Упругие жидкости газы и пары – объясняется это тем, что при скоростях ниже скорости звука законы движения жидкости и газов практически одинаковы

Тема: Гидравлика

1. Гидромеханика (Гидравлика) –разделмеханики сплошных сред, изучающий законы равновесия (гидростатика) и движения (гидродинамика) жидкостей и газов, а также механическое взаимодействие между жидкостью и твердыми телами (стенками), омываемыми ею.

Гидравлика возникла как результат обобщения опыта, накопленного людьми еще в древности при сооружении водоемов и каналов. Ее развитие связано с такими именами, как Архимед, Леонардо да Винчи, Галилей, Паскаль, Ньютон. Большую роль в изучении законов гидравлики сыграли выдающиеся ученые Д.Бернулли, Л.Эйлер, М.Ломоносов, Д.И.Менделеев. Широко известны работы по гидравлике Н.П.Петрова, создавшего гидродинамическую теорию смазки, Н.Е.Жуковского, выполнившего ряд замечательных исследований по гидродинамике, Н.Н.Павловского, разработавшего теорию неравномерного движения и фильтрации жидкости, В.Г.Шухова, проводившего фундаментальные исследования по гидравлическому расчету магистральных трубопроводов, и др.

Законы гидравлики широко используют во многих областях техники. на их основе создаются и работают насосы, гидроприводы, многие машины, аппараты и приборы

Основные свойства жидкости.

В гидравлике жидкостями называют жидкости, газы и пары.

В гидромеханике вводится понятие идеальной жидкости, которая в отличие от реальной (вязкой) жидкости абсолютно несжимаема, т.е. не меняет плотность при изменении давления и температуры, а также не обладает внутренним трением между слоями (вязкостью).

Реальные жидкости делятся на капельные (жидкости) и упругие (газы и пары), причем, если первые практически несжимаемы и обладают малым коэффициентом объемного расширения, объем последних значительно изменяется при изменении температуры и давления.

Упругие жидкости газы и пары – объясняется это тем, что при скоростях ниже скорости звука законы движения жидкости и газов практически одинаковы.

Основные физические величины:

· плотность (ρ, кг/м³), - масса вещества, заключенная в единице ее объема, определяется (в случае однородного тела) отношением

, (1.1)

где m – масса тела; V – его объем;

,

где g - g – ускорение силы тяжести, G – вес тела;

С увеличением температуры жидкости ее плотность уменьшается, т.к. увеличивается объем. Исключение – вода, которая имеет наибольшую плотность при температуре 4◦С. В производственных условиях плотность обычно измеряют – ареометром.

· тепловое расширение жидкостей – увеличение объема жидкости при нагревании (искл. вода) характеризуется коэффициентом объемного расширения, который показывает относительное увеличение объема жидкости при повышении ее температуры на 1◦С:

, [◦С^-1]

где ΔV – изменение объема жидкости в процессе повышения температуры;

V₀ – объем жидкости при 0◦С.

Вода при нагревании от 0◦С до 4◦С сжимается, а при охлаждении от 4◦С до 0◦С расширяется.

· удельный вес (γ, Н/м³), определяемый для однородного тела отношением

, (1.2)

где G – вес тела.

где Р – сила, действующая на поверхность F перпендикулярно к ней.

· Вязкостьхарактеризует свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу ее частиц, возникающих под действием сил внутреннего трения. Чем больше вязкость жидкости, тем больше силы внутреннего трения, возникающего в ней при перемещении одних слоев относительно других. Вязкость оказывает существенное влияние на характер течения жидкости по трубам и условия ее перекачки насосами.

· μ – динамический коэффициент вязкости жидкости, или абсолютная вязкость[ μ=Н · с /м²] применяется для количественной оценки вязкости.

В гидравлике вязкость жидкости чаще характеризуется ν – кинематическим коэффициентом вязкости, м²/с.

, (1.3)

В физической системе единиц кинематическую вязкость выражают в стоксах (Ст). Сотая часть стокса – сантистокс (сСт)

Вязкость жидкости обратно пропорциональна температуре, а вязкость газа прямо пропорциональна температуре.

· Давление насыщенного пара жидкости или упругостью паров называют давление, при котором устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества, и число молекул, переходящих из жидкости в пар, равно числу молекул, совершающих обратный переход. Давление насыщенного пара различных жидкостей в значительной степени зависит от температуры и, как правило, увеличивается с ее повышением.

Соотношение между единицами давления в различных системах единиц следующее:

1 Па = 0.102 кгс/м² = 10.2×10^-6 ат (кгс/см²) =10^-5 бар = 7.5×10^{-3 мм рт.ст.}

1 бар = 10.2×10³ кгс/м² = 1.02 ат (кгс/см²) = 10⁵ Па = 750 мм рт. ст.

1 ат = 10000 кгс/м² = 98.1×10³ Па = 0.981 бар = 735.6 мм рт. ст.

1 атм = 1.013×10⁵ Па = 760 мм рт. ст

1 мм рт. ст = 133.3 Па

1 мм вод. ст = 9.81 Па

· Силы действующие в жидкости можно разделить на массовые (объемные) и поверхностные.

Массовые силы (гравитации, инерции, центробежные) действуют на каждую частицу в данном объеме жидкости.

Поверхностные силы (давления, трения, поверхностного натяжения) действует лишь на поверхностях отделяющих данный объем жидкости от окружающей среды.