Температура, °с 20 40 60 Вода 2,32-108 7,12-10 19,9-10
Ртуть 0,196 0,882 3,53
Образование насыщенных паров приводит к тому, что на свободной поверхности жидкости не может быть достигнуто давление ниже упругости насыщенного пара, соответствующей данной температуре.
В случае появления в жидкости пузырьков пара различают два явления: кипение и кавитация.
Кипение – это образование пузырьков пара внутри жидкости и выделение их через свободную поверхность в окружающую среду.
Как показывают физические исследования, кипение возникает лишь в том случае, если в жидкости имеются пузырьки защемленного у стенок газа или если такие пузырьки образуются вследствие выделения газа, растворенного в жидкости. Тогда при повышении температуры или понижении давления жидкость испаряется внутрь пузырьков, они растут в объеме и прорываются наружу через свободную поверхность. Возникает процесс кипения.
Если жидкость освобождена от растворенного и защемленного газа, то процесс кипения не возникает даже при температуре, значительно превосходящей температуру кипения. Жидкости в таком состоянии называют перегретыми. Дегазированные жидкости не кипят и при понижении давления ниже упругости насыщенных паров. Доказано, что такие жидкости могут выдерживать значительные растягивающие напряжения.
Однако в технике приходится, как правило, иметь дело с жидкостями, в которых есть растворенный или защемленный в виде пузырьков газ. Технические жидкости не только не выдерживают растягивающих усилий, но и вскипают при давлениях, равных упругости насыщенных паров.
Кипение жидкостей приводит к нарушению сплошности среды, поэтому значения параметров, при которых оно наступает, определяют границу применимости всех выводов, основанных на гипотезе сплошности.
Кавитация – это явление, когда пузырьки пара или паровоздушные пузырьки, появившиеся при давлении в движущейся жидкости, меньшем давления насыщенных паров, не выходит из нее, а попадая в область повышенного давления, с большей силой смыкаются (паровые пузырьки конденсируются, а газовые сжимаются).
Кавитация в трубопроводах и гидравлических машинах является крайне вредной, так как многократное местное повышение давления, сопровождающееся ударами частиц жидкости о стенки труб и проточных элементов гидромашин, приводят к их эрозии.
Лекция №2
Гидростатика силы, действующие в жидкости. Понятие об идеальной жидкости
Действующие в жидкости силы можно разделить на две группы: поверхностные и массовые.
Поверхностными называют силы, действующие на свободную или граничную поверхности рассматриваемых объемов жидкости.
Массовыми называют силы, действующие на каждую частицу рассматриваемого объема жидкости и пропорциональные массе частиц. К ним относятся силы тяжести, силы инерции.
В гидравлике в ряде случаев приходится прибегать к моделям жидкости. Одной из таких широко распространенных моделей является идеальная жидкость. Идеальной жидкостью называется такая воображаемая невязкая несжимаемая жидкость, при движении которой отсутствуют силы внутреннего трения, а также плотность, которой не зависит от давления и температуры. Эта модель позволяет решать задачи гидростатики.
Гидростатика - раздел гидравлики, в котором изучаются законы равновесия жидкостей, а также твердых тел, полностью или частично погруженных в жидкость.
В результате действия сил внутри жидкости возникают сжимающие напряжения, называемые гидростатическим давлением (аналогично напряжению сжатия в твердых телах). При равномерном распределении силы Р по поверхности площадью F гидростатическое давление выражается формулой:
П
ри
имеет место давление в точке покоящейся
жидкости, или гидростатическое давление.
Давление в точке покоящейся жидкости обладает двумя основными свойствами.
Первое свойство. Давление в точке покоящейся жидкости всегда нормально к поверхности (площадке), воспринимающей это давление
Второе свойство. Давление в точке покоящейся жидкости во всех направлениях одинаково по значению, т. е. является скаляром.