Ответы на вопросы по курсу пахт.

1. Дать определение единичной массовой силы и перечислить известные Вам единичные массовые силы. (Курс «Гидравлика»).

Ответ: a=P/m – сила, отнесенная к единице массы, называется единичной массовой силой. Массовыми называются силы, действующие на каждую частицу внутри данной массы (объема) рабочего тела.

• Центробежные силы

• Инерционные силы

• Сила тяжести

2. Записать уравнение Бернулли в дифференциальной форме с указанием физического смысла входящих в него величин. В каких случаях необходимо записывать уравнение Бернулли для стационарного движущегося потока в дифференциальной форме?

Ответ: - уравнение Бернулли в дифференциальной форме. Физический смысл величин, входящих в него:

z – нивелирная или геометрическая высота, расстояние центра сечения канала от некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости отсчёта.

- пьезометрическая высота; на такую высоту поднимается жидкость плотностью ρ под давлением p.

- скоростная (кинетическая) высота.

Сумма трёх рассматриваемых слагаемых – полный или динамический напор.

Уравнение в дифференциальной форме записывают в случае ρ≠const, т.е. для сжимаемой жидкости.

3. Основные балансовые соотношения(ОБС) для выбранных пространственных контуров и их назначение. Какие из потоков субстанции пересекают границы пространственного контура? Привести пример записи ОБС с расшифровкой входящих в них составляющих.

Ответ: Среди разнообразных типов соотношений, встречающихся в химической технологии, часто используются уравнения баланса. Эти уравнения нередко выступают как математическое выражение законов сохранения какой-нибудь субстанции (массы, количества движения, теплоты, какого-либо вещества). Однако балансовые соотношения можно записать и для таких ситуаций, когда законы сохранения не действуют. Так, баланс может быть записан для одного из веществ, участвующих в химической реакции: здесь сохранения (скажем, массы или числа молей) именно этого вещества — нет, так как оно может исчезать или возникать в ходе химической реакции. Таким образом, понятие баланса шире, нежели закона сохранения. Сущность метода балансов и последовательность составления балансовых соотношений заключается в следующем: а) определяют, для какой именно субстан ции необходимо записать баланс; б) выделяют пространственный контур, для которого составляется баланс; в) устанавливают временной интервал, для которого будет составлен баланс. Затем обозначают и выражают: потоки субстанции, входящие в контур (Приход= Пр) и выходящие из него (Уход= Ух); Источники (Ис) субстанции и ее Стоки (Ст) внутри контура; Накопление (Нак) субстанции (или Результат процесса, сокращенно Рез) в контуре за исследуемый временной интервал. Далее записывают Основное Балансовое Соотношение (ОБС):

+ Пр — Ух + Ис — Ст = Нак(Рез).

ОБС может быть записано для любой характеристики объекта, относящейся к экстенсивным величинам. Основные цели составления баланса: — проверка сходимости баланса, т.е. выявление невязки баланса и ее причин, принятие решения об уточнении модели процесса или о повышении точности определения величин, входящих в ОБС; — нахождение неизвестного элемента баланса; здесь должны быть известны все элементы баланса, кроме определяемого; — отыскание функциональной связи между элементами балансового соотношения (непосредственно или в результате математических преобразований). Пространственный контур выделяет из технологической системы один аппарат, несколько аппаратов или часть аппарата (возможно, бесконечно малую его часть). После выделения контура все потоки, пересекающие его границы (жирные линии), трактуются как Приходы субстанции в контур или ее Уходы из него. Если между потоками происходит обмен субстанцией, нередко при выборе контура потоки целесообразно формально обособить(сегрегировать). В качестве временного интервала можно выбрать время протекания всего процесса от начала до конца либо от начала до некоторого промежуточного состояния (так поступают при необходимости установления закономерностей изменения исследуемой характеристики во времени). Для периодических процессов нередко приходится начинать с составления баланса в дифференциальной форме — для бесконечно малого (элементарного) промежутка времени. Для стационарных процессов за временной интервал чаще всего удобно выбирать единицу времени (1 с). Без выбора субстанции, определения пространственного контура и установления временного интервала составление баланса лишено смысла.

В качестве Прихода и Ухода могут выступать потоки субстанции в единицу времени (в непрерывных стационарных процессах) либо ее количества (в периодических нестационарных процессах) — конечные (за весь процесс или часть его) или бесконечно малые (за элементарный промежуток времени). Источники и Стоки вводятся в балансовые уравнения, когда в изучаемой ситуации для субстанции отсутствует закон сохранения. Это тоже могут быть потоки субстанции (в единицу времени) либо ее количества (за конечный или бесконечно малый промежуток времени). На рис. Источники и Стоки изображены крестиками или жирными точками в кружках малого размера. В результате алгебраического сложения Приходов, Уходов, Источников и Стоков количество рассматриваемой субстанции в пределах контура может изменяться или не изменяться: происходит или не происходит Накопление субстанции. В стационарном состоянии (непрерывные процессы) таких изменений не наблюдается, так что здесь Накопление субстанции Нак = О. Для нестационарных процессов типично изменение количества балансируемой субстанции внутри контура. При этом Накопление всегда есть разность между конечным и начальным количествами субстанции; эта разность получится положительной, когда количество субстанции нарастает, и отрицательной, когда оно убывает.