- •Содержание
- •Силы, действующие в жидкости. Давление
- •Основные физические свойства жидкостей и газов
- •Плотность и удельный вес
- •Вязкость
- •Сжимаемость
- •Температурное расширение
- •Раздел 1. Основы гидростатики
- •Тема 1.1 Основы гидростатики
- •Способы измерения давления
- •Сила давления на плоскую стенку
- •Сила давления на криволинейные стенки. Плавание тел
- •Относительный покой жидкости
- •Тема 1.2 Основы гидродинамики Основные понятия и определения
- •Расход. Уравнение расхода
- •Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости
- •Экспериментальная (графическая) иллюстрация уравнения Бернулли
- •Основы гидродинамического подобия
- •Режимы течения жидкости
- •Течение капельной жидкости с кавитацией
- •Тема 1.3 Гидравлические машины. Общие сведения о гидросистемах
- •Гидромашины, их общая классификация и основные параметры.
- •Объемный гидропривод, принцип действия и основные понятия
- •Струйные насосы
- •Центробежные насосы
- •Коэффициенты полезного действия центробежного насоса
- •Шестеренные насосы Гидравлические машины шестеренного типа
- •Пластинчатые насосы и гидромоторы
- •Раздел 2.
- •Работа расширения или сжатия газа
- •Термодинамические процессы: изохорный, изобарный, изотермический, адиабатный, политропный
- •Адиабатный процесс
- •Политропный процесс
- •Тема 2.2 Термодинамические циклы, использование в промышленных установках.
- •Дизельные
- •Газовые
- •Газодизельные
- •Роторно-поршневой
- •Двухступенчатая холодильная машина
- •Тема 2.3 Основные элементы пневматических систем
- •Принципы построения пневмосистем
- •Раздел 3 Элементы гидравлического и пневматического привода. Комбинированные системы.
- •Список используемой литературы
Сжимаемость
Сжимаемость — это способность жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость капельных жидкостей и газов существенно различается. Так, капельные жидкости при изменении давления изменяют свой объем крайне незначительно. Газы, наоборот, могут значительно сжиматься под действием давления и неограниченно расширяться при его отсутствии.
Для учета сжимаемости газов при различных условиях могут быть использованы уравнения состояния или зависимости для политропных процессов.
Сжимаемость капельных жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия (Па-1):
,
где Δр — изменение давления; ΔW — изменение объема под действием Δр;W0 — начальный объем.
Знак минус в формуле обусловлен тем, что при увеличении давления объем жидкости уменьшается, т.е. положительное приращение давления вызывает отрицательное приращение объема.
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия рр, называется объемным модулем упругости жидкости (или модулем упругости) К= 1\βр (Па).
Модуль упругости капельных жидкостей изменяется при изменении температуры и давления. Однако в большинстве случаев К считают постоянной величиной, принимая за нее среднее значение в данном диапазоне температур или давлений. Различают изотермический и адиабатический модули упругости. Причем обычно для расчетов используют изотермический модуль. Адиабатический модуль применяется при анализе быстротечных процессов. Изотермические модули упругости некоторых жидкостей (МПа): бензин — 1300; керосин — 1280; вода — 2000; ртуть — 32 400; масло гидросистем (АМГ-10) — 1300; масло индустриальное 20 — 1360; масло индустриальное 50 — 1470; масло турбинное — 1700.
Температурное расширение
Капельные жидкости изменяют свой объем и при колебании температуры. Это их свойство, называемое температурным расширением (так как с увеличением температуры объем их увеличивается), характеризуется коэффициентом объемного расширения βt(К-1):
Βt=,
где ΔT — изменение температуры; ΔW — изменение объема под действием ΔТ; W0 — начальный объем.
Газы весьма значительно изменяют свой объем при изменении температуры. Для учета этого изменения используют уравнения состояния газов (см. подразд. 8.1) или формулы политропных процессов (см. подразд. 8.5).
Парообразование
Любая капельная жидкость способна изменять свое агрегатное состояние, в частности превращаться в пар. Это свойство капельных жидкостей называют парообразованием.
В гидравлике наибольшее значение имеет условие, при котором начинается интенсивное парообразование по всему объему — кипение жидкости. Для начала процесса кипения должны быть созданы определенные условия (температура и давление). Например, дистиллированная вода закипает при нормальном атмосферном давлении и температуре 100 °С. Однако это является частным случаем кипения воды. Та же вода может закипеть при другой температуре, если она будет находиться под воздействием другого давления, т.е. для каждого значения температуры жидкости, используемой в гидросистеме, существует свое давление, при котором она закипает. Такое давление называют давлением насыщенных паров рн п. Величина рн п всегда приводится в абсолютных давлениях и зависит от температуры.
Для примера на рис. 1.5 приведена зависимость давления насыщенных паров воды от температуры. На графике выделена точка А, соответствующая температуре 100 °С и нормальному атмосферному давлению /V Если на свободной поверхности йоды создать более высокое давление ри то она закипит при более высокой температуре Тх (точка В на рис. 1.5). И наоборот, при малом давлении р2 вода закипает при более низкой температуре Т2 (точка С на рис. 1.5).
Парообразование происходит при постоянном давлении, то и температура двухфазной среды также остается постоянной, а ее повышение начинается только после перехода всей жидкости (до мельчайших капель) в газообразное состояние. Эта особенность двухфазной среды используется в паровых машинах и большинстве холодильных установок. При этом двухфазную среду называют влажным паром (газ со взвешенными каплями жидкости), а чисто газообразное состояние жидкости — сухим паром.Если парообразование происходит в закрытом сосуде, то оно сопровождается повышением давления. Процесс идет по линии от точки С к точке А, затем В и далее (см. рис. 1.5). Это недопустимо, так как может привести к аварийному разрушению сосуда (взрыву).