскрытию смыслового содержания правовых норм, необходимый в процессе как законотворчества, так и реализации права...

Значення творчості Г.Сковороди для розвитку української культури Важливий внесок в історію всієї духовної культури українського народу та її барокової літературно-філософської традиції зробив, зокрема, Григорій Савич Сковорода (1722—1794 pp...

Постинъекционные осложнения, оказать необходимую помощь пациенту I.ОСЛОЖНЕНИЕ: Инфильтрат (уплотнение). II.ПРИЗНАКИ ОСЛОЖНЕНИЯ: Уплотнение...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.013 сек.) русская версия | украинская версия