Novinky - Vlastnosti tekutín, aké sú typy tekutín?

Všeobecný popis

Tekutina, ako už názov napovedá, sa vyznačuje svojou schopnosťou tečenia. Od pevnej látky sa líši tým, že sa deformuje v dôsledku šmykového napätia, nech je toto šmykové napätie akokoľvek malé. Jediným kritériom je, aby na deformáciu uplynul dostatočný čas. V tomto zmysle je tekutina beztvará.

Tekutiny možno rozdeliť na kvapaliny a plyny. Kvapalina je len mierne stlačiteľná a v otvorenej nádobe má voľný povrch. Na druhej strane, plyn sa vždy rozpína a napĺňa svoju nádobu. Para je plyn, ktorý je blízko kvapalného stavu.

Kvapalina, s ktorou sa inžinier zaoberá najmä voda. Môže obsahovať až tri percentá vzduchu v roztoku, ktorý sa pri tlaku nižšom ako je atmosférický tlak zvyčajne uvoľňuje. S tým sa musí počítať pri navrhovaní čerpadiel, ventilov, potrubí atď.

Vertikálne turbínové čerpadlo

Vertikálne drenážne čerpadlo s viacstupňovou odstredivou hriadeľovou hlavňou s dieselovým motorom. Tento typ vertikálneho drenážneho čerpadla sa používa hlavne na čerpanie odpadových vôd bez korózie, s teplotou nižšou ako 60 °C a obsahom nerozpustených látok (okrem vlákien a krupice) menej ako 150 mg/l v odpadových vodách. Vertikálne drenážne čerpadlo typu VTP je súčasťou vertikálnych vodných čerpadiel typu VTP a na základe zvýšenia a goliera sa nastaví mazanie trubice vodou. Pri teplote pod 60 °C môže dymiť a odvádzať odpadové vody, ktoré obsahujú určité pevné častice (ako napríklad železný šrot, jemný piesok, uhlie atď.).

Hlavné fyzikálne vlastnosti tekutín sú opísané takto:

Hustota (ρ)

Hustota kvapaliny je jej hmotnosť na jednotku objemu. V sústave SI sa vyjadruje ako kg/m³.³.

Voda má svoju maximálnu hustotu 1000 kg/m³³pri 4 °C. S rastúcou teplotou dochádza k miernemu poklesu hustoty, ale pre praktické účely je hustota vody 1000 kg/m³³.

Relatívna hustota je pomer hustoty kvapaliny k hustote vody.

Merná hmotnosť (w)

Merná hmotnosť kvapaliny je jej hmotnosť na jednotku objemu. V Si sústave sa vyjadruje v N/m.³Pri normálnych teplotách je w 9810 N/m³alebo 9,81 kN/m³(približne 10 kN/m³pre jednoduchší výpočet).

Merná hmotnosť (SG)

Merná hmotnosť kvapaliny je pomer hmotnosti daného objemu kvapaliny k hmotnosti rovnakého objemu vody. Je to teda aj pomer hustoty kvapaliny k hustote čistej vody, zvyčajne pri teplote 15 °C.

Vákuové sacie čerpadlo pre vrt

Číslo modelu: TWP

Pohyblivé samonasávacie čerpadlá do studní série TWP s dieselovým motorom pre núdzové situácie sú spoločne navrhnuté spoločnosťami DRAKOS PUMP zo Singapuru a REEOFLO z Nemecka. Táto séria čerpadiel dokáže prepravovať všetky druhy čistých, neutrálnych a korozívnych médií obsahujúcich častice. Rieši mnoho porúch tradičných samonasávacích čerpadiel. Tento typ samonasávacieho čerpadla má jedinečnú konštrukciu chodu nasucho, ktorá sa pri prvom spustení automaticky spustí a reštartuje bez kvapaliny. Sacia výška môže byť viac ako 9 m. Vynikajúca hydraulická konštrukcia a jedinečná konštrukcia udržiavajú vysokú účinnosť viac ako 75 %. Možnosť inštalácie rôznych konštrukcií je voliteľná.

Objemový modul (k)

Z praktických dôvodov možno kvapaliny považovať za nestlačiteľné. Existujú však určité prípady, ako napríklad nestacionárne prúdenie v potrubiach, kde by sa mala stlačiteľnosť zohľadniť. Objemový modul pružnosti k sa udáva vzťahom:

kde p je zvýšenie tlaku, ktoré pri pôsobení na objem V vedie k zníženiu objemu AV. Keďže zníženie objemu musí byť spojené s proporcionálnym zvýšením hustoty, rovnicu 1 možno vyjadriť ako:

alebo vody,k je približne 2 150 MPa pri normálnych teplotách a tlakoch. Z toho vyplýva, že voda je asi 100-krát stlačiteľnejšia ako oceľ.

Ideálna tekutina

Ideálna alebo dokonalá tekutina je tekutina, v ktorej medzi časticami tekutiny neexistujú žiadne tangenciálne ani šmykové napätia. Sily vždy pôsobia normálne v danom priereze a sú obmedzené na tlak a akceleračné sily. Žiadna reálna tekutina úplne nezodpovedá tejto koncepcii a pre všetky tekutiny v pohybe sú prítomné tangenciálne napätia, ktoré majú tlmiaci účinok na pohyb. Niektoré kvapaliny, vrátane vody, sa však blížia k ideálnej tekutine a tento zjednodušený predpoklad umožňuje použitie matematických alebo grafických metód pri riešení určitých problémov prúdenia.

Vertikálne turbínové požiarne čerpadlo

Číslo modelu: XBC-VTP

Vertikálne hasiace čerpadlá s dlhou hriadeľou série XBC-VTP sú jednostupňové a viacstupňové difúzne čerpadlá vyrobené v súlade s najnovšou národnou normou GB6245-2006. Vylepšili sme aj dizajn s odkazom na normu Americkej asociácie protipožiarnej ochrany (United States Fire Protection Association). Používajú sa hlavne na zásobovanie požiarnou vodou v petrochemickom priemysle, priemysle zemného plynu, elektrárňach, textilnom priemysle, prístaviskách, letectve, skladovaní, výškových budovách a iných odvetviach. Môžu sa použiť aj na lode, námorné tanky, hasičské lode a iné prípady zásobovania.

Viskozita

Viskozita kvapaliny je mierou jej odolnosti voči tangenciálnemu alebo šmykovému napätiu. Vzniká interakciou a súdržnosťou molekúl kvapaliny. Všetky skutočné kvapaliny majú viskozitu, aj keď v rôznej miere. Šmykové napätie v pevnej látke je úmerné deformácii, zatiaľ čo šmykové napätie v kvapaline je úmerné rýchlosti šmykového napätia. Z toho vyplýva, že v kvapaline, ktorá je v pokoji, nemôže existovať šmykové napätie.

Obr. 1. Viskózna deformácia

Uvažujme tekutinu uzavretú medzi dvoma doskami, ktoré sú od seba vzdialené veľmi krátku vzdialenosť y (obr. 1). Spodná doska je nehybná, zatiaľ čo horná doska sa pohybuje rýchlosťou v. Predpokladá sa, že pohyb tekutiny prebieha v sérii nekonečne tenkých vrstiev alebo lamiel, ktoré sa môžu voľne kĺzať jedna po druhej. Nedochádza k priečnemu prúdeniu ani turbulencii. Vrstva susediaca so stacionárnou doskou je v pokoji, zatiaľ čo vrstva susediaca s pohybujúcou sa doskou má rýchlosť v. Rýchlosť šmykového napätia alebo gradient rýchlosti je dv/dy. Dynamická viskozita alebo jednoduchšie viskozita μ je daná vzťahom

Takže to:

Tento výraz pre viskózne napätie prvýkrát postuloval Newton a je známy ako Newtonova rovnica viskozity. Takmer všetky tekutiny majú konštantný koeficient proporcionality a označujú sa ako Newtonove tekutiny.

Obr. 2. Vzťah medzi šmykovým napätím a rýchlosťou šmykového preťaženia.

Obrázok 2 je grafické znázornenie rovnice 3 a demonštruje rôzne správanie pevných látok a kvapalín pri šmykovom napätí.

Viskozita sa vyjadruje v centipoisoch (Pa.s alebo Ns/m²).

V mnohých problémoch týkajúcich sa pohybu tekutín sa viskozita prejavuje hustotou v tvare μ/p (nezávisle od sily) a je vhodné použiť jeden člen v, známy ako kinematická viskozita.

Hodnota ν pre ťažký olej môže byť až 900 x 10^-6m²/s, zatiaľ čo pre vodu, ktorá má relatívne nízku viskozitu, je to pri 15 °C iba 1,14 x 10⁻m²/s. Kinematická viskozita kvapaliny sa znižuje so zvyšujúcou sa teplotou. Pri izbovej teplote je kinematická viskozita vzduchu približne 13-krát vyššia ako u vody.

Povrchové napätie a kapilarita

Poznámka:

Kohézia je príťažlivosť, ktorú majú podobné molekuly navzájom.

Adhézia je príťažlivosť, ktorú majú k sebe rôzne molekuly.

Povrchové napätie je fyzikálna vlastnosť, ktorá umožňuje, aby kvapka vody zostala v suspenzii na kohútiku, aby sa nádoba naplnila kvapalinou mierne nad okraj a pritom sa nerozliala, alebo aby sa ihla vznášala na povrchu kvapaliny. Všetky tieto javy sú spôsobené súdržnosťou medzi molekulami na povrchu kvapaliny, ktorá susedí s inou nemiešateľnou kvapalinou alebo plynom. Je to, akoby povrch pozostával z elastickej membrány, rovnomerne napätej, ktorá má tendenciu vždy sťahovať povrchovú plochu. Zisťujeme teda, že bubliny plynu v kvapaline a kvapky vlhkosti v atmosfére majú približne guľovitý tvar.

Sila povrchového napätia naprieč ľubovoľnou pomyselnou čiarou na voľnom povrchu je úmerná dĺžke čiary a pôsobí v smere kolmom na ňu. Povrchové napätie na jednotku dĺžky sa vyjadruje v mN/m. Jeho veľkosť je pomerne malá, približne 73 mN/m pre vodu v kontakte so vzduchom pri izbovej teplote. Dochádza k miernemu poklesu povrchových desiatok.iso zvyšujúcou sa teplotou.

Vo väčšine aplikácií v hydraulike má povrchové napätie malý význam, pretože súvisiace sily sú vo všeobecnosti zanedbateľné v porovnaní s hydrostatickými a dynamickými silami. Povrchové napätie má význam iba tam, kde je voľný povrch a hraničné rozmery sú malé. V prípade hydraulických modelov teda môžu účinky povrchového napätia, ktoré v prototype nemajú žiadny význam, ovplyvniť správanie prúdenia v modeli a tento zdroj chýb v simulácii sa musí zohľadniť pri interpretácii výsledkov.

Účinky povrchového napätia sú veľmi výrazné v prípade trubíc s malým priemerom otvorených do atmosféry. Tieto môžu mať formu manometrových trubíc v laboratóriu alebo otvorených pórov v pôde. Napríklad, keď sa malá sklenená trubica ponorí do vody, zistí sa, že voda vo vnútri trubice stúpa, ako je znázornené na obrázku 3.

Hladina vody v trubici, nazývaná meniskus, je konkávna smerom nahor. Tento jav sa nazýva kapilarita a tangenciálny kontakt medzi vodou a sklom naznačuje, že vnútorná súdržnosť vody je menšia ako adhézia medzi vodou a sklom. Tlak vody v trubici pri voľnej hladine je menší ako atmosférický.

Obr. 3. Kapilarita

Ortuť sa správa dosť odlišne, ako je znázornené na obrázku 3(b). Keďže sily súdržnosti sú väčšie ako sily adhézie, uhol kontaktu je väčší a meniskus má konvexnú plochu voči atmosfére a je stlačený. Tlak v blízkosti voľného povrchu je vyšší ako atmosférický.

Kapilárnym efektom v manometroch a meracích okienkach sa možno vyhnúť použitím trubíc s priemerom najmenej 10 mm.

Odstredivé čerpadlo morskej vody

Číslo modelu: ASN ASNV

Čerpadlá modelov ASN a ASNV sú jednostupňové dvojsací odstredivé čerpadlá s deleným špirálovým telesom, ktoré sa používajú na prepravu kvapalín vo vodárňach, klimatizačných systémoch, budovách, zavlažovaní, čerpacích staniciach odvodňovacích potrubí, elektrárňach, priemyselných vodovodných systémoch, protipožiarnych systémoch, lodiach, budovách atď.

Tlak pár

Molekuly kvapaliny, ktoré majú dostatočnú kinetickú energiu, sú vymrštené z hlavnej časti kvapaliny na jej voľnom povrchu a prechádzajú do pary. Tlak vyvíjaný touto parou sa nazýva tlak pary P. Zvýšenie teploty je spojené s väčším molekulárnym miešaním, a teda so zvýšením tlaku pary. Keď je tlak pary rovný tlaku plynu nad ním, kvapalina vrie. Tlak pary vody pri teplote 15 °C je 1,72 kPa (1,72 kN/m²).

Atmosférický tlak

Tlak atmosféry na zemskom povrchu sa meria barometrom. Na hladine mora je priemerný atmosférický tlak 101 kPa a je štandardizovaný na tejto hodnote. Atmosférický tlak klesá s nadmorskou výškou; napríklad v nadmorskej výške 1 500 m sa znižuje na 88 kPa. Ekvivalent vodného stĺpca má výšku 10,3 m na hladine mora a často sa označuje ako vodný barometer. Výška je hypotetická, pretože tlak vodných pár by bránil dosiahnutiu úplného vákua. Ortuť je oveľa lepšia barometrická kvapalina, pretože má zanedbateľný tlak pár. Jej vysoká hustota má za následok stĺpec primeranej výšky – približne 0,75 m na hladine mora.

Keďže väčšina tlakov, s ktorými sa stretávame v hydraulike, je vyššia ako atmosférický tlak a meria sa prístrojmi, ktoré zaznamenávajú relatívne hodnoty, je vhodné považovať atmosférický tlak za referenčný bod, t. j. nulu. Tlaky sa potom označujú ako manometrický tlak, keď sú nad atmosférickým tlakom, a ako vákuový tlak, keď sú pod ním. Ak sa ako referenčný bod vezme skutočný nulový tlak, tlaky sa označujú ako absolútne. V kapitole 5, kde sa rozoberá NPSH, sú všetky údaje vyjadrené v absolútnych barometrických jednotkách, t. j. hladina mora = 0 barov, manometrický tlak = 1 bar, absolútny tlak = 101 kPa = 10,3 m vodného stôp.

Čas uverejnenia: 20. marca 2024