Новини - Свойствата на флуидите, какви са видовете флуиди?

Общо описание

Флуидът, както подсказва името му, се характеризира със способността си да тече. Той се различава от твърдото тяло по това, че претърпява деформация поради напрежение на срязване, колкото и малко да е то. Единственият критерий е да измине достатъчно време, за да се осъществи деформацията. В този смисъл флуидът е безформен.

Флуидите могат да бъдат разделени на течности и газове. Течността е само леко свиваема и има свободна повърхност, когато е поставена в отворен съд. От друга страна, газът винаги се разширява, за да запълни контейнера си. Парата е газ, който е близко до течно състояние.

Течността, с която инженерът се занимава основно, е водата. Тя може да съдържа до три процента въздух в разтвор, който при налягане под атмосферното има тенденция да се отделя. Това трябва да се предвиди при проектирането на помпи, клапани, тръбопроводи и др.

Вертикална турбинна помпа

Вертикална дренажна помпа с турбина с дизелов двигател, многостъпална центробежна, вградена в вала, за отводнителни води. Този вид вертикална дренажна помпа се използва главно за изпомпване на отпадъчни води без корозия и с температура под 60°C, със съдържание на суспендирани твърди частици (без влакна и зърнест прах) по-малко от 150 mg/L. Вертикалната дренажна помпа тип VTP е вертикална водна помпа тип VTP и въз основа на увеличението и яката, смазването на тръбата се извършва с вода. При температура под 60°C може да се използва за изпомпване на отпадъчни води, съдържащи определени твърди частици (като скрап, фин пясък, въглища и др.).

Основните физични свойства на флуидите са описани, както следва:

Плътност (ρ)

Плътността на флуида е неговата маса на единица обем. В системата SI тя се изразява като kg/m³³.

Водата е с максимална плътност от 1000 кг/м³³при 4°C. Има леко намаляване на плътността с повишаване на температурата, но за практически цели плътността на водата е 1000 kg/m³³.

Относителната плътност е съотношението на плътността на течността към тази на водата.

Специфична маса (w)

Специфичната маса на флуид е неговата маса на единица обем. В Si системата тя се изразява в N/m³При нормални температури w е 9810 N/m³или 9,81 kN/m³(приблизително 10 kN/m³за по-лесно изчисление).

Специфично тегло (SG)

Специфичното тегло на флуид е съотношението на масата на даден обем течност към масата на същия обем вода. По този начин, това е и съотношението на плътността на флуида към плътността на чистата вода, обикновено при 15°C.

Вакуумна помпа за зареждане на кладенец

Номер на модел: TWP

Подвижните самозасмукващи водни помпи за кладенци с дизелов двигател серия TWP за аварийни ситуации са проектирани съвместно от DRAKOS PUMP от Сингапур и REEOFLO от Германия. Тази серия помпи може да транспортира всякакви чисти, неутрални и корозивни среди, съдържащи частици. Решава много от традиционните повреди на самозасмукващи помпи. Този вид самозасмукваща помпа с уникална конструкция за работа на сухо се стартира и рестартира автоматично без течност при първо стартиране. Всмукателната височина може да бъде повече от 9 м. Отличният хидравличен дизайн и уникалната структура поддържат висока ефективност над 75%. Различни конструкции за монтаж са опционални.

Модул на обемна еластичност (k)

За практически цели течностите могат да се считат за несвиваеми. Има обаче определени случаи, като например нестационарен поток в тръби, където свиваемостта трябва да се вземе предвид. Модулът на еластичност в обем, k, се дава от:

където p е увеличението на налягането, което, когато се приложи към обем V, води до намаляване на обема AV. Тъй като намаляването на обема трябва да е свързано с пропорционално увеличение на плътността, уравнение 1 може да се изрази като:

или вода,k е приблизително 2 150 MPa при нормални температури и налягания. От това следва, че водата е около 100 пъти по-свиваема от стоманата.

Идеална течност

Идеален или перфектен флуид е този, в който няма тангенциални или срязващи напрежения между частиците на флуида. Силите винаги действат нормално в дадено сечение и са ограничени до сили на налягане и ускорение. Никой реален флуид не отговаря напълно на тази концепция и за всички движещи се флуиди има тангенциални напрежения, които имат демпфиращ ефект върху движението. Някои течности, включително водата, обаче са близки до идеалния флуид и това опростено предположение позволява прилагането на математически или графични методи при решаването на определени проблеми с потока.

Вертикална турбинна пожарна помпа

Модел №：XBC-VTP

Вертикалните противопожарни помпи с дълъг вал от серията XBC-VTP са едностепенни и многостепенни дифузионни помпи, произведени в съответствие с най-новия национален стандарт GB6245-2006. Подобрихме дизайна и с позоваване на стандарта на Асоциацията за противопожарна защита на САЩ. Използват се главно за водоснабдяване при пожари в нефтохимическата промишленост, производството на природен газ, електроцентрали, памучен текстил, кейове, авиация, складиране, високи сгради и други индустрии. Могат да се използват и за кораби, морски резервоари, противопожарни кораби и други случаи на водоснабдяване.

Вискозитет

Вискозитетът на флуида е мярка за неговата устойчивост на тангенциално или срязващо напрежение. Той произтича от взаимодействието и сцеплението на молекулите на флуида. Всички реални флуиди притежават вискозитет, макар и в различна степен. Срязващото напрежение в твърдо тяло е пропорционално на деформацията, докато срязващото напрежение в флуид е пропорционално на скоростта на срязващо напрежение. От това следва, че не може да има срязващо напрежение в флуид, който е в покой.

Фиг. 1. Вискозна деформация

Да разгледаме флуид, затворен между две плочи, разположени на много малко разстояние y една от друга (фиг. 1). Долната плоча е неподвижна, докато горната плоча се движи със скорост v. Предполага се, че движението на флуида се осъществява в серия от безкрайно тънки слоеве или ламини, свободно плъзгащи се един върху друг. Няма кръстосан поток или турбулентност. Слоят, съседен на неподвижната плоча, е в покой, докато слоят, съседен на движещата се плоча, има скорост v. Скоростта на срязващо напрежение или градиентът на скоростта е dv/dy. Динамичният вискозитет или, по-просто казано, вискозитетът μ се дава от

Така че:

Този израз за вискозното напрежение е постулиран за първи път от Нютон и е известен като уравнението на вискозитета на Нютон. Почти всички флуиди имат постоянен коефициент на пропорционалност и се наричат Нютонови флуиди.

Фиг. 2. Връзка между напрежението на срязване и скоростта на деформация на срязване.

Фигура 2 е графично представяне на уравнение 3 и демонстрира различното поведение на твърди тела и течности при напрежение на срязване.

Вискозитетът се изразява в сантипоази (Pa.s или Ns/m²).

В много задачи, свързани с движението на флуиди, вискозитетът се проявява с плътност във вида μ/p (независимо от силата) и е удобно да се използва един член v, известен като кинематичен вискозитет.

Стойността на ν за тежко масло може да достигне 900 x 10^-6m²/s, докато за водата, която има относително нисък вискозитет, той е само 1,14 x 10⁻m²/s при 15°C. Кинематичният вискозитет на течността намалява с повишаване на температурата. При стайна температура кинематичният вискозитет на въздуха е около 13 пъти по-голям от този на водата.

Повърхностно напрежение и капилярност

Забележка:

Кохезията е привличането, което подобни молекули имат една към друга.

Адхезията е привличането, което различните молекули имат една към друга.

Повърхностното напрежение е физическото свойство, което позволява капка вода да се държи в суспензия на кран, съд да се напълни с течност малко над ръба, без въпреки това да се разлее, или игла да плува по повърхността на течност. Всички тези явления се дължат на кохезията между молекулите на повърхността на течност, която граничи с друга несмесваща се течност или газ. Сякаш повърхността се състои от еластична мембрана, равномерно напрегната, която винаги се стреми да свива повърхностната област. По този начин откриваме, че мехурчетата от газ в течност и капчиците влага в атмосферата са приблизително сферични по форма.

Силата на повърхностното напрежение през всяка въображаема линия на свободна повърхност е пропорционална на дължината на линията и действа в посока, перпендикулярна на нея. Повърхностното напрежение на единица дължина се изразява в mN/m. Големината му е доста малка, приблизително 73 mN/m за вода в контакт с въздух при стайна температура. Наблюдава се леко намаление на повърхностните десетки.iс повишаване на температурата.

В повечето приложения в хидравликата, повърхностното напрежение е от малко значение, тъй като свързаните с него сили обикновено са незначителни в сравнение с хидростатичните и динамичните сили. Повърхностното напрежение е от значение само когато има свободна повърхност и граничните размери са малки. По този начин, в случай на хидравлични модели, ефектите на повърхностното напрежение, които нямат значение в прототипа, могат да повлияят на поведението на потока в модела и този източник на грешки в симулацията трябва да се вземе предвид при интерпретирането на резултатите.

Ефектите на повърхностното напрежение са много силно изразени в случай на тръби с малък диаметър, отворени към атмосферата. Те могат да приемат формата на манометрични тръби в лабораторията или отворени пори в почвата. Например, когато малка стъклена тръбичка се потопи във вода, ще се установи, че водата се издига вътре в тръбичката, както е показано на Фигура 3.

Водната повърхност в тръбата, или менискусът, както се нарича, е вдлъбната нагоре. Явлението е известно като капилярност, а тангенциалният контакт между водата и стъклото показва, че вътрешната кохезия на водата е по-малка от адхезията между водата и стъклото. Налягането на водата в тръбата, съседна на свободната повърхност, е по-малко от атмосферното.

Фиг. 3. Капилярност

Меркурийът се държи доста различно, както е показано на Фигура 3(b). Тъй като силите на сцепление са по-големи от силите на адхезия, ъгълът на контакт е по-голям и менискусът има изпъкнала повърхност към атмосферата и е подтиснат. Налягането в близост до свободната повърхност е по-голямо от атмосферното.

Капилярните ефекти в манометрите и измервателните стъкла могат да се избегнат чрез използване на тръби с диаметър не по-малък от 10 mm.

Центробежна помпа за морска вода

Номер на модел: ASN ASNV

Помпите модели ASN и ASNV са едностъпални центробежни помпи с двойно засмукване и разделен спирален корпус, използвани за транспортиране на течности във водоснабдителни съоръжения, циркулация на климатици, сгради, напояване, дренажни помпени станции, електроцентрали, промишлени водоснабдителни системи, противопожарни системи, кораби, сгради и т.н.

Парно налягане

Течните молекули, които притежават достатъчна кинетична енергия, се изхвърлят от основното тяло на течността на нейната свободна повърхност и преминават в парата. Налягането, упражнявано от тази пара, е известно като парно налягане, P₂. Повишаването на температурата е свързано с по-голямо молекулярно възбуждане и по този начин с увеличаване на парното налягане. Когато парното налягане е равно на налягането на газа над него, течността кипи. Парното налягане на водата при 15°C е 1,72 kPa (1,72 kN/m⁻¹).²).

Атмосферно налягане

Атмосферното налягане на земната повърхност се измерва с барометър. На морското равнище атмосферното налягане е средно 101 kPa и е стандартизирано на тази стойност. Наблюдава се намаляване на атмосферното налягане с надморската височина; например, на 1500 м то намалява до 88 kPa. Еквивалентът на водния стълб е с височина 10,3 м на морското равнище и често се нарича воден барометър. Височината е хипотетична, тъй като налягането на парите на водата би предотвратило постигането на пълен вакуум. Живакът е много по-добра барометрична течност, тъй като има незначително налягане на парите. Също така, високата му плътност води до стълб с разумна височина - около 0,75 м на морското равнище.

Тъй като повечето налягания, срещани в хидравликата, са над атмосферното налягане и се измерват с инструменти, които регистрират относително, е удобно атмосферното налягане да се счита за референтна стойност, т.е. нула. Тогава наляганията се наричат манометър, когато са над атмосферното, и вакуум, когато са под него. Ако за референтна стойност се вземе истинското нулево налягане, наляганията се наричат абсолютни. В Глава 5, където се обсъжда NPSH, всички цифри са изразени в абсолютни барометрични единици, т.е. морско ниво = 0 бара, манометър = 1 бар, абсолютно = 101 kPa = 10,3 м воден стълб.

Време на публикуване: 20 март 2024 г.