Физические свойства жидкости
Что такое ГИДРОДИНАМИКА
Гидродинамика, являясь одним из разделов гидравлики, рассматривает законы движения жидкости в трубах и каналах, через отверстия и насадки, а также закономерности обтекания жидкостью твердых тел.
Гидродинамика используется при расчете смазочных систем и систем охлаждения двигателей, карбюраторов, систем подачи и впрыска топлива.
Законы гидродинамики могут быть использованы и при исследовании движения газов, если их скорость значительно ниже скорости звука.
Физические свойства жидкости
К основным физическим свойствам жидкости, которые рассматривая в гидродинамике, относятся плотность, удельный вес, удельный объем, температурное расширение, сжимаемость и вязкость.
Плотность— это отношение массы вещества к его объему:
.
На плотность жидкости влияют температура и давление. Значения плотности некоторых жидкостей приведены в табл. 1.
Таблица 1. Значения плотности некоторых жидкостей
Жидкость | ρ, кг/м3 | Жидкость | ρ, кг/м3 |
Вода | МГ-22-А | ||
Антифриз | ТМ-5-18 | ||
Бензин | Нефть | ||
Керосин | Ацетон | ||
Дизельное топливо | Спирт | ||
Масло МГ-15-Б | Глицерин |
Удельный вес — это отношение веса жидкости к занимаемому объему:
.
Удельный объем жидкости — объем единицы массы этой жидкости:
Температурное расширение — свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры. С ростом температуры объем жидкости увеличивается и наоборот. Различные жидкости при увеличении температуры на одну и ту же величину увеличиваются в объеме по разному. Поэтому свойство жидкости увеличиваться в объеме с увеличением температуры характеризуется коэффициентом температурного расширения βт, который показывает изменение единицы объема данной жидкости при изменении ее температуры на 1 К (табл. 2).
Увеличение объема при нагревании рассчитывается по уравнению
где V0 – начальный объем жидкости;
∆T – изменение температуры.
В расчетах ДВС коэффициент температурного расширения считают постоянным, хотя на самом деле он зависит от условий нагревания или охлаждения, давления и начальной температуры.
Таблица 2. Значения коэффициентов температурного расширения некоторых жидкостей, 10-4 К-1
Жидкость | βт |
Вода | |
Антифриз | |
Нефть | |
Ртуть | 1,8 |
Сжимаемость — свойство жидкости изменять объем при изменении давления.
где ∆V — изменение объема;
∆р — изменение давления;
βp — коэффициент объемного сжатия.
Коэффициент объемного сжатия показывает изменение единицы объема жидкости при изменении давления на 1 Па. Он зависит от условий сжатия, температуры и начального давления. При расчетах эта зависимость не учитывается.
Коэффициент объемного сжатия для воды равен 5 • 10-4 1/Па, для нефтепродуктов — 7 • 10-4 1/Па, для ртути — 0,3 • 10-4 1/Па.
Ввиду незначительных величин βp жидкости считаются несжимаемыми.
Вязкость— свойство жидкости оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой.
Если плоскость 2 (рис. 1), находящаяся на расстоянии δ от плоскости 1, под действием силы F перемещается со скоростью V0, то слои жидкости, находящиеся между плоскостями, перемещаются с разными скоростями. При этом максимальная скорость V0 в точках контакта с плоскостью 2, минимальная (вплоть до нуля) в точках контакта с плоскостью 1.
Рис. 1. Схема изменения скорости жидкости, заключенной между неподвижной (1) и подвижной (2) пластинами
Если слои жидкости при движении не перемешиваются, то скорость в потоке изменяется по линейному закону, и отношение V0/δ представляет собой градиент скорости.
При скольжении слоев жидкости между ними возникают силы внутреннего трения, которые сопротивляются движению. На преодоление этих сил и расходуется внешняя сила F:
где η — динамический коэффициент вязкости или динамическая вязкость;
S — площадь трения (жидкости о пластину).
Динамическая вязкость учитывает свойства жидкости, от которых зависит ее внутреннее трение. В технике и в частности в гидравлике часто используется кинематическая вязкость ν, которая равна отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности:
Для упрощения решения гидродинамических задач считают, что рассматриваемые жидкости не обладают температурным расширением, сжимаемостью и вязкостью. Такие жидкости в отличие от реальных называются идеальными.
Дата добавления: 2017-02-13; просмотров: 3916;