Opis ogólny
Płyn, jak sama nazwa wskazuje, charakteryzuje się zdolnością do płynięcia. Różni się od ciała stałego tym, że ulega odkształceniu pod wpływem naprężenia ścinającego, niezależnie od jego wielkości. Jedynym kryterium jest upływ wystarczającego czasu na zajście odkształcenia. W tym sensie płyn jest bezkształtny.
Płyny można podzielić na ciecze i gazy. Ciecz jest tylko lekko ściśliwa i po umieszczeniu jej w otwartym naczyniu tworzy swobodną powierzchnię. Z drugiej strony, gaz zawsze rozszerza się, wypełniając swój pojemnik. Para to gaz w stanie bliskim ciekłemu.
Cieczą, którą inżynier zajmuje się głównie, jest woda. Może ona zawierać do trzech procent powietrza w roztworze, które przy ciśnieniu niższym od atmosferycznego ma tendencję do uwalniania się. Należy to uwzględnić przy projektowaniu pomp, zaworów, rurociągów itp.
Pompa odwadniająca pionowa z silnikiem wysokoprężnym, turbiną, wielostopniowa, odśrodkowa, z wałem rzędowym. Ten rodzaj pionowej pompy odwadniającej jest używany głównie do pompowania ścieków lub wody odpadowej w temperaturach poniżej 60°C i zawartości zawiesiny (bez włókien i żwiru) poniżej 150 mg/l. Pionowa pompa odwadniająca typu VTP jest jedną z pionowych pomp wodnych typu VTP. Na podstawie wysokości i kołnierza, rura smarująca olejem jest wyposażona w wodę. Temperatura pracy poniżej 60°C pozwala na transport określonych stałych cząstek (takich jak złom żelazny, drobny piasek, węgiel itp.) do ścieków lub wody odpadowej.
Główne właściwości fizyczne płynów opisano następująco:
Gęstość (ρ)
Gęstość cieczy to jej masa na jednostkę objętości. W układzie SI wyraża się ją w kg/m3.3.
Woda ma maksymalną gęstość 1000 kg/m3w temperaturze 4°C. Wraz ze wzrostem temperatury następuje niewielki spadek gęstości, ale w praktyce gęstość wody wynosi 1000 kg/m3.3.
Gęstość względna to stosunek gęstości cieczy do gęstości wody.
Masa właściwa (w)
Masa właściwa cieczy to jej masa na jednostkę objętości. W układzie Si wyraża się ją w N/m3W normalnych temperaturach w wynosi 9810 N/m3lub 9,81 kN/m3(około 10 kN/m3 dla ułatwienia obliczeń).
Gęstość właściwa (SG)
Gęstość właściwa cieczy to stosunek masy danej objętości cieczy do masy tej samej objętości wody. Jest to zatem również stosunek gęstości cieczy do gęstości czystej wody, zwykle w temperaturze 15°C.
Pompa do igłofiltrów próżniowych
Numer modelu: TWP
Pompy samozasysające serii TWP z silnikiem wysokoprężnym, przeznaczone do zastosowań awaryjnych, zostały zaprojektowane wspólnie przez singapurską firmę DRAKOS PUMP i niemiecką firmę REEOFLO. Pompy te mogą transportować wszelkiego rodzaju media czyste, neutralne i żrące, zawierające cząstki stałe. Rozwiązują wiele problemów z tradycyjnymi pompami samozasysającymi. Unikalna konstrukcja suchobiegu tego typu pomp samozasysających umożliwia automatyczne uruchamianie i ponowne uruchamianie bez cieczy przy pierwszym uruchomieniu. Wysokość ssania może przekraczać 9 m. Doskonała konstrukcja hydrauliczna i unikalna konstrukcja zapewniają wysoką sprawność przekraczającą 75%. Opcjonalnie dostępne są różne wersje konstrukcji.
Moduł sprężystości objętościowej (k)
Ze względów praktycznych ciecze można uznać za nieściśliwe. Istnieją jednak pewne przypadki, takie jak niestacjonarny przepływ w rurach, w których należy uwzględnić ściśliwość. Moduł sprężystości objętościowej, k, jest określony wzorem:
gdzie p to wzrost ciśnienia, który po przyłożeniu do objętości V powoduje zmniejszenie objętości AV. Ponieważ zmniejszenie objętości musi wiązać się z proporcjonalnym wzrostem gęstości, równanie 1 można zapisać jako:
lub woda,k wynosi około 2150 MPa w normalnych temperaturach i ciśnieniach. Wynika z tego, że woda jest około 100 razy bardziej ściśliwa niż stal.
Idealny płyn
Płyn idealny lub doskonały to taki, w którym nie występują naprężenia styczne ani ścinające między cząsteczkami płynu. Siły te działają zawsze prostopadle do przekroju i ograniczają się do ciśnienia i sił przyspieszenia. Żaden płyn rzeczywisty nie spełnia w pełni tej koncepcji, a dla wszystkich płynów w ruchu występują naprężenia styczne, które tłumią ruch. Jednak niektóre ciecze, w tym woda, są bliskie płynowi idealnemu, a to uproszczone założenie pozwala na zastosowanie metod matematycznych lub graficznych w rozwiązywaniu niektórych problemów przepływowych.
Pionowa pompa przeciwpożarowa turbinowa
Numer modelu: XBC-VTP
Pionowe pompy przeciwpożarowe serii XBC-VTP z długim wałem to seria jednostopniowych, wielostopniowych pomp dyfuzyjnych, produkowanych zgodnie z najnowszą normą krajową GB6245-2006. Udoskonaliliśmy również konstrukcję, odwołując się do normy Amerykańskiego Stowarzyszenia Ochrony Przeciwpożarowej (USFAA). Pompy te są głównie stosowane do zaopatrzenia w wodę przeciwpożarową w przemyśle petrochemicznym, gazowym, elektrowniach, przemyśle tekstylnym, nabrzeżach, lotnictwie, magazynach, budynkach wysokościowych i innych gałęziach przemysłu. Mogą być również stosowane na statkach, w zbiornikach morskich, na statkach strażackich i w innych sytuacjach.
Lepkość
Lepkość cieczy jest miarą jej odporności na naprężenia styczne lub ścinające. Wynika ona z oddziaływania i spójności cząsteczek cieczy. Wszystkie rzeczywiste ciecze posiadają lepkość, choć w różnym stopniu. Naprężenie ścinające w ciele stałym jest proporcjonalne do odkształcenia, podczas gdy naprężenie ścinające w cieczy jest proporcjonalne do szybkości odkształcenia ścinającego. Wynika z tego, że w cieczy będącej w spoczynku nie może występować naprężenie ścinające.
Rys.1. Odkształcenie lepkie
Rozważmy płyn zamknięty między dwiema płytami, które znajdują się w bardzo małej odległości y od siebie (rys. 1). Dolna płyta jest nieruchoma, podczas gdy górna porusza się z prędkością v. Zakłada się, że ruch płynu odbywa się w szeregu nieskończenie cienkich warstw lub warstw, swobodnie przesuwających się jedna po drugiej. Nie występuje przepływ krzyżowy ani turbulencja. Warstwa przylegająca do nieruchomej płyty jest w spoczynku, podczas gdy warstwa przylegająca do ruchomej płyty ma prędkość v. Szybkość odkształcenia ścinającego lub gradient prędkości wynosi dv/dy. Lepkość dynamiczna, lub prościej lepkość μ, jest dana wzorem
Aby:
To wyrażenie na naprężenie lepkie zostało po raz pierwszy sformułowane przez Newtona i jest znane jako równanie lepkości Newtona. Prawie wszystkie płyny mają stały współczynnik proporcjonalności i są nazywane płynami newtonowskimi.
Rys. 2. Zależność między naprężeniem ścinającym a szybkością odkształcenia ścinającego.
Rysunek 2 jest graficzną reprezentacją równania 3 i pokazuje różne zachowania ciał stałych i cieczy pod wpływem naprężenia ścinającego.
Lepkość wyrażana jest w centypouzach (Pa.s lub Ns/m2).
W wielu zagadnieniach dotyczących ruchu cieczy lepkość wyraża się w postaci μ/p (niezależnie od siły), dlatego wygodnie jest posługiwać się pojedynczym członem v, znanym jako lepkość kinematyczna.
Wartość ν dla ciężkiego oleju może wynosić nawet 900 x 10-6m2/s, podczas gdy dla wody, która ma stosunkowo niską lepkość, wynosi ona zaledwie 1,14 × 10?m2/s w temperaturze 15°C. Lepkość kinematyczna cieczy maleje wraz ze wzrostem temperatury. W temperaturze pokojowej lepkość kinematyczna powietrza jest około 13 razy większa niż wody.
Napięcie powierzchniowe i kapilarność
Notatka:
Spójność to przyciąganie się podobnych cząsteczek względem siebie.
Adhezja to przyciąganie się między sobą różnych cząsteczek.
Napięcie powierzchniowe to właściwość fizyczna, która umożliwia utrzymanie kropli wody w zawieszeniu przy kranie, napełnienie naczynia cieczą nieznacznie powyżej krawędzi, bez rozlewania, lub unoszenie się igły na powierzchni cieczy. Wszystkie te zjawiska wynikają ze spójności między cząsteczkami na powierzchni cieczy, która styka się z inną niemieszającą się cieczą lub gazem. Powierzchnia ta składa się z elastycznej membrany, równomiernie naprężonej, która ma tendencję do ciągłego kurczenia się powierzchni. W ten sposób stwierdzamy, że pęcherzyki gazu w cieczy i kropelki wilgoci w atmosferze mają kształt zbliżony do kulistego.
Siła napięcia powierzchniowego działająca na dowolną wyimaginowaną linię na swobodnej powierzchni jest proporcjonalna do długości linii i działa w kierunku prostopadłym do niej. Napięcie powierzchniowe na jednostkę długości wyraża się w mN/m. Jego wartość jest dość mała i wynosi około 73 mN/m dla wody w kontakcie z powietrzem w temperaturze pokojowej. Obserwuje się niewielki spadek dziesiątek powierzchniowych.iwraz ze wzrostem temperatury.
W większości zastosowań hydraulicznych napięcie powierzchniowe ma niewielkie znaczenie, ponieważ siły z nim związane są zazwyczaj pomijalne w porównaniu z siłami hydrostatycznymi i dynamicznymi. Napięcie powierzchniowe ma znaczenie tylko tam, gdzie występuje powierzchnia swobodna, a wymiary brzegowe są małe. Zatem w przypadku modeli hydraulicznych efekty napięcia powierzchniowego, które nie mają znaczenia w prototypie, mogą wpływać na zachowanie przepływu w modelu, a to źródło błędu symulacji należy uwzględnić przy interpretacji wyników.
Efekt napięcia powierzchniowego jest bardzo wyraźny w przypadku rurek o małej średnicy, otwartych do atmosfery. Mogą one mieć postać rurek manometrycznych w laboratorium lub otwartych porów w glebie. Na przykład, gdy zanurzymy małą szklaną rurkę w wodzie, okaże się, że woda unosi się wewnątrz rurki, jak pokazano na rysunku 3.
Powierzchnia wody w rurce, czyli menisk, jak się go nazywa, jest wklęsła ku górze. Zjawisko to znane jest jako kapilarność, a styczny kontakt wody ze szkłem wskazuje, że wewnętrzna spójność wody jest mniejsza niż adhezja między wodą a szkłem. Ciśnienie wody w rurce, w pobliżu swobodnej powierzchni, jest niższe od ciśnienia atmosferycznego.
Rys. 3. Włośniczki
Rtęć zachowuje się nieco inaczej, jak pokazano na rysunku 3(b). Ponieważ siły spójności są większe niż siły adhezji, kąt styku jest większy, a menisk ma wypukłą powierzchnię zwróconą do atmosfery i jest obniżony. Ciśnienie w pobliżu swobodnej powierzchni jest większe niż atmosferyczne.
Efektowi kapilarnemu w manometrach i szkłach wskaźnikowych można zapobiec, stosując rurki o średnicy nie mniejszej niż 10 mm.
Pompa odśrodkowa do wody morskiej
Numer modelu: ASN ASNV
Pompy ASN i ASNV to jednostopniowe pompy odśrodkowe z podwójnym ssaniem i dzieloną obudową spiralną, stosowane do transportu cieczy w zakładach wodociągowych, układach klimatyzacji, budynkach, systemach nawadniających, stacjach pomp odwadniających, elektrowniach, przemysłowych systemach zaopatrzenia w wodę, systemach przeciwpożarowych, statkach, budynkach itd.
Prężność pary
Cząsteczki cieczy, które posiadają wystarczającą energię kinetyczną, są wyrzucane z głównej bryły cieczy na jej swobodnej powierzchni i przechodzą w parę. Ciśnienie wywierane przez tę parę jest znane jako prężność pary, P,. Wzrost temperatury wiąże się z większym pobudzeniem cząsteczek, a tym samym ze wzrostem prężności pary. Gdy prężność pary jest równa ciśnieniu gazu nad nią, ciecz wrze. Prężność pary wodnej w temperaturze 15°C wynosi 1,72 kPa (1,72 kN/m).2).
Ciśnienie atmosferyczne
Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni Ziemi mierzy się barometrem. Na poziomie morza ciśnienie atmosferyczne wynosi średnio 101 kPa i jest standaryzowane na tej wartości. Wraz z wysokością następuje spadek ciśnienia atmosferycznego; na przykład na wysokości 1500 m spada do 88 kPa. Równoważny słup wody ma wysokość 10,3 m na poziomie morza i jest często nazywany barometrem wodnym. Wysokość jest hipotetyczna, ponieważ prężność pary wodnej uniemożliwiałaby osiągnięcie całkowitej próżni. Rtęć jest znacznie lepszą cieczą barometryczną, ponieważ ma pomijalnie niską prężność pary wodnej. Ponadto jej wysoka gęstość powoduje, że słup wody ma rozsądną wysokość – około 0,75 m na poziomie morza.
Ponieważ większość ciśnień spotykanych w hydraulice jest wyższa od ciśnienia atmosferycznego i jest mierzona za pomocą przyrządów o względnym pomiarze, wygodnie jest traktować ciśnienie atmosferyczne jako punkt odniesienia, tj. zero. Ciśnienia nazywane są wówczas ciśnieniem manometrycznym, gdy są wyższe od atmosferycznego, a ciśnieniem podciśnieniowym, gdy są niższe. Jeśli za punkt odniesienia przyjmuje się rzeczywiste ciśnienie zerowe, ciśnienia nazywa się bezwzględnymi. W rozdziale 5, gdzie omówiono NPSH, wszystkie wartości wyrażono w jednostkach bezwzględnych barometru wody, tj. poziom morza = 0 barów, manometryczny = 1 bar bezwzględny = 101 kPa = 10,3 m słupa wody.
Czas publikacji: 20 marca 2024 r.