Контрольні питання

1. Де та коли зародилося навчання про процеси та апарати і хто є основоположником його?

2. Хто здійснив подальший розвиток науки про процеси та апарати в нашій країні та за кордоном?

3. Які заходи по охороні природи застосовують?

4. Які поліпшення застосовують для використання природних ресурсів?

5. На базі яких законів фізики складаються матеріальний та енергетичний баланси?

6. Для чого розглядають умови рівноваги системи та рушійну силу процесу?

7. На основі якого закону складають матеріальний баланс та як?

8. На основі якого закону складають енергетичний баланс та як?

9. Які умови рівноваги системи?

10. Що таке рушійна сила?

11. Що означають поняття «кінетіка процесу» та «кінетичні рівняння»?

12. На які групи поділяються технічні властивості сировини та продуктів?

13. Від чого залежать технічні властивості сировини та продуктів?

14. Які властивості відносяться до теплофізичних властивостей?

15. Що називається теплоємністю та формули, що визначають її?

16. Що називається теплопровідністю та формули, що визначають її?

17. Які властивості відносяться до фізико-хімічних властивостей?

18. Розчинність матеріалів, її види.

19. Що таке поверхневий натяг?

20. На що затрачається енергія при подрібнюванні матеріалу?

21. Які фактори впливають на кількість витраченої енергії при подрібнюванні зерен та насінь?

22. Яким рівнянням визначають в загальному виді витрату енергії на подрібнювання матеріалу?

23. Який висновок можна зробити після аналізу рівняння П.А. Ребіндера?

24. Як визначають параметри машин, що подрібнюють?

25. Яку мету переслідує сортування та які види його?

26. Які види руху сит та частинок по ситу?

27. Які ідеї Н.Е. Жуковського та В.В. Гортинського згідно руху частинок по поверхні сита?

28. Яка будова та принцип роботи розсівів?

29. Яка будова та принцип роботи триєрів?

30. Як визначається мінімальна частота оберту валу?

31. З якою метою проводять формування пластичних матеріалів?

32. Як ще називають ущільнення (пресування) сипучих матеріалів?

Рекомендована література

[1] с. 6…7; 8…9; 10…11; 13…20; 24…25; 29…30; 33…35; 36…40; 43; 44…45.

[2] с. 6; 7…13; 16…23; 29…45; 58…61; 69…76; 81…83; 85…88; 92…101.

[3] с. 7…23.

Методичні вказівки до самостійної роботи №2

3 Гідромеханічні процеси

3.1 Основи гідравліки

Абсолютний і надлишковий тиск. Вакуум. Гідростатичний тиск, обумовлений рівнянням (3.1), називається повним або абсолютним гідростатичним тиском, а вхідна в цю рівність величина ρgh – надлишковим тиском:

р_изб = ρgh. (3.1)

Перепишемо рівняння гідростатики (3.1) у вигляді

р_изб = р – р₀. (3.2)

Скляна трубка (мал. 3.1) називається п'єзометром і може служити для виміру невеликого тиску, який визначається висотою стовпа даної рідини, тобто в одиницях довжини.

Прилади для виміру тиску різних його видів бувають:

–

Малюнок 3.1 П’єзометр

барометричний (атмосферний) тиск вимірюють барометрами рідинними чашкового (мал. 3.2, а) і сифонного (мал. 3.2, б) типів і металевими;

– надлишковий тиск, називане також манометричним, виміряється манометрами рідинними (п'єзометр і манометри у вигляді U- образної трубки мал. 3.3) або пружинними (робочі органи мембрана або трубчаста пружина).

Малюнок 3.2 Жидкосні барометри Малюнок 3.3 Жидкосний манометр

– вакуумметричний тиск вимірюють пружинним вакуумметром;

– манометричний, так і вакуумметричний тиск вимірюють мановакуум-метрами.

– перепад (різницю) тисків, вимірюють диференціальні манометри (дифманометри).

Закон Паскаля. З основного рівняння гідростатики (3.2) випливає, що зовнішній тиск р₀, прикладений до вільної поверхні рідини в замкненій посудині, передається в будь-яку крапку рідини без зміни. Це і є закон Паскаля.

На законі Паскаля заснована дія гідравлічного пресса, гідравлічних домкратів.

Тиск рідини на стінки труб. Стінки круглої циліндричної труби зазнають рівномірно розподіленому тиску р газу, пара або рідини, що перебувають у ній. Тиск рідини на стінки труби викликає зусилля, що прагне розірвати трубу по бічним утворюючим.

Одержуємо необхідну товщину стінок труби

δ = рd/(2σ), (3.3)

де σ – напруга, що допускається, матеріалу стінок на розрив.

О

Малюнок 3.4 Тиск рідини на стінки труби

триманий по формулі (3.3) результат звичайно збільшують на величину α = 3…7 мм для створення запасу міцності, що враховує можливу неточність, корозію й т.п.:

δ = рd/(2σ) + α. (3.4)

Рівняння Бернуллі. Воно має велике наукове й практичне значення.

На використанні рівняння Бернуллі заснований також принцип роботи багатьох вимірювальних приладів. Розглянемо деякі з них.

1

Малюнок 3.5

а – в безнапірному потоку; б – в напірному потоку.

. Вимір швидкісного напору й визначення місцевої швидкості потоку.

Величина швидкісного напору може бути обмірювана досвідченим шляхом, якщо в потік рідини помістити проти плину на певній глибині вигнуту під прямим кутом трубку, відкриту по обидва боки.

Схема конструкції такої трубки, називаною трубкою Пито, наведена на мал. 3.5, а.

Д

Малюнок 3.6 Водомір Вентурі.

ля виміру швидкісного напору в якій-небудь крапці перетину напірного потоку користуються конструкцією гідродинамічної трубки, у якій об'єднані трубка Пито й п'єзометр. Така конструкція називається трубкою Пито – Прандтля, а її конструкція схематично показана на мал. 3.5, б.

2. Визначення витрати рідини. Водомір Вентури.

Найбільш простим і точним способом виміру витрати рідини є об'ємний спосіб (мал. 3.6).

Два режими руху рідини. Число Рейнольдса. У природі існують два режими руху рідини: ламінарний (шаруватий) і турбулентний (безладний). При ламінарному режимі частки рухаються у вигляді окрем, що не перемішуються між собою, шарів, або струменів рідини. При турбулентному режимі рух часток безладний, струмчатість потоку порушується, і траєкторії часток здобувають складну форму, перетинаючись між собою.

Англійський учений О. Рейнольдс (1883 г.) дослідним шляхом; підтвердив припущення Д.І. Менделєєва й показав також, що при відомих умовах можливий перехід від одного режиму руху до іншого й назад.

Безрозмірну величину, що визначає режим руху рідини, назвали числом Рейнольдса.

Re = ρwd/μ = wd/ν. (3.5)

Точними вимірами в круглих гладких трубах установлене, що при Re<2300 режим руху ламінарний, при Re > 2300 – турбулентний.

Поняття про гідравлічний удар. Різка зміна тиску в напірному трубопроводі, що виникає при швидкій зміні швидкості потоку, називається гідравлічним ударом.

Така зміна тиску іноді перевищує в десятки й навіть сотні раз робочий тиск у трубопроводі й може викликати його руйнування.

Причиною гідравлічного удару може бути раптове закриття засувки на напірному трубопроводі, супроводжуване різким збільшенням тиску, а також різке відкриття засувки, коли тиск падає в результаті збільшення швидкості руху рідини.

Заходи для зменшення або усунення гідравлічного удару: на водопровідних трубах установлюються засувки, що повільно закриваються, повітряні ковпаки й запобіжні клапани, що автоматично відкриваються при підвищенні тиску вище нормального.