Раздел 1 «Гидравлические процессы» Тема: «1.1. Основы гидравлики». Содержание урока 3

Дидактические единицы.

Понятие: гидромеханика, гидростатика, гидродинамика.

Жидкости: идеальные, реальные, капельные, упругие.

Основные свойства жидкостей: плотность, вязкость, поверхностное натяжение. Зависимость этих свойств от температуры и давления.

1. Понятие: гидромеханика, гидростатика, гидродинамика.

Гидромеханика — наука, изучающая равновесие и движение жидкости, а также взаимодействие между жидкостью и твердыми частицами, погруженными в жидкость полностью или частично.

Законы гидромеханики и их практические приложения изучают в гидравлике. Гидравлика состоит из гидростатики и гидродинамики.

Таблица 5

Гидравлика
Гидростатика - изучает законы равновесия жидкостей и газов под действием приложенных к ней сил, а также взаимодействие покоящихся жидкостей с погруженными в них телами и стенками сосудов, в которых находятся.	Гидродинамика – изучает законы движения жидкости и их взаимодействие с обтекаемыми телами или ограничивающими поверхностями.

Гидродинамические закономерности в значительной степени определяют ход процессов теплопередачи, массопередачи в химических реакций в промышленных аппаратах.

Во всех химических производствах транспортируют и перерабатывают жидкое, газообразное, твердое сырье (или их смеси) в разнообразные химические продукты, также имеющие различные агрегатные состояния.

2. Жидкости: идеальные, реальные, капельные, упругие.

В нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности в основном перерабатывают жидкости.

Жидкость – это состояние материи, обладающее свойствам текучести, т.е. способность изменять свою форму под действием даже небольших сил.

Жидкости и газы отличаются сплошностью и текучестью (легкой подвижностью). При изучении законов равновесия жидкостей и газов используют понятия об идеальной (гипотетической) и реальной жидкостях.

Идеальная жидкость обладает бесконечно большой текучестью. Она абсолютно несжимаема под действием давления, не изменяет плотности при изменении температуры и не обладает внутренним трением (вязкостью).

Реальные жидкости Делятся на капельные (собственно жидкости) и упругие (газы и пары).

Капельные жидкости практически несжимаемы и обладают малым коэффициентом объемного расширения.

Объем упругих жидкостей сильно изменяется при изменении температуры и давления.

3. Основные свойства капельных и упругих жидкостей (плотность, вязкость, поверхностное натяжение). Их зависимость от температуры и давления.

1. плотность ( ).

Абсолютной плотностью вещества называют количество массы, содержащейся в единице объёма. В системе СИ плотность выражается в кг/м³.

Плотность жидкости определяется по уравнению:

(1.1 )[5]

где плотность жидкости, кг/м³;

m – масса жидкости, кг;

V – объём жидкости, м³.

Плотности индивидуальных жидкостей определяются по справочным данным:

1. Варгафтик, Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. –М.: Наука, 1972. – 720 с.

2. Физико-химические свойства индивидуальных углеводородов / Под ред. В. М. Татевского. – М.: Госнефтеиздат, 1960. – 412 с.

3. Павлов, К. Ф. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие для вузов / К. Ф. Павлов, П. Г. Романков, А. А. Носков. – М.: ООО ТИД «Альянс», 2005. – 576 с.

4. А.Г. Сарданашвили, А.И. Львова Примеры и задачи по технологии переработки нефти и газа. – 2-е изд., пер. и доп. – М., Химия, 1980. – 256 с.

5. Гипрокаучук Альбом физико-химических констант

Другие справочники и справочные приложения.

Плотность капельных жидкостей незначительно увеличивается с повышением давления и обычно несколько уменьшается с повышением температуры.

Плотность смеси жидкостей (при условии, что при их смешении не происходит существенных изменений, например, объема) приближенно может быть вычислена по формуле:

(1.2)[7]

где – массовая доля 1 компонента жидкости в смеси;

– массовая доля 2 компонента жидкости в смеси;

– массовая доля n-го компонента жидкости в смеси;

плотность смеси газов, кг/м³;

плотность 1 компонента, кг/м³;

плотность 2 компонента, кг/м³;

плотность n-го компонента, кг/м³.

Плотность газов значительно изменяется в зависимости от температуры и давления. Зависимость между температурой, давлением и объёмом газа определяется из уравнения состояния (уравнением Менделеева - Клапейрона):

(1.3)[11]

где Р – давление, Па;

V – объём газа, м³;

m – масса газа, кг;

R – универсальная газовая постоянная, ;

R=8314 ;

T – абсолютная температура, К;

М – молекулярная масса газа.

Из уравнения (1.3) следует, что:

(1.4)

где Р – давление, Па;

V – объём газа, м³;

m – масса газа, кг;

R – универсальная газовая постоянная, ;

R=8314 ;

T – абсолютная температура,К;

М – молекулярная масса газа.

плотность газа, кг/м³.

Плотность упругих жидкостей (газов и паров) при любом давлении и температуре определяется по уравнению:

(1.5) [7]

где плотность газа при заданных условиях, кг/м³;

t_у – средняя температура в аппарате, °С;

Р – давление в аппарате, МПа;

М_ср – средняя молекулярная масса газа, кг/ кмоль;

Р_о – внешнее давление системы, МПа;

Плотность смеси газов определяется по формуле:

(1.6)[7]

где у₁ – объёмная доля 1 компонента газа в смеси;

у₂ – объёмная доля 2 компонента газа в смеси;

у_n – объёмная доля n-го компонента газа в смеси;

плотность смеси газов, кг/м³;

плотность 1 компонента, кг/м³;

плотность 2 компонента, кг/м³;

плотность n-го компонента, кг/м³.