Лекция 2 Гидромеханические процессы.

II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре

1. Основные определения

2. Некоторые физические свойства жидкостей

А. Гидростатика

3. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера

4. Основное уравнение гидростатики

5. Некоторые практические приложения основного

уравнения гидростатики

II. Основы гидравлики. Общие вопросы прикладной гидравлики в химической аппаратуре

Многие технологические процессы химической промышленности свя­заны с движением жидкостей, газов или паров, перемешиванием в жидких средах, а также с разделением неоднородных смесей путем отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Скорость всех указанных физиче­ских процессов определяется законами гидромеханики. Поэтому такие процессы называют гидромеханическими.

Законы гидромеханики и их практические приложения изучаются в гидравлике, которая состоит из двух разделов: гидростатики и гидродинамики. Гидростатика рассматривает законы равно­весия в состоянии покоя, а гидродинамика — законы движения жидкостей и газов.

Значение изучения гидравлики для инженера-химика не исчерпы­вается тем, что ее законы лежат в основе гидромеханических процессов. Гидродинамические закономерности часто в значительной степени опре­деляют характер протекания процессов теплопередачи, массопередачи и химических реакционных процессов в промышленных аппаратах.

1. Основные определения

В гидравлике принято объединять жидкости, газы и пары под единым наименованием — жидкости. Это объясняется тем, что законы дви­жения жидкостей и газов (паров) практически одинаковы, если их ско­рости значительно ниже скорости звука. Поэтому в дальнейшем жидко­стями будут называться все вещества, обладающие текучестью при при­ложении к ним самых незначительных сил сдвига.

Общие законы равновесия и движения жидкостей выражаются обычно в виде дифференциальных уравнений, получаемых на основе рассмотре­ния жидкости как сплошной однородной среды. При этом пренебрегают тем, что элементарный объем жидкости является совокупностью молекул, расположенных на некоторых расстояниях одна от другой. Такое допу­щение возможно, поскольку размеры элементарного объема всегда могут быть взяты значительно большими средней длины пути свободного про­бега молекул.

Свойством сплошности считают обладающими и отдельные частицы жидкости, причем используемый в гидравлике термин «частица» относят не к микрочастицам, т.е. молекулам, а к макрочастицам. Такие частицы могут перемещаться относительно друг друга в потоке, но каждая из них движется как единое целое.

При выводе основных закономерностей в гидравлике вводят понятие о гипотетической идеальной жидкости, которая, в отличие от реальной (вязкой) жидкости, абсолютно несжимаема под дей­ствием давления, не изменяет плотности при изменении температуры и не обладает вязкостью.

Реальные жидкости делятся на капельные и упругие (газы или пары). Капельные жидкости практически несжимаемы и обладают очень малым коэффициентом объемного расширения. Объем упругих жидко­стей сильно изменяется при изменении температуры или давления.