Νέα - Οι Ιδιότητες των Ρευστών, Ποιοι Είναι οι Τύποι των Ρευστών;

Γενική περιγραφή

Ένα ρευστό, όπως υποδηλώνει το όνομα, χαρακτηρίζεται από την ικανότητά του να ρέει. Διαφέρει από ένα στερεό στο ότι υφίσταται παραμόρφωση λόγω διατμητικής τάσης, όσο μικρή κι αν είναι η διατμητική τάση. Το μόνο κριτήριο είναι να παρέλθει επαρκής χρόνος για να λάβει χώρα η παραμόρφωση. Υπό αυτή την έννοια, ένα ρευστό είναι άμορφο.

Τα ρευστά μπορούν να χωριστούν σε υγρά και αέρια. Ένα υγρό είναι μόνο ελαφρώς συμπιέσιμο και υπάρχει ελεύθερη επιφάνεια όταν τοποθετείται σε ένα ανοιχτό δοχείο. Από την άλλη πλευρά, ένα αέριο διαστέλλεται πάντα για να γεμίσει το δοχείο του. Ένας ατμός είναι ένα αέριο που βρίσκεται κοντά στην υγρή κατάσταση.

Το υγρό με το οποίο ασχολείται κυρίως ο μηχανικός είναι το νερό. Μπορεί να περιέχει έως και τρία τοις εκατό αέρα σε διάλυμα, ο οποίος σε πιέσεις κάτω της ατμοσφαιρικής τείνει να απελευθερώνεται. Πρέπει να λαμβάνεται αυτό υπόψη κατά το σχεδιασμό αντλιών, βαλβίδων, αγωγών κ.λπ.

Κάθετη αντλία στροβίλου

Ντίζελ κινητήρας κάθετος στροβίλος πολλαπλών σταδίων φυγοκεντρική αντλία αποστράγγισης νερού σε σειρά Αυτός ο τύπος κάθετης αντλίας αποστράγγισης χρησιμοποιείται κυρίως για την άντληση λυμάτων ή λυμάτων χωρίς διάβρωση, θερμοκρασίας μικρότερης από 60 °C, αιωρούμενων στερεών (εκτός από ίνες, κόκκους) με περιεκτικότητα μικρότερη από 150 mg/L. Η κάθετη αντλία αποστράγγισης τύπου VTP είναι σε κάθετες αντλίες νερού τύπου VTP και, με βάση την αύξηση και το κολάρο, ρυθμίζει το λάδι λίπανσης του σωλήνα σε νερό. Μπορεί να καπνίσει σε θερμοκρασία κάτω των 60 °C, να στείλει για να συγκρατήσει ένα συγκεκριμένο στερεό κόκκο (όπως παλιοσίδερα και λεπτή άμμο, άνθρακα κ.λπ.) λυμάτων ή λυμάτων.

Οι κύριες φυσικές ιδιότητες των ρευστών περιγράφονται ως εξής:

Πυκνότητα (ρ)

Η πυκνότητα ενός ρευστού είναι η μάζα του ανά μονάδα όγκου. Στο σύστημα SI εκφράζεται ως kg/m³.

Το νερό έχει μέγιστη πυκνότητα 1000 kg/m³στους 4°C. Υπάρχει μια μικρή μείωση στην πυκνότητα με την αύξηση της θερμοκρασίας, αλλά για πρακτικούς σκοπούς η πυκνότητα του νερού είναι 1000 kg/m³.

Η σχετική πυκνότητα είναι ο λόγος της πυκνότητας ενός υγρού προς αυτήν του νερού.

Ειδική μάζα (w)

Η ειδική μάζα ενός ρευστού είναι η μάζα του ανά μονάδα όγκου. Στο σύστημα Si, εκφράζεται σε N/m³Σε κανονικές θερμοκρασίες, το w είναι 9810 N/m³ή 9,81 kN/m³(περίπου 10 kN/m³για ευκολία υπολογισμού).

Ειδικό βάρος (SG)

Το ειδικό βάρος ενός ρευστού είναι ο λόγος της μάζας ενός δεδομένου όγκου υγρού προς τη μάζα του ίδιου όγκου νερού. Επομένως, είναι επίσης ο λόγος της πυκνότητας ενός ρευστού προς την πυκνότητα του καθαρού νερού, συνήθως στους 15°C.

Αντλία σημείου φρεατίου κενού

Αριθμός μοντέλου: TWP

Οι κινητές αντλίες νερού αυτόματης αναρρόφησης με κινητήρα ντίζελ σειράς TWP για έκτακτες ανάγκες είναι σχεδιασμένες από κοινού από την DRAKOS PUMP της Σιγκαπούρης και την εταιρεία REEOFLO της Γερμανίας. Αυτή η σειρά αντλιών μπορεί να μεταφέρει όλα τα είδη καθαρών, ουδέτερων και διαβρωτικών μέσων που περιέχουν σωματίδια. Επιλύει πολλά προβλήματα των παραδοσιακών αντλιών αυτόματης αναρρόφησης. Αυτός ο τύπος αντλίας αυτόματης αναρρόφησης διαθέτει μοναδική δομή ξηρής λειτουργίας, αυτόματη εκκίνηση και επανεκκίνηση χωρίς υγρό για την πρώτη εκκίνηση. Το ύψος αναρρόφησης μπορεί να είναι μεγαλύτερο από 9 m. Ο εξαιρετικός υδραυλικός σχεδιασμός και η μοναδική δομή διατηρούν την υψηλή απόδοση πάνω από 75%. Και η εγκατάσταση διαφορετικής δομής είναι προαιρετική.

Μέτρο όγκου (k)

Για πρακτικούς σκοπούς, τα υγρά μπορούν να θεωρηθούν ασυμπίεστα. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις, όπως η ασταθής ροή σε σωλήνες, όπου η συμπιεστότητα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη. Το μέτρο ελαστικότητας όγκου, k, δίνεται από τον τύπο:

όπου p είναι η αύξηση της πίεσης η οποία, όταν εφαρμόζεται σε όγκο V, έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του όγκου AV. Δεδομένου ότι η μείωση του όγκου πρέπει να σχετίζεται με μια αναλογική αύξηση της πυκνότητας, η Εξίσωση 1 μπορεί να εκφραστεί ως:

ή νερό, το k είναι περίπου 2 150 MPa σε κανονικές θερμοκρασίες και πιέσεις. Συνεπώς, το νερό είναι περίπου 100 φορές πιο συμπιέσιμο από τον χάλυβα.

Ιδανικό υγρό

Ένα ιδανικό ή τέλειο ρευστό είναι αυτό στο οποίο δεν υπάρχουν εφαπτομενικές ή διατμητικές τάσεις μεταξύ των σωματιδίων του ρευστού. Οι δυνάμεις ασκούνται πάντα κανονικά σε μια διατομή και περιορίζονται στις δυνάμεις πίεσης και επιτάχυνσης. Κανένα πραγματικό ρευστό δεν συμμορφώνεται πλήρως με αυτήν την έννοια και για όλα τα ρευστά σε κίνηση υπάρχουν εφαπτομενικές τάσεις που έχουν αποσβεστική επίδραση στην κίνηση. Ωστόσο, ορισμένα υγρά, συμπεριλαμβανομένου του νερού, είναι κοντά σε ένα ιδανικό ρευστό και αυτή η απλοποιημένη υπόθεση επιτρέπει την υιοθέτηση μαθηματικών ή γραφικών μεθόδων στην επίλυση ορισμένων προβλημάτων ροής.

Κάθετη αντλία πυροσβεστικής στροβίλου

Αριθμός μοντέλου: XBC-VTP

Οι κατακόρυφες αντλίες πυρόσβεσης μακρύ άξονα της σειράς XBC-VTP είναι σειρές μονοβάθμιων, πολυβάθμιων αντλιών διαχύτη, που κατασκευάζονται σύμφωνα με το τελευταίο Εθνικό Πρότυπο GB6245-2006. Βελτιώσαμε επίσης τον σχεδιασμό με αναφορά στο πρότυπο της Ένωσης Πυροπροστασίας των Ηνωμένων Πολιτειών. Χρησιμοποιείται κυρίως για την παροχή νερού πυρόσβεσης σε πετροχημικές, φυσικού αερίου, σταθμούς παραγωγής ενέργειας, βαμβακερά υφάσματα, αποβάθρες, αεροπορία, αποθήκες, πολυώροφα κτίρια και άλλες βιομηχανίες. Μπορεί επίσης να εφαρμοστεί σε πλοία, δεξαμενές θαλάσσης, πυροσβεστικά πλοία και άλλες περιπτώσεις ανεφοδιασμού.

Ιξώδες

Το ιξώδες ενός ρευστού είναι ένα μέτρο της αντίστασής του σε εφαπτομενική ή διατμητική τάση. Προκύπτει από την αλληλεπίδραση και τη συνοχή των μορίων του ρευστού. Όλα τα πραγματικά ρευστά έχουν ιξώδες, αν και σε ποικίλους βαθμούς. Η διατμητική τάση σε ένα στερεό είναι ανάλογη της παραμόρφωσης, ενώ η διατμητική τάση σε ένα ρευστό είναι ανάλογη του ρυθμού διατμητικής παραμόρφωσης. Συνεπώς, δεν μπορεί να υπάρχει διατμητική τάση σε ένα ρευστό που βρίσκεται σε ηρεμία.

Σχήμα 1. Ιξώδης παραμόρφωση

Θεωρήστε ένα ρευστό που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο πλάκες που βρίσκονται σε πολύ μικρή απόσταση y μεταξύ τους (Εικ. 1). Η κάτω πλάκα είναι ακίνητη ενώ η άνω πλάκα κινείται με ταχύτητα v. Η κίνηση του ρευστού θεωρείται ότι λαμβάνει χώρα σε μια σειρά από άπειρα λεπτά στρώματα ή ελάσματα, ελεύθερα να ολισθαίνουν το ένα πάνω στο άλλο. Δεν υπάρχει διασταυρούμενη ροή ή στροβιλισμός. Το στρώμα δίπλα στην ακίνητη πλάκα είναι σε ηρεμία ενώ το στρώμα δίπλα στην κινούμενη πλάκα έχει ταχύτητα v. Ο ρυθμός διάτμησης ή η κλίση ταχύτητας είναι dv/dy. Το δυναμικό ιξώδες ή, πιο απλά, το ιξώδες μ δίνεται από

Ωστε:

Αυτή η έκφραση για την ιξώδη τάση διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Νεύτωνα και είναι γνωστή ως εξίσωση ιξώδους του Νεύτωνα. Σχεδόν όλα τα ρευστά έχουν σταθερό συντελεστή αναλογικότητας και αναφέρονται ως Νευτώνεια ρευστά.

Σχήμα 2. Σχέση μεταξύ τάσης διάτμησης και ρυθμού παραμόρφωσης διάτμησης.

Το Σχήμα 2 είναι μια γραφική αναπαράσταση της Εξίσωσης 3 και δείχνει τις διαφορετικές συμπεριφορές στερεών και υγρών υπό τάση διάτμησης.

Το ιξώδες εκφράζεται σε centipoises (Pa.s ή Ns/m²).

Σε πολλά προβλήματα που αφορούν την κίνηση ρευστών, το ιξώδες εμφανίζεται με την πυκνότητα στη μορφή μ/p (ανεξάρτητα από τη δύναμη) και είναι βολικό να χρησιμοποιηθεί ένας μόνο όρος v, γνωστός ως κινηματικό ιξώδες.

Η τιμή του ν για ένα βαρύ πετρέλαιο μπορεί να φτάσει τα 900 x 10^-6m²/s, ενώ για το νερό, το οποίο έχει σχετικά χαμηλό ιξώδες, είναι μόνο 1,14 x 10 m2/s στους 15° C. Το κινηματικό ιξώδες ενός υγρού μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Σε θερμοκρασία δωματίου, το κινηματικό ιξώδες του αέρα είναι περίπου 13 φορές μεγαλύτερο από αυτό του νερού.

Επιφανειακή τάση και τριχοειδής ιδιότητα

Σημείωμα:

Η συνοχή είναι η έλξη που έχουν παρόμοια μόρια μεταξύ τους.

Η προσκόλληση είναι η έλξη που έχουν μεταξύ τους ανόμοια μόρια.

Η επιφανειακή τάση είναι η φυσική ιδιότητα που επιτρέπει σε μια σταγόνα νερού να αιωρείται σε μια βρύση, σε ένα δοχείο να γεμίζει με υγρό ελαφρώς πάνω από το χείλος και να μην χύνεται ή σε μια βελόνα να επιπλέει στην επιφάνεια ενός υγρού. Όλα αυτά τα φαινόμενα οφείλονται στη συνοχή μεταξύ των μορίων στην επιφάνεια ενός υγρού που εφάπτεται σε ένα άλλο μη αναμίξιμο υγρό ή αέριο. Είναι σαν η επιφάνεια να αποτελείται από μια ελαστική μεμβράνη, ομοιόμορφα τεντωμένη, η οποία τείνει πάντα να συστέλλει την επιφανειακή περιοχή. Έτσι, διαπιστώνουμε ότι οι φυσαλίδες αερίου σε ένα υγρό και τα σταγονίδια υγρασίας στην ατμόσφαιρα έχουν περίπου σφαιρικό σχήμα.

Η δύναμη επιφανειακής τάσης που ασκείται σε οποιαδήποτε φανταστική γραμμή σε μια ελεύθερη επιφάνεια είναι ανάλογη με το μήκος της γραμμής και δρα σε κατεύθυνση κάθετη προς αυτήν. Η επιφανειακή τάση ανά μονάδα μήκους εκφράζεται σε mN/m. Το μέγεθός της είναι αρκετά μικρό, περίπου 73 mN/m για νερό σε επαφή με αέρα σε θερμοκρασία δωματίου. Υπάρχει μια μικρή μείωση στις επιφανειακές δεκάδες.iμε την αύξηση της θερμοκρασίας.

Στις περισσότερες εφαρμογές στην υδραυλική, η επιφανειακή τάση έχει μικρή σημασία, καθώς οι σχετικές δυνάμεις είναι γενικά αμελητέες σε σύγκριση με τις υδροστατικές και δυναμικές δυνάμεις. Η επιφανειακή τάση έχει σημασία μόνο όταν υπάρχει ελεύθερη επιφάνεια και οι οριακές διαστάσεις είναι μικρές. Έτσι, στην περίπτωση των υδραυλικών μοντέλων, οι επιδράσεις της επιφανειακής τάσης, οι οποίες δεν έχουν καμία σημασία στο πρωτότυπο, μπορούν να επηρεάσουν τη συμπεριφορά ροής στο μοντέλο και αυτή η πηγή σφάλματος στην προσομοίωση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την ερμηνεία των αποτελεσμάτων.

Οι επιδράσεις της επιφανειακής τάσης είναι πολύ έντονες στην περίπτωση σωλήνων μικρής διαμέτρου ανοιχτών στην ατμόσφαιρα. Αυτοί μπορεί να έχουν τη μορφή μανομετρικών σωλήνων στο εργαστήριο ή ανοιχτών πόρων στο έδαφος. Για παράδειγμα, όταν ένας μικρός γυάλινος σωλήνας βυθίζεται στο νερό, θα διαπιστωθεί ότι το νερό ανεβαίνει μέσα στον σωλήνα, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3.

Η επιφάνεια του νερού στον σωλήνα, ή μηνίσκος όπως ονομάζεται, είναι κοίλη προς τα πάνω. Το φαινόμενο είναι γνωστό ως τριχοειδής ιδιότητα και η εφαπτομενική επαφή μεταξύ του νερού και του γυαλιού υποδεικνύει ότι η εσωτερική συνοχή του νερού είναι μικρότερη από την πρόσφυση μεταξύ του νερού και του γυαλιού. Η πίεση του νερού μέσα στον σωλήνα δίπλα στην ελεύθερη επιφάνεια είναι μικρότερη από την ατμοσφαιρική.

Σχήμα 3. Τριχοειδής ίνωση

Ο υδράργυρος συμπεριφέρεται μάλλον διαφορετικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 3(β). Δεδομένου ότι οι δυνάμεις συνοχής είναι μεγαλύτερες από τις δυνάμεις πρόσφυσης, η γωνία επαφής είναι μεγαλύτερη και ο μηνίσκος έχει κυρτή όψη προς την ατμόσφαιρα και είναι συμπιεσμένος. Η πίεση δίπλα στην ελεύθερη επιφάνεια είναι μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική.

Τα τριχοειδή φαινόμενα σε μανόμετρα και υαλοδείκτες μπορούν να αποφευχθούν με τη χρήση σωλήνων διαμέτρου τουλάχιστον 10 mm.

Φυγοκεντρική αντλία προορισμού θαλασσινού νερού

Αριθμός μοντέλου: ASN ASNV

Οι αντλίες μοντέλου ASN και ASNV είναι μονοβάθμιες φυγοκεντρικές αντλίες διπλής αναρρόφησης με διαιρεμένο έλικα και χρησιμοποιούνται ή μεταφέρουν υγρά για υδραυλικά έργα, κυκλοφορία κλιματισμού, κτίρια, άρδευση, αντλιοστάσια αποστράγγισης, σταθμούς ηλεκτρικής ενέργειας, βιομηχανικά συστήματα ύδρευσης, συστήματα πυρόσβεσης, πλοία, κτίρια και ούτω καθεξής.

Πίεση ατμών

Μόρια υγρού που διαθέτουν επαρκή κινητική ενέργεια εκτοξεύονται από το κύριο σώμα ενός υγρού στην ελεύθερη επιφάνειά του και περνούν στους ατμούς. Η πίεση που ασκείται από αυτούς τους ατμούς είναι γνωστή ως τάση ατμών, P. Η αύξηση της θερμοκρασίας σχετίζεται με μεγαλύτερη μοριακή ανατάραξη και, επομένως, με αύξηση της τάσης ατμών. Όταν η τάση ατμών είναι ίση με την πίεση του αερίου από πάνω της, το υγρό βράζει. Η τάση ατμών του νερού στους 15°C είναι 1,72 kPa (1,72 kN/m²).

Ατμοσφαιρική πίεση

Η ατμοσφαιρική πίεση στην επιφάνεια της γης μετριέται με βαρόμετρο. Στο επίπεδο της θάλασσας, η ατμοσφαιρική πίεση είναι κατά μέσο όρο 101 kPa και τυποποιείται σε αυτήν την τιμή. Υπάρχει μείωση της ατμοσφαιρικής πίεσης με το υψόμετρο. Για παράδειγμα, στα 1.500 μέτρα μειώνεται στα 88 kPa. Το ισοδύναμο της στήλης νερού έχει ύψος 10,3 m στο επίπεδο της θάλασσας και συχνά αναφέρεται ως βαρόμετρο νερού. Το ύψος είναι υποθετικό, καθώς η τάση ατμών του νερού θα απέκλειε την επίτευξη πλήρους κενού. Ο υδράργυρος είναι ένα πολύ ανώτερο βαρομετρικό υγρό, καθώς έχει αμελητέα τάση ατμών. Επίσης, η υψηλή πυκνότητά του έχει ως αποτέλεσμα μια στήλη λογικού ύψους - περίπου 0,75 m στο επίπεδο της θάλασσας.

Καθώς οι περισσότερες πιέσεις που συναντώνται στην υδραυλική είναι πάνω από την ατμοσφαιρική πίεση και μετρώνται με όργανα που καταγράφουν σχετικά, είναι βολικό να θεωρούμε την ατμοσφαιρική πίεση ως το σημείο αναφοράς, δηλαδή μηδέν. Οι πιέσεις αναφέρονται στη συνέχεια ως πιέσεις μετρητή όταν είναι πάνω από την ατμοσφαιρική και ως πιέσεις κενού όταν είναι κάτω από αυτήν. Εάν ληφθεί ως σημείο αναφοράς η πραγματική μηδενική πίεση, οι πιέσεις λέγονται απόλυτες. Στο Κεφάλαιο 5, όπου συζητείται η NPSH, όλες οι τιμές εκφράζονται σε απόλυτους όρους βαρόμετρου νερού, δηλαδή στάθμη θάλασσας = 0 bar μετρητής = 1 bar απόλυτη =101 kPa=10,3 m νερού.

Ώρα δημοσίευσης: 20 Μαρτίου 2024