Модуль №2

Лекция №6

1. Гидростатика. Основные свойства жидкостей.

2. Закон Паскаля. Основное уравнение гидростатики.

3. Основные характеристики движения жидкостей.

4. Основные уравнения гидродинамики.

На предыдущих лекциях мы рассмотрели теоретические основы процессов биотехнологии.

Этой лекцией мы начинаем изучение основных закономерностей переноса импульса, так как подавляющее большинство изучаемых в курсе химико-технологических процессов осуществляется в газовых или жидких потоках, условия движения и свойства которых во многом определяют важнейшие характеристики протекаемых в них процессов. Наука, в которой изучаются эти закономерности, называется гидравлика. Поэтому изучению основных процессов ХТ предшествует изучение гидравлики.

Итак,

Гидравлика – наука, в которой изучаются законы равновесия и движения жидкостей, и рассматривается практическое применение этих законов.

Практическое значение гидравлики весьма велико, так как она является основой ряда специальных дисциплин. Раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкостей, называют гидростатикой; часть гидравлики, где изучаются законы движения жидкости, называется гидродинамикой. Эти же задачи рассматриваются в теоретической гидромеханике.

Самостоятельно:

1. Представление о жидкостях как о сплошных средах.

2. Основные свойства жидкостей.

3. Капельные, упругие, идеальные, ньютоновские и неньютоновские жидкости. Основные свойства жидкостей

1. Давление

Условия возникновения этого свойства: действие внешних сил: поверхностных и массовых. Обозначается P, (Па).

Выделим внутри жидкости, находящейся в покое, площадку. На эту площадку по нормали к ней внутрь жидкости будет действовать «внешняя» сила или сила давления, F.

где P – гидростатическое давление в данной точке, или просто гидростатическое давление.

F – сила давления;

S – площадь поверхности, на которую действует сила;

Свойства давления

1. Давление в любой точке жидкости, находящейся в равновесии, во всех направлениях одинаково.

2. Давление всегда направлено по внутренней нормали к любой произвольно выбранной площадке жидкости, находящейся в покое.

На этих свойствах давления основано действие многих практических устройств, например, гидравлический пресс и т.д.

Различают следующие виды давления:

P_абс – абсолютное, P_абс = P_ат + P_изб ; отсчитывается от нуля

P_изб – избыточное, P_изб = P_абс - P_ат ; отсчитывается от атмосферного

P_вак – вакуумное, P_вак < P_ат.

Чтобы Вам, было более понятно, представим это в виде схемы.

2. Вязкость

Вязкость – это свойство жидкости сопротивляться сдвигающим усилиям.

Р ассмотрим два слоя жидкости:

dn – нормаль направлена в сторону меньшей скорости;

F_тр – сила трения, направлена против скорости;

Как определить силу сопротивления? Закон Ньютона:

« минус » означает, что нормаль направлена в сторону уменьшения скорости.

dw/dn – градиент скорости по нормали, т.е. отнесенное изменение скорости на единицу расстояния между слоями по направлению, перпендикулярному к направлению течения жидкости;

– коэффициент пропорциональности или динамическая вязкость, (Па*с), характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев.

Иногда вязкость жидкости характеризуют кинематической вязкостью υ=μ/ρ (м²/с).