Aktualności - Właściwości płynów. Jakie są rodzaje płynów?

Opis ogólny

Płyn, jak sama nazwa wskazuje, charakteryzuje się zdolnością do płynięcia. Różni się od ciała stałego tym, że ulega odkształceniu z powodu naprężenia ścinającego, niezależnie od tego, jak małe jest to naprężenie. Jedynym kryterium jest to, że musi upłynąć wystarczająco dużo czasu, aby doszło do odkształcenia. W tym sensie płyn jest bezkształtny.

Płyny można podzielić na ciecze i gazy. Ciecz jest tylko lekko ściśliwa i ma wolną powierzchnię, gdy jest umieszczona w otwartym naczyniu. Z drugiej strony gaz zawsze się rozszerza, aby wypełnić swój pojemnik. Para to gaz, który jest w stanie bliskim ciekłemu.

Cieczą, którą głównie zajmuje się inżynier, jest woda. Może zawierać do trzech procent powietrza w roztworze, które przy ciśnieniu podciśnieniowym ma tendencję do uwalniania się. Należy to uwzględnić przy projektowaniu pomp, zaworów, rurociągów itp.

Pompa turbinowa pionowa

Silnik wysokoprężny Turbina pionowa wielostopniowa odśrodkowa rzędowa pompa drenażowa Ten rodzaj pionowej pompy drenażowej jest głównie używany do pompowania bez korozji, temperatura poniżej 60 °C, zawiesiny ciał stałych (bez włókien, żwiru) o zawartości mniejszej niż 150 mg/l ścieków lub wody odpadowej. Pionowa pompa drenażowa typu VTP jest w pionowych pompach wodnych typu VTP i na podstawie wzrostu i kołnierza, ustaw rurę smarującą olejem jest woda. Może dymić temperaturę poniżej 60 °C, wysłać do zawierania pewnego stałego ziarna (takiego jak złom żelazny i drobny piasek, węgiel itp.) ścieków lub wody odpadowej.

Główne właściwości fizyczne płynów opisuje się następująco:

Gęstość (ρ)

Gęstość cieczy to jej masa na jednostkę objętości. W układzie SI jest wyrażana w kg/m³.

Woda osiąga maksymalną gęstość 1000 kg/m³w temperaturze 4°C. Wraz ze wzrostem temperatury następuje niewielki spadek gęstości, ale w praktyce gęstość wody wynosi 1000 kg/m³.

Gęstość względna to stosunek gęstości cieczy do gęstości wody.

Masa właściwa (w)

Masa właściwa cieczy to jej masa na jednostkę objętości. W układzie Si wyrażana jest w N/m³W normalnych temperaturach w wynosi 9810 N/m³lub 9,81 kN/m³(około 10 kN/m³dla ułatwienia obliczeń).

Gęstość właściwa (SG)

Gęstość właściwa cieczy to stosunek masy danej objętości cieczy do masy tej samej objętości wody. Jest to zatem również stosunek gęstości cieczy do gęstości czystej wody, zwykle w temperaturze 15°C.

Pompa do iglic studni próżniowej

Numer modelu: TWP

Pompy wodne samozasysające serii TWP z ruchomym silnikiem wysokoprężnym do wody studziennej do zastosowań awaryjnych zostały zaprojektowane wspólnie przez DRAKOS PUMP z Singapuru i firmę REEOFLO z Niemiec. Ta seria pomp może transportować wszelkiego rodzaju czyste, neutralne i żrące media zawierające cząstki. Rozwiązuje wiele tradycyjnych usterek pomp samozasysających. Ten rodzaj pompy samozasysającej o unikalnej konstrukcji suchobiegowej będzie automatycznie uruchamiany i ponownie uruchamiany bez cieczy przy pierwszym uruchomieniu. Wysokość ssania może wynosić ponad 9 m; Doskonała konstrukcja hydrauliczna i unikalna konstrukcja utrzymują wysoką wydajność na poziomie ponad 75%. I inna instalacja konstrukcji jest opcjonalna.

Moduł sprężystości objętościowej (k)

lub w celach praktycznych ciecze mogą być uważane za nieściśliwe. Istnieją jednak pewne przypadki, takie jak niestabilny przepływ w rurach, w których ściśliwość powinna być brana pod uwagę. Moduł sprężystości objętościowej, k, jest podany przez:

gdzie p jest wzrostem ciśnienia, które, gdy jest stosowane do objętości V, powoduje zmniejszenie objętości AV. Ponieważ zmniejszenie objętości musi być powiązane z proporcjonalnym wzrostem gęstości, równanie 1 można zapisać jako:

lub water,k wynosi około 2 150 MPa w normalnych temperaturach i ciśnieniach. Wynika z tego, że woda jest około 100 razy bardziej ściśliwa niż stal.

Idealny płyn

Idealny lub doskonały płyn to taki, w którym nie występują żadne naprężenia styczne lub ścinające między cząsteczkami płynu. Siły zawsze działają normalnie w przekroju i są ograniczone do sił ciśnienia i przyspieszenia. Żaden rzeczywisty płyn nie jest w pełni zgodny z tą koncepcją, a dla wszystkich płynów w ruchu występują naprężenia styczne, które mają tłumiący wpływ na ruch. Jednak niektóre płyny, w tym woda, są bliskie idealnego płynu, a to uproszczone założenie umożliwia przyjęcie metod matematycznych lub graficznych w rozwiązywaniu niektórych problemów przepływu.

Pionowa turbinowa pompa przeciwpożarowa

Numer modelu: XBC-VTP

Pompy przeciwpożarowe pionowe z długim wałem serii XBC-VTP to seria jednostopniowych, wielostopniowych pomp dyfuzyjnych, wyprodukowanych zgodnie z najnowszą normą krajową GB6245-2006. Ulepszyliśmy również projekt, odnosząc się do normy United States Fire Protection Association. Jest ona głównie stosowana do zaopatrzenia w wodę przeciwpożarową w przemyśle petrochemicznym, gazowym, elektrowniach, tekstyliach bawełnianych, nabrzeżach, lotnictwie, magazynach, budynkach wysokościowych i innych gałęziach przemysłu. Może być również stosowana na statkach, zbiornikach morskich, statkach strażackich i innych okazjach zaopatrzeniowych.

Lepkość

Lepkość cieczy jest miarą jej odporności na naprężenia styczne lub ścinające. Wynika ona z interakcji i spójności cząsteczek cieczy. Wszystkie rzeczywiste ciecze posiadają lepkość, choć w różnym stopniu. Naprężenie ścinające w ciele stałym jest proporcjonalne do odkształcenia, podczas gdy naprężenie ścinające w cieczy jest proporcjonalne do szybkości odkształcenia ścinającego. Wynika z tego, że nie może być naprężenia ścinającego w cieczy, która jest w stanie spoczynku.

Rys.1. Odkształcenie lepkie

Rozważmy płyn zamknięty między dwiema płytami, które znajdują się w bardzo małej odległości y od siebie (rys. 1). Dolna płyta jest nieruchoma, podczas gdy górna płyta porusza się z prędkością v. Zakłada się, że ruch płynu odbywa się w serii nieskończenie cienkich warstw lub warstw, które mogą swobodnie przesuwać się jedna po drugiej. Nie ma przepływu krzyżowego ani turbulencji. Warstwa sąsiadująca ze stacjonarną płytą jest w spoczynku, podczas gdy warstwa sąsiadująca z ruchomą płytą ma prędkość v. Szybkość odkształcenia ścinającego lub gradient prędkości wynosi dv/dy. Lepkość dynamiczna lub, prościej, lepkość μ jest podana przez

Aby:

To wyrażenie na naprężenie lepkie zostało po raz pierwszy zaproponowane przez Newtona i jest znane jako równanie lepkości Newtona. Prawie wszystkie płyny mają stały współczynnik proporcjonalności i są nazywane płynami Newtona.

Rys.2. Zależność między naprężeniem ścinającym a szybkością odkształcenia ścinającego.

Rysunek 2 jest graficzną reprezentacją równania 3 i pokazuje różne zachowania ciał stałych i cieczy pod wpływem naprężenia ścinającego.

Lepkość wyrażana jest w centypoazach (Pa.s lub Ns/m²).

W wielu problemach dotyczących ruchu cieczy lepkość wyraża się w postaci μ/p (niezależnie od siły), dlatego wygodnie jest używać pojedynczego członu v, znanego jako lepkość kinematyczna.

Wartość ν dla ciężkiego oleju może wynosić nawet 900 x 10^-6m²/s, podczas gdy dla wody, która ma stosunkowo niską lepkość, wynosi ona tylko 1,14 x 10?m2/s przy 15° C. Lepkość kinematyczna cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. W temperaturze pokojowej lepkość kinematyczna powietrza jest około 13 razy większa niż wody.

Napięcie powierzchniowe i kapilarność

Notatka:

Spójność to przyciąganie się między sobą podobnych cząsteczek.

Adhezja to przyciąganie się między sobą różnych cząsteczek.

Napięcie powierzchniowe to właściwość fizyczna, która umożliwia utrzymanie kropli wody w zawieszeniu przy kranie, napełnienie naczynia cieczą nieco powyżej krawędzi, ale bez rozlewania, lub unoszenie się igły na powierzchni cieczy. Wszystkie te zjawiska są spowodowane spójnością między cząsteczkami na powierzchni cieczy, która przylega do innej niemieszającej się cieczy lub gazu. Jest tak, jakby powierzchnia składała się z elastycznej membrany, równomiernie naprężonej, która ma tendencję do ciągłego kurczenia powierzchni. Tak więc odkrywamy, że bąbelki gazu w cieczy i kropelki wilgoci w atmosferze mają kształt w przybliżeniu kulisty.

Siła napięcia powierzchniowego na dowolnej wyimaginowanej linii na swobodnej powierzchni jest proporcjonalna do długości linii i działa w kierunku prostopadłym do niej. Napięcie powierzchniowe na jednostkę długości jest wyrażone w mN/m. Jego wielkość jest dość mała i wynosi około 73 mN/m dla wody w kontakcie z powietrzem w temperaturze pokojowej. Występuje niewielki spadek dziesiątek powierzchniowychiwraz ze wzrostem temperatury.

W większości zastosowań w hydraulice napięcie powierzchniowe ma niewielkie znaczenie, ponieważ siły towarzyszące są na ogół pomijalne w porównaniu z siłami hydrostatycznymi i dynamicznymi. Napięcie powierzchniowe ma znaczenie tylko tam, gdzie występuje powierzchnia swobodna, a wymiary brzegowe są małe. Tak więc w przypadku modeli hydraulicznych efekty napięcia powierzchniowego, które nie mają znaczenia w prototypie, mogą wpływać na zachowanie przepływu w modelu, a to źródło błędu w symulacji musi być brane pod uwagę podczas interpretacji wyników.

Efekty napięcia powierzchniowego są bardzo wyraźne w przypadku rurek o małej średnicy otwartych na atmosferę. Mogą one przybierać formę rurek manometrycznych w laboratorium lub otwartych porów w glebie. Na przykład, gdy mała szklana rurka zostanie zanurzona w wodzie, okaże się, że woda unosi się wewnątrz rurki, jak pokazano na rysunku 3.

Powierzchnia wody w rurce, lub menisk, jak się to nazywa, jest wklęsła do góry. Zjawisko to znane jest jako kapilarność, a styczny kontakt między wodą a szkłem wskazuje, że wewnętrzna spójność wody jest mniejsza niż przyczepność między wodą a szkłem. Ciśnienie wody wewnątrz rurki sąsiadującej z wolną powierzchnią jest mniejsze niż atmosferyczne.

Rys. 3. Włośniczkowość

Rtęć zachowuje się zupełnie inaczej, jak pokazano na rysunku 3(b). Ponieważ siły spójności są większe niż siły adhezji, kąt styku jest większy, a menisk ma wypukłą powierzchnię do atmosfery i jest obniżony. Ciśnienie w pobliżu wolnej powierzchni jest większe niż atmosferyczne.

Efektowi kapilarności w manometrach i szkłach wskaźnikowych można zapobiec, stosując rurki o średnicy nie mniejszej niż 10 mm.

Pompa odśrodkowa do wody morskiej

Numer modelu: ASN ASNV

Pompy ASN i ASNV to jednostopniowe pompy odśrodkowe z dzieloną obudową spiralną i podwójnym ssaniem, stosowane do transportu cieczy w zakładach wodociągowych, układach klimatyzacji, budynkach, systemach nawadniających, stacjach pomp odwadniających, elektrowniach, przemysłowych systemach zaopatrzenia w wodę, systemach przeciwpożarowych, statkach, budynkach itd.

Ciśnienie pary

Cząsteczki cieczy, które posiadają wystarczającą energię kinetyczną, są wyrzucane z głównego ciała cieczy na jej swobodnej powierzchni i przechodzą do pary. Ciśnienie wywierane przez tę parę jest znane jako ciśnienie pary, P,. Wzrost temperatury jest związany z większym pobudzeniem cząsteczek, a tym samym wzrostem ciśnienia pary. Gdy ciśnienie pary jest równe ciśnieniu gazu nad nią, ciecz wrze. Ciśnienie pary wody w temperaturze 15°C wynosi 1,72 kPa(1,72 kN/m²).

Ciśnienie atmosferyczne

Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni ziemi mierzy się barometrem. Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne wynosi średnio 101 kPa i jest standaryzowane na tej wartości. Ciśnienie atmosferyczne spada wraz z wysokością; na przykład na wysokości 1500 m spada do 88 kPa. Równoważny słup wody ma wysokość 10,3 m na poziomie morza i jest często nazywany barometrem wodnym. Wysokość jest hipotetyczna, ponieważ ciśnienie pary wodnej uniemożliwiłoby osiągnięcie całkowitej próżni. Rtęć jest znacznie lepszą cieczą barometryczną, ponieważ ma pomijalną prężność pary wodnej. Ponadto jej wysoka gęstość powoduje, że słup ma rozsądną wysokość - około 0,75 m na poziomie morza.

Ponieważ większość ciśnień spotykanych w hydraulice jest wyższa od ciśnienia atmosferycznego i jest mierzona przez przyrządy, które rejestrują względnie, wygodnie jest traktować ciśnienie atmosferyczne jako punkt odniesienia, tj. zero. Ciśnienia są wówczas nazywane ciśnieniami manometrycznymi, gdy są wyższe od atmosferycznego, a ciśnieniami próżniowymi, gdy są niższe od niego. Jeśli za punkt odniesienia przyjmuje się prawdziwe ciśnienie zerowe, ciśnienia są nazywane bezwzględnymi. W rozdziale 5, w którym omawiane jest NPSH, wszystkie liczby są wyrażone w bezwzględnych terminach barometru wody, tj. poziom morza = 0 barów manometrycznych = 1 bar bezwzględny = 101 kPa = 10,3 m słupa wody.

Czas publikacji: 20-03-2024