сконцентрирована в основном в ядрах атомов, составляющих молекулы, и, следовательно, распределена по объему вещества далеко не равномерно. Это касается и других свойств веществ. И потому, например, общее описание движения жидкости, понимаемой как материя с молекулярной структурой, заключалось бы в составлении уравнения движения всех молекул в отдельности, что при современном состоянии науки невозможно, да и не всегда необходимо для потребностей практики, где достаточно знать средние значения параметров. Осреднение можно выполнить таким образом, что жидкость (вещество) будет рассматриваться как сплошная среда (континиум).

Сплошная фаза (дисперсионная среда) – внешняя фаза, в которой распределены частицы дисперсной фазы в виде капель, пузырей, пленок.

Средняя скорость движения жидкости – скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через рассматриваемое плоское сечение, чтобы расход всего потока был равен расходу, соответствующему действительным скоростям этих частиц: ϑ =Vñ s где Vc – объемный

расход потока, м3/с; s – площадь живого сечения потока, м2.

Трубопровод – техническое устройство предназначенное для транспортирования подвижных сред. Трубопроводы бывают: технологические, напорные и безнапорные, простые и сложные, длинные и короткие.

Туман – система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости с размерами от 0,3 до 3 мкм, образовавшихся в результате конденсации.

Турбулентный режим – неупорядоченное движение, при котором отдельные частицы жидкости движутся по замкнутым хаотическим траекториям, в то время как вся масса жидкости перемещается в одном направлении. При движении потока в трубах и каналах развитый турбулентный режим существует при Re>104 ; при перемешивании турбулентный режим наступает при ReM>3000÷5000; в процессах осаждения при Re>500.

Уравнения:

А.Д.Альтшуля для расчета коэффициента гидравлического трения в

для реальной жидкости: z1 + ρpg1 + α21υg12 = z2 + ρpg2 + α22υg22 + ∑hï ;

Блаузиуса для расчета коэффициента гидравлического трения в области гидравлически гладких труб: λ2 = 0,316Re0,25 ;

Дарси для расчета потерь напора в местном сопротивлении:

hMC = ∑n ξi υ2 ; i=1 2g

Дарси – Вейсбаха для расчета величины гидравлических потерь по длине трубопровода вызванных преодолением сил трения:

Неразрывности потока Ì Ñ = ρυ1 1S1 = ρ2υ2S2 =...= ρïυnSn ;

В.Л.Шефринсона для расчета коэффициента гидравлического трения в автомодельной области (квадратичного закона сопротивления):

∆ 0,25

λ4 = 0,11 d

Эмульсия – система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой. Величина частиц дисперсной фазы в этом случае колеблется в довольно широких пределах.

Эквивалентный диаметр потока – для любого сечения потока вычисляется по формуле: d=4 rг =4 S / χ , где S – площадь живого сечения, м2;

χ – смоченный периметр, м.

11

неоднородной системе, соответственно.

Объемную долю распределенного компонента в неоднородной системе можно определить по формуле подобной (1.1):

где Vp и Vc −объем частиц и среды (сплошной фазы) в неоднородной системе. Массовая и объемная доли компонентов связаны между собой выражением:

плотностью ρñ , и частиц распределенной фазы с плотностью ρp , массовая доля

последних в системе может быть вычислена по их объемной доле с учетом плотности:

Плотность жидкостей и газов изменяется с изменением давления и температуры, т.к. при этом изменяется объем, занимаемый средой. Для пересчета плотности жидкости на иную, отличную от приведенных в таблицах температуру, используют понятие температурного коэффициента расширенияβt ,

который характеризует изменение объема жидкости при ее нагреве:

13

Значения коэффициента термического расширения для некоторых жидкостей приведены в приложениях, таблица Б.5.

Плотность неоднородной системы. Для системы состоящей из жидкости и растворенных в ней частиц твердого тела (для суспензий), ее плотность ρí ñ

может быть вычислена по правилу аддитивности с учетом массовой доли компонента:

поскольку ρæ ρï Расчет плотности жидких неоднородных систем представлен в виде блок-

схемы приведенной на рисунке 1.2.

14

Конец

Рисунок 1.2 – Блок–схема расчета плотности неоднородных систем

1.2 Вязкость неоднородных систем

Вязкость неоднородных систем при изменении рабочих параметров состояния системы (давления ,температуры) изменяется также как и вязкость сплошной среды на основе которой образована система. Однако при расчете вязкости системы необходимо учитывать не только состав, но и ее тип.

Так, для парожидкостной системы (эмульсии) ее вязкость µÑ рассчитаная по формуле:

хорошо согласуется с опытными данными при объемной доли пара ϕÏ < 0,1 . В уравнении (1.9) µ0 – вязкость сплошной среды, определенная при заданных

рабочих условиях.

Вязкость суспензии зависит от концентрации твердой фазы, но не зависит от размера частиц. Расчет их вязкости для наглядности представлен в виде блок– схемы, приведенной на рисунке 1.3 и проводится по следующим уравнениям:

а) при объемной концентрации твердой фазы не более 10 % ( ϕð ≤ 0,1 ) используется формула Эйнштейна:

16

Вязкость смеси нормальных жидкостей (водные растворы холодильных жидкостей, водные растворы солей,) в соответствии с аддитивностью текучести компонентов определяется из уравнения

в которой φ определяет объемную долю одной жидкости в общем объеме.

Для наглядности расчеты вязкости жидких смесей и эмульсий представлены в виде блок–схемы, приведенной на рисунке 1.4.

Конец

Рисунок 1.4 – Блок–схема расчета вязкости жидких смесей и эмульсий

17

Вязкость эмульсий эм (взаимо нерастворимых друг в друге жидкостей)находитсяд. в зависимости от содержания в ней распределенной фазы с вязкостью Если объемная концентрация распределенной фазы φ<30 %, при этом μд<μс

вязкость эмульсии определится из уравнения

диапазон варьирования по температуре Т составляет 283−232 К, а по концентрации х −от 0 до 24 %масс.

1.4 Примеры расчета свойств неоднородных систем Пример 1.1 Рассчитать плотность и вязкость водного раствора глицерина

при температуре 10 °С, если его массовая доля в растворе составляет 45 %.

Решение. Определяем табличные значения плотности и вязкости воды (таблица Б.4) и глицерина (таблица Б.1) при температуре 10 °С. ρâ =999,7 кг/м3;

ρã =1269,4 кг/м3; µâ =1,304·10-3 Па·с; νã =0,03·10-6 м2/с. Т.к. во все расчетные зависимости для определения вязкости входит коэффициент динамической

вязкости µ , то для глицерина определим его значение:

µã =νã ρã =0,03·10-6·1269,4=38,08·10-6 Па·с

По уравнению (1.3) определяем объемную долю глицерина в воде:

18

Находим плотность водного, двухкомпонентного раствора

Водный раствор глицерина в воде представляет собой эмульсию с объемной долей растворенного компонента (глицерина) ϕã = 0,392. При этом его вязкость

меньше вязкости воды. Поэтому для расчета вязкости системы применим уравнение (1.13а):

Пример1.2 Рассчитать кинематическую вязкость разбавленной (38 %) водной суспензии соды кристаллической при температуре 40 ºС.

Решение. По таблице Б.4 находим значения плотности и вязкости воды при температуре 40 °С. µâ =0,801·10–3 Па·с; ρâ =992 кг/м3. Плотность соды находим

из таблицы Б.8. ρñ =1450 кг/м3.

По формуле (1.12) рассчитаем плотность двухкомпонентной суспензии:

Определяем объемную долю соды в суспензии:

Для расчета коэффициента динамической вязкости суспензии используем выражение (1.10в), т.к. доля твердой фазы в суспензии x<0,3:

Кинематическую вязкость суспензии определим, используя зависимость:

νñ = µñ ρñ = 2,095 10−3 1127 =1,85·10-6 м2/с