shkolaw.in.ua 1 2 ... 8 9



Розділ 1




ОСНОВИ ГІДРАВЛІКИ



ОСНОВНІ ЗАЛЕЖНОСТІ І РОЗРАХУНКОВІ ФОРМУЛИ



1. Питома вага (вага одиниця об'єму) і густина (маса одиниця об'єму) зв'язані залежністю:
(1-1)
де g - 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння.

Відносною густиною (відносною питомою вагою)  називається відношення густини (питомої ваги) речовини до густини (питомій вазі) води:

(1-2)
В інтервалі температур від 0 до 100 0С густина води в із достатньої для технічних розрахунків точністю можна вважати рівною в = 1000 кг/м3.

Густину суміші рідин, при змішуванні яких не відбувається істотних фізико-хімічних змін, приблизно можна розрахувати, приймаючи, що об’єм суміші дорівнює сумі об’ємів компонентів:
(1-3)
де х1, х2, ... - масові частки компонентів суміші;

сум, 1, 2, ... - густини суміші та її компонентів.

За аналогічною формулою



(1-4)
розраховують густину суспензії с. Тут х - масова частка твердої фази в суспензії, а тв і р - густини твердої і рідкої фази.

2. На підставі рівняння Клапейрона (у рівнянні Клапейрона для 1 кмоль газу pv = RT газова стала Дж/(кмольК)), густина будь-якого газу при температурі Т і тиску р може бути розрахована за формулою:

(1-5)
де 0, кг/м3 - густина газу за нормальних умов (при Т0 = 00С = 273,15К і

р0=1,013105 Па);

М - мольна маса газу, кг/кмоль;

Т - температура, К.

Тиски р і р0 повинні бути виражені в однакових одиницях.

Густина суміші газів:
сум = 1у1 + 2у2 + ... (1-6)
де у1, у2 ... - об'ємні частки компонентів газової суміші;

1, 2 ... - відповідні густини компонентів.

3.
Тиск р стовпа рідини висотою h при густині рідини дорівнює:
р = gh (1-7)
де р виражено в Па; - у кг/м3; g - у м/с2; h - у м.

Виходячи з цього рівняння, отримуємо наступні співвідношення між одиницями тиску:

Фізична атмосфера: 1 атм = 1,013105 Па = 760 мм рт. ст. = 1,033104 мм вод. ст. = 1,033104 кгс/м2 = 1,033 кгс/см2.

Технічна атмосфера: 1 ат = 9,81104 Па = 735 мм рт. ст. = 104 мм вод. ст.= 1 кгс/см2 = 104 кгс/м2.
4.
Основне рівняння гідростатики:
р = р0 + gh (1-8)
де р - гідростатичний тиск на глибині h (у м) від поверхні рідини, Па;

р0 - тиск над поверхню рідини, Па.


Сила тиску рідини на плоску стінку Р (у Н):
P = (р0 + ghс) F (l-9)
де hс - глибина занурення центру ваги стінки під рівнем рідини, м;

- густина рідини, кг/м3;

F - площа поверхні стінки, м2;

g = 9,81 м/с2 - прискорення вільного падіння.
5. В’язкість. Динамічний коефіцієнт в'язкості позначається . В системі СІ має розмірність Пас. Часто використовують стару розмірність – Пуаз (П), або, частіше, сантіпуаз (сП).

1 сП = 10-3Пас.

Кінематичний коефіцієнт в'язкості  (м2/с) зв'язаний з динамічним коефіцієнтом в'язкості співвідношенням:

(1-10)
6. Значення для рідин при різних температурах можна визначити по номограмах, наведених у довідниках.

При відсутності експериментальних даних динамічний коефіцієнт в'язкості багатьох органічних рідин (при 20°С) приблизно може бути обчислений за такою емпіричною формулою:
(1-11)
де - динамічний коефіцієнт в'язкості рідини при атмосферному тиску і

20°С, мП;

 - густина рідини, кг/м3;

М - мольна маса, кг/кмоль;

А - число однойменних атомів у молекул органічної сполуки;

n - чисельне значення атомної константи;

р - поправка на угруповання атомів і характер зв'язку між ними.

Атомні константи n і чисельні значення поправок р наведені в довідниках (таблиці, номограми).

7. Для визначення динамічного коефіцієнту в'язкості газів при різних температурах можна використовувати номограму, наведену в довідниках.


Динамічний коефіцієнт в'язкості газових сумішей може бути обчислений за наближеною формулою:
(1-12)
де Мсум, М1, M2 ... - мольні маси суміші газі і окремих компонентів;

сум, 1, 2 ... - відповідні динамічні коефіцієнти в'язкості;

y1, у2 ... - об'ємні частки компонентів у суміші.

Крім (1-12) використовують також інші формули, які можна знайти у відповідній літературі.

8. Для суміші нормальних (неасоційованих) рідин значення сум може бути обчислене за формулою:
lg сум = х1 lg 1 + х2 lg 2 ... (1-13)
де 1, 2 ... - динамічні коефіцієнти в'язкості окремих компонентів;

х1, х2, ... - мольні частки компонентів у суміші.

Відповідно до адитивності текучостей компонентів динамічний коефіцієнт в'язкості суміші нормальних рідин визначається за рівнянням:
(1-14)

де - об'ємні частки компонентів у суміші.

Динамічний коефіцієнт в'язкості розведених суспензій с може бути розрахований за формулами:

при концентрації твердої фази менше 10% (об.)
с = р +(1+2,5) (1-15)

при концентрації твердої фази до 30% (об.)

(1-16)
де р - динамічний коефіцієнт в'язкості чистої рідини;

 - об'ємна частка твердої фази в суспензії.
9. Динамічний коефіцієнт в'язкості якоїсь рідини може бути визначений по динамічному коефіцієнту в'язкості еталонної речовини за допомогою правила лінійності однозначних хіміко-технічних функцій, установленому К. Ф. Павловым. Цей метод викладений, зокрема, у задачнику К.Ф.Павлова, П.Г.Романкова і А.О.Носкова “Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии”.
10. Рівняння витрати.

Об'ємна витрата рідини або газу V (у м3/с):


V = f (1-17)
Масова витрата рідини або газу М (у кг/с):


M=V=f (1-18)

Тут f - площа поперечного перерізу потоку, м2; - середня швидкість потоку, м/с; - густина рідини або газу, кг/м3.

Для трубопроводу круглого перерізу рівняння (1-16) набуває вигляду:
V = 0,785 d2 (1-19)
де d - внутрішній діаметр труби, м.

При заданій витраті V і прийнятій швидкості діаметр трубопроводу визначається за рівнянням:

(1-20)
За цим рівнянням побудована номограма.

Орієнтовані значення швидкостей, прийнятих при розрахунках внутрішньозаводських трубопроводів, наведені в табл. 1-1.



следующая страница >>