Лекции по гидравлике
|0,0080-0,1000|Углекислота COi |0,0000140 |
|Спирт этиловый |0,00122 |Хлор |0,0000129 |
Измерение вязкости жидкостей осуществляется с помощью вискозиметров,
работающих на принципе истечения жидкости через малое калиброванное
отверстие; вязкость вычисляется по скорости истечения.
Кроме деформации сдвига внутреннее сопротивление в жидкости возникает и при
объёмном сжатии жидкости, т.е. сжимаемая жидкость стремится восстановить
состояние первоначального равновесия. Этот процесс, в некоторой степени,
аналогичен проявлению сил сопротивления при деформации сдвига, хотя сам
процесс и отличается по своей сути. По этой причине говорят, что в жидкости
проявляется так называемая вторая вязкость Ј,
обусловленная деформацией объёмного сжатия жидкости.
Поверхностное натяжение. Когда мы говорим о жидкости как о сплошной среде,
это вовсе не означает, что эта среда бесконечна и безгранична. Жидкое тело
всегда имеет границы, это либо твёрдые стенки каналов, либо границы раздела
с газообразной средой, либо это граница раздела между различными
несмешивающимися жидкостями. Такие границы можно с полным правом называть
естественными границами.
В некоторых случаях границы могут выделяться условно внутри самой
движущейся жидкости. На естественных границах в пограничном слое жидкости
между молекулами самой жидкости и молекулами окружающей жидкость среды
существуют силы притяжения, которые, в общем случае, могут оказаться не
равными. В то же время силы взаимодействия между остальными молекулами
жидкости, находящимися внутри объёма, ограниченного пограничным слоем эти
силы взаимно уравновешены. Таким образом, остаются не уравновешеными силы
взаимодействия между молекулами, находящимися лишь во внешнем (пограничном
слое). Тогда в пограничном слое возникают напряжения, которые автоматически
балансируют не сбалансированные силы притяжения. Такие напряжения
называются поверхностным натяжением жидкости. Этому напряжению будут
соответствовать силы поверхностного натяжения. Под действием этих сил малые
объёмы жидкости принимают сферическую форму (форму капли), соответствующей
минимуму внутренней энергии; в трубках малого диаметра жидкость поднимается
(или опускается) на некоторую высоту по отношению к уровню покоящейся
жидкости. Последнее явление носит на-
звание капиллярности. Жидкость в трубке малого диаметра (капилляре) будет
подниматься, если жидкость по отношению к стенке капилляра будет
смачивающей жидкостью, и наоборот, будет опускаться, если жидкость для
стенки капилляра окажется не смачивающей. Высоту h подъёма (опускания)
жидкости в капилляре с диаметром d можно определить из соотношения:
[pic] ? где: А - постоянная зависящая от свойств жидкости.
Для водымм,
Для ртути [pic], мм.
Силы поверхностного натяжения малы и проявляются при малых объёмах
жидкости. Величина напряжений на границе раздела зависит от температуры
жидкости; при увеличении температуры внутренняя энергия молекул возрастает
и, естественно, уменьшается напряжение в пограничном слое жидкости и,
следовательно, уменьшаются силы поверхностного натяжения.
Растворимость газов в капельных жидкостях. В реальных жидкостях всегда
находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот,
углеводородный газ, углекислота[pic]сероводороди[pic] др. Наличие газа
растворённого в жидкости может
оказывать как благоприятное воздействие (снижается вязкость жидкости,
плотность и т.д.), так и неблагоприятные факторы. Так при снижении давления
из жидкости выделяется свободный газ, который может стать источником такого
нежелательного явления как кавитация; выделяющийся газ может оказаться не
безопасным для окружающей среды (HiS), огнеопасным и взрывоопасным
(углеводородный газ). Газ, растворённый в жидкости, как и газ в свободном
состоянии может также способствовать коррозии стенок труб и оборудования,
вызывать химические реакции, ведущие к образованию отложений твёрдых солей
на стенках труб, накипей и др. По этой причине знание особенностей и
законов растворения газа в жидкости крайне желательно.
Количество газа, которое может раствориться в капельной жидкости, зависит
от физико-химических свойств самой жидкости и растворяемого в ней газа, а
также от температуры и давления. Максимальное количество газа, которое
может быть растворено в данной жидкости носит название предельной
газонасыщенности для данного газа s0. Естественно, что величины предельной
газонасыщенности для разных газов будут разными. Другой характеристикой
процесса растворения газа в жидкости является давление насы-
чении температуры внутренняя энергия молекул возрастает и, естественно,
уменьшается напряжение в пограничном слое жидкости и, следовательно,
уменьшаются силы поверхностного натяжения.
Растворимость газов в капельных жидкостях. В реальных жидкостях всегда
находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот,
углеводородный газ, углекислота[pic], сероводород HiS и др. Наличие газа
растворённого в жидкости может оказывать как благоприятное воздействие
(снижается вязкость жидкости, плотность и т.д.), так и неблагоприятные
факторы. Так при снижении давления из жидкости выделяется свободный газ,
который может стать источником такого нежелательного явления как кавитация;
выделяющийся газ может оказаться не безопасным для окружающей среды [pic] ,
огнеопасным и взрывоопасным (углеводородный газ). Газ, растворённый в
жидкости, как и газ в свободном состоянии может также способствовать
коррозии стенок труб и оборудования, вызывать химические реакции, ведущие к
образованию отложений твёрдых солей на стенках труб, накипей и др. По этой
причине знание особенностей и законов растворения газа в жидкости крайне
желательно.
Количество газа, которое может раствориться в капельной жидкости, зависит
от физико-химических свойств самой жидкости и растворяемого в ней газа, а
также от температуры и давления. Максимальное количество газа, которое
может быть растворено в данной жидкости носит название предельной
газонасыщенности для данного газа s0. Естественно, что величины предельной
газонасыщенности для разных газов будут разными. Другой характеристикой
процесса растворения газа в жидкости является давление насыщения [pic], это
такое минимальное давление в жидкости, при котором достигается насыщение
капельной жидкости газом. При невысоких давлениях значительно уступающих
величине давления насыщения справедлив закон растворимости Генри:
[pic]
Количество газа растворимого в единице объёма жидкости пропорционально
давлению. При увеличении дав[pic] ления до давления насыщения величина
Кривая растворимости газа в жидкости s(p). коэффициента
растворимости газа[pic]
— давление насыщения, sn — величина
[pic] снижается, ппегтеттьнои гязонясьттттенноети
В жидкости может одновременно
растворяться целая группа различных газов; нередки случаи, когда капельная
жидкость и растворяемый в ней газ имеют одинаковую природу (нефть и
углеводородные газы); в последнем случае между жидкостью и газом может
существовать весьма условная граница, зависящая от температуры смеси и
других прочих условий.
Испаряемость. 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. с_
Адсорбция Адсорбцией принято называть концентрацию одного из веществ,
происходящую в его поверхностном слое, т.е. на границе раздела двух фаз
(например, жидкость и поверхность твёрдого тела). Такая концентрация
молекул жидкости на поверхности твёрдого тела обуславливается силами
межмолекулярного взаимодействия. Так сила притяжения молекул жидкости со
стороны молекул твёрдого тела неизмеримо выше, силы притяжения оказываемой
со стороны молекул самой жидкости. По этой причине на поверхности твёрдого
тела образуется устойчивая пленка, состоящая из молекул жидкости, которая
способна удерживаться на поверхности твёрдого тела даже в том случае, когда
вдоль поверхности твёрдого тала перемещается поток жидкости. Сильное
притяжение со стороны молекул твёрдого тела могут испытывать также и
молекулы второго и третьего слоев молекул жидкости, т.е. образующаяся на
поверхности твердого тела плёнка из частиц жидкости может быть
многослойной. Поскольку сила взаимодействия между молекулами убывает с
увеличением расстояния между ними, то молекулы удалённых от поверхности
твёрдого тела слоев легко разрушаются под действием различных сил, т.е.
внешние слои молекул жидкости крайне неустойчивы. Процесс разрушения
образованной плёнки из жидких молекул называется десорбцией. Как правило,
эти два процесса идут одновременно, образуя состояние неустойчивого
равновесия.
Адсорбируемое вещество (в нашем случае это жидкость) называется адсорбатом,
а адсорбирующее вещество (в нашем случае это твёрдое тело) называется
адсорбентом. Процесс собственно адсорбции происходит на поверхности
твёрдого тела без внедрения молекул адсорбата в твёрдое тело.
В тех случаях, когда молекулы адсорбата проникают в поверхностный слой
адсорбента, то такой процесс приято называть абсорбцией. Если же при этом
будет происхо-
дить химические реакции между веществами, то такой процесс носит название
хемсорб-ции. Следует отметить, что скорость сорбционных процессов зависит
от внешних условий (температура и давление) а также от свойств самих
веществ. На практике с сорбционными процессами мы встречаемся при
гидроизоляции зданий и сооружений, при уплотнении сальников в различных
механизмах и машинах.
| |  скачать работу |
Лекции по гидравлике |
