госы 2011

4.Понятие о жидкости (газе), как сплошной среды. Теплофизические свойства капельных, газообразных сред.

Жидкостью будем называть СС, обладающую свойством текучести, т.е. допускающую неограниченное изменение формы под действием сколь угодно малых сил.

Жидкость бывает 2-х видов: 1. Несжимаемая (капельная ρ=const); 2.Сжимаемая (газообразная ρ#const; ρ(P,T)).

В гидравлике принято жидкость считать сплошной средой состоящей из отдельных частиц, т. е. жидкость представляет собой макроструктуру. В капельной жидкости расстояние между частицами весьма малы, поэтому силы сцепления велики. А у газов расстояние между частицами велики, поэтому силы сцепления являются малыми.

Основные теплофизические свойства жидкости:

1.Плотность (ρ) характеризует количество покоящейся массы (m) вещества, выраженной в единице объёма (w), [кг/м³; г/см³] [ρ] = Кг / м³ ρ = m / w где m – масса, w – объем

2.Удельный вес [γ] = Н / м²γ = (m * g) / w где g – ускорение свободного падения

3.Сжимаемость

Коэф. сжимаемости[β_р] = 1 / Па β_р = (1 / w)*(dw / dp)

Модуль упругости [E] = Па Е = 1 / β_р

Коэф. температурного расширения [β_т] = 1 / °С β_т = (1 / w)*(dw / dт)

4. Вязкость - свойство жидкости или газа оказывать сопротивление перемещению одних ее частиц относительно других. Вязкость зависит от силы взаимодействия между молекулами жидкости (газа).

Для характеристики этих сил используется коэффициент динамической вязкости ( )

Динамическая вязкость определяется по уравнению Ньютона: F / A = μ *(dv / dy) где, А – площадь перемещающихся слоёв жидкости; F – сила, требующаяся для поддержания разницы скоростей движения между слоями на величину dv; dy – расстояние между движущимися слоями жидкости; dv – разность скоростей движущихся слоёв жидкости; μ – коэффициент пропорциональности, динамическая вязкость. Величина dx/dy характеризует сдвиг (γ) слоев, деформацию. Соотношение F/A – есть величина касательного напряжения (τ), развиваемое в движущихся слоях жидкости. Размерность динамической вязкости определяется из уравнения Ньютона: система СИ → [Пас, мПас]; 1 сПз = 10^–3∙кг/м ∙с = 10^–3∙Па ∙с; [μ] = Н * с / м².

Вязкость жидкости характеризуется также коэффициентом кинематической вязкости, которая характеризует свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой с учётом силы тяжести: т.е. отношением динамической вязкости к плотности жидкости. [ν] = м² / c; ν = μ / ρ

За единицу в этом случае принят м²/с. Из анализа следует, что с возрастанием температуры средняя длина свободного пробега молекул и средняя скорость движения молекул увеличиваются, а, следовательно, и вязкость газа возрастает, несмотря на уменьшение величины плотности.

Вязкость сильно зависит от Т и слабо от Р. У капельной жидкости с повышением Т вязкость уменьшается, а у газообразной - наоборот. Единицы измерения кинематической вязкости: система СИ→ [м²/с, см²/с, мм²/с]; 1сСт = 10^–2 Ст = 10^–6м²/с = 1мм²/с.

Текучесть () – это величина обратная вязкости и связанная с ней соотношением: .

Под теплоёмкостью (c_р) понимается количество теплоты (dQ), которое необходимо передать единице массы этого вещества (М), чтобы повысить его температуру (dT) на 1 Цельсия или Кельвина c_р = dQ / M · dT

Величина теплоёмкости зависит от температуры, поэтому каждое её значение необходимо относить к определенной температуре (с_t) или к интервалу температур. Для повышения температуры нефти объёма V плотностью ρ от температуры Т₁ до Т₂ необходимо затратить количество энергии Q, равное: Q =ρ·c·(Т₂– Т₁)·V.

Теплопроводность определяет перенос энергии от более нагретых участков жидкости к более холодным.

Коэффициент теплопроводности () описывается законом теплопроводности Фурье и характеризует количество теплоты (dQ), переносимой в веществе через единицу площади (S) в единицу времени (t) при градиенте температуры (dT/dx), равном единице:

Содержание