Știri - Proprietățile fluidelor, Care sunt tipurile de fluide?

Descriere generală

Un fluid, așa cum sugerează și numele, este caracterizat prin capacitatea sa de a curge. Se deosebește de un solid prin faptul că suferă deformări din cauza solicitării de forfecare, oricât de mică ar fi aceasta. Singurul criteriu este acela că trebuie să treacă suficient timp pentru ca deformarea să aibă loc. În acest sens, un fluid este fără formă.

Fluidele pot fi împărțite în lichide și gaze. Un lichid este doar puțin compresibil și există o suprafață liberă atunci când este plasat într-un recipient deschis. Pe de altă parte, un gaz se dilată întotdeauna pentru a umple recipientul său. Un vapor este un gaz care se află aproape de starea lichidă.

Lichidul cu care se ocupă în principal inginerul este apa. Aceasta poate conține până la trei procente de aer în soluție, care la presiuni subatmosferice tinde să se elibereze. Trebuie luate măsuri pentru acest aspect la proiectarea pompelor, valvelor, conductelor etc.

Pompă cu turbină verticală

Pompă de drenaj apă centrifugă multietajată cu turbină verticală, cu arbore în linie, cu motor diesel. Acest tip de pompă de drenaj verticală este utilizată în principal pentru pomparea apelor uzate sau reziduale cu conținut de particule corozive sub 60 °C, solide în suspensie (cu excepția fibrelor și a pietrișului) sub 150 mg/l. Pompa de drenaj verticală de tip VTP se află în categoria pompelor de apă verticale de tip VTP și, pe baza creșterii și a colierului, lubrifierea cu ulei a tubului este cu apă. Poate conține fum la temperaturi sub 60 °C, pentru a conține anumite granule solide (cum ar fi fier vechi, nisip fin, cărbune etc.) din ape uzate sau reziduale.

Principalele proprietăți fizice ale fluidelor sunt descrise după cum urmează:

Densitate (ρ)

Densitatea unui fluid este masa sa pe unitatea de volum. În sistemul SI, aceasta este exprimată în kg/m².³.

Apa are densitatea maximă de 1000 kg/m²³la 4°C. Există o ușoară scădere a densității odată cu creșterea temperaturii, dar în scopuri practice densitatea apei este de 1000 kg/m²³.

Densitatea relativă este raportul dintre densitatea unui lichid și cea a apei.

Masă specifică (w)

Masa specifică a unui fluid este masa sa pe unitatea de volum. În sistemul Si, aceasta este exprimată în N/m²³La temperaturi normale, w este 9810 N/m³sau 9,81 kN/m³(aproximativ 10 kN/m³pentru ușurința calculului).

Greutate specifică (SG)

Greutatea specifică a unui fluid este raportul dintre masa unui volum dat de lichid și masa aceluiași volum de apă. Prin urmare, este, de asemenea, raportul dintre densitatea unui fluid și densitatea apei pure, în mod normal, toate la 15°C.

Pompă de amorsare cu vid

Nr. model: TWP

Pompele de apă autoamorsante mobile cu motor diesel din seria TWP, pentru situații de urgență, sunt proiectate în comun de DRAKOS PUMP din Singapore și REEOFLO din Germania. Această serie de pompe poate transporta tot felul de particule în medii curate, neutre și corozive. Rezolvă multe defecțiuni ale pompelor tradiționale autoamorsante. Acest tip de pompă autoamorsantă are o structură unică de funcționare fără apă, pornind automat și repornind fără lichid la prima pornire. Înălțimea de aspirație poate depăși 9 m. Designul hidraulic excelent și structura unică mențin o eficiență ridicată de peste 75%. Sunt disponibile și alte opțiuni pentru instalarea diferitelor structuri.

Modul de elasticitate (k)

În scopuri practice, lichidele pot fi considerate incompresibile. Cu toate acestea, există anumite cazuri, cum ar fi curgerea instabilă în țevi, în care compresibilitatea trebuie luată în considerare. Modulul de elasticitate, k, este dat de:

unde p este creșterea presiunii care, atunci când este aplicată unui volum V, are ca rezultat o scădere a volumului AV. Deoarece o scădere a volumului trebuie să fie asociată cu o creștere proporțională a densității, ecuația 1 poate fi exprimată astfel:

sau apa, k este de aproximativ 2 150 MPa la temperaturi și presiuni normale. Rezultă că apa este de aproximativ 100 de ori mai compresibilă decât oțelul.

Fluid ideal

Un fluid ideal sau perfect este unul în care nu există solicitări tangențiale sau de forfecare între particulele fluidului. Forțele acționează întotdeauna normal la o secțiune și sunt limitate la forțe de presiune și accelerație. Niciun fluid real nu respectă pe deplin acest concept, iar pentru toate fluidele în mișcare există solicitări tangențiale care au un efect de amortizare asupra mișcării. Cu toate acestea, unele lichide, inclusiv apa, sunt apropiate de un fluid ideal, iar această presupunere simplificată permite adoptarea unor metode matematice sau grafice în rezolvarea anumitor probleme de curgere.

Pompă de incendiu cu turbină verticală

Nr. model: XBC-VTP

Pompele verticale de stingere a incendiilor cu ax lung din seria XBC-VTP sunt pompe cu difuzoare monoetajate și multietajate, fabricate în conformitate cu cel mai recent standard național GB6245-2006. De asemenea, am îmbunătățit designul cu referire la standardul Asociației de Protecție împotriva Incendiilor din Statele Unite. Sunt utilizate în principal pentru alimentarea cu apă pentru incendii în industria petrochimică, gaze naturale, centrale electrice, textile din bumbac, cheiuri, aviație, depozitare, clădiri înalte și alte industrii. Pot fi utilizate și pentru nave, rezervoare maritime, nave de stingere a incendiilor și alte situații de aprovizionare.

Viscozitate

Vâscozitatea unui fluid este o măsură a rezistenței sale la tensiune tangențială sau de forfecare. Aceasta provine din interacțiunea și coeziunea moleculelor de fluid. Toate fluidele reale posedă vâscozitate, deși în grade diferite. Tensiunea de forfecare într-un solid este proporțională cu deformarea, în timp ce tensiunea de forfecare într-un fluid este proporțională cu rata deformației de forfecare. Prin urmare, nu poate exista nicio tensiune de forfecare într-un fluid care este în repaus.

Fig.1. Deformare vâscoasă

Să luăm în considerare un fluid închis între două plăci situate la o distanță y foarte mică una de cealaltă (Fig. 1). Placa inferioară este staționară, în timp ce placa superioară se mișcă cu viteza v. Se presupune că mișcarea fluidului are loc într-o serie de straturi sau lamele infinit subțiri, libere să alunece una peste cealaltă. Nu există curgere încrucișată sau turbulență. Stratul adiacent plăcii staționare este în repaus, în timp ce stratul adiacent plăcii în mișcare are o viteză v. Rata de deformare de forfecare sau gradientul de viteză este dv/dy. Vâscozitatea dinamică sau, mai simplu, vâscozitatea μ este dată de

Astfel încât:

Această expresie pentru tensiunea vâscoasă a fost postulată pentru prima dată de Newton și este cunoscută sub numele de ecuația vâscozității lui Newton. Aproape toate fluidele au un coeficient constant de proporționalitate și sunt denumite fluide newtoniene.

Fig. 2. Relația dintre tensiunea de forfecare și rata deformației de forfecare.

Figura 2 este o reprezentare grafică a ecuației 3 și demonstrează diferitele comportamente ale solidelor și lichidelor sub stres de forfecare.

Vâscozitatea este exprimată în centipoise (Pa.s sau Ns/m²).

În multe probleme privind mișcarea fluidelor, vâscozitatea apare cu densitatea sub forma μ/p (independentă de forță) și este convenabil să se utilizeze un singur termen v, cunoscut sub numele de vâscozitate cinematică.

Valoarea lui ν pentru un petrol greu poate ajunge până la 900 x 10^-6m²/s, în timp ce pentru apă, care are o vâscozitate relativ scăzută, aceasta este de numai 1,14 x 10⁻⁴m²/s la 15° C. Vâscozitatea cinematică a unui lichid scade odată cu creșterea temperaturii. La temperatura camerei, vâscozitatea cinematică a aerului este de aproximativ 13 ori mai mare decât cea a apei.

Tensiunea superficială și capilaritatea

Nota:

Coeziunea este atracția pe care moleculele similare o exercită unele față de altele.

Aderența este atracția pe care moleculele diferite o exercită unele față de altele.

Tensiunea superficială este proprietatea fizică ce permite unei picături de apă să fie ținută în suspensie la un robinet, unui vas să fie umplut cu lichid puțin peste margine fără a se vărsa sau unui ac să plutească la suprafața unui lichid. Toate aceste fenomene se datorează coeziunii dintre moleculele de la suprafața unui lichid care se învecinează cu un alt lichid sau gaz nemiscibil. Este ca și cum suprafața ar fi formată dintr-o membrană elastică, solicitată uniform, care tinde întotdeauna să contracteze zona superficială. Astfel, constatăm că bulele de gaz dintr-un lichid și picăturile de umiditate din atmosferă au o formă aproximativ sferică.

Forța de tensiune superficială pe orice linie imaginară la o suprafață liberă este proporțională cu lungimea liniei și acționează într-o direcție perpendiculară pe aceasta. Tensiunea superficială pe unitatea de lungime este exprimată în mN/m. Magnitudinea sa este destul de mică, fiind de aproximativ 73 mN/m pentru apa în contact cu aerul la temperatura camerei. Există o ușoară scădere a tensiunii superficiale.iodată cu creșterea temperaturii.

În majoritatea aplicațiilor din hidraulică, tensiunea superficială are o importanță redusă, deoarece forțele asociate sunt în general neglijabile în comparație cu forțele hidrostatice și dinamice. Tensiunea superficială este importantă doar acolo unde există o suprafață liberă, iar dimensiunile limită sunt mici. Astfel, în cazul modelelor hidraulice, efectele tensiunii superficiale, care nu au nicio importanță în prototip, pot influența comportamentul de curgere în model, iar această sursă de eroare în simulare trebuie luată în considerare la interpretarea rezultatelor.

Efectele tensiunii superficiale sunt foarte pronunțate în cazul tuburilor cu diametru mic, deschise în atmosferă. Acestea pot lua forma unor tuburi manometrice în laborator sau a unor pori deschiși în sol. De exemplu, atunci când un tub mic de sticlă este scufundat în apă, se va constata că apa se ridică în interiorul tubului, așa cum se arată în Figura 3.

Suprafața apei din tub, sau menisc cum mai este numit, este concavă în sus. Fenomenul este cunoscut sub numele de capilaritate, iar contactul tangențial dintre apă și sticlă indică faptul că coeziunea internă a apei este mai mică decât aderența dintre apă și sticlă. Presiunea apei din interiorul tubului, adiacent suprafeței libere, este mai mică decât cea atmosferică.

Fig. 3. Capilaritate

Mercurul se comportă destul de diferit, așa cum se arată în Figura 3(b). Deoarece forțele de coeziune sunt mai mari decât forțele de aderență, unghiul de contact este mai mare, iar meniscul are o față convexă față de atmosferă și este deprimat. Presiunea adiacentă suprafeței libere este mai mare decât cea atmosferică.

Efectele de capilaritate din manometre și sticle de manometru pot fi evitate prin utilizarea de tuburi cu diametrul de cel puțin 10 mm.

Pompă centrifugă de destinație pentru apă de mare

Nr. model: ASN ASNV

Pompele model ASN și ASNV sunt pompe centrifuge cu carcasă spirală divizată, cu o singură treaptă, cu dublă aspirație, utilizate pentru transportul lichidelor în instalații de apă, circulația aerului condiționat, clădiri, irigații, stații de pompare pentru drenaj, centrale electrice, sisteme industriale de alimentare cu apă, sisteme de stingere a incendiilor, nave, clădiri și așa mai departe.

Presiunea de vapori

Moleculele de lichid care posedă suficientă energie cinetică sunt proiectate în afara corpului principal al unui lichid la suprafața sa liberă și trec în vapori. Presiunea exercitată de acești vapori este cunoscută sub numele de presiunea de vapori, P,. O creștere a temperaturii este asociată cu o agitație moleculară mai mare și, prin urmare, cu o creștere a presiunii de vapori. Când presiunea de vapori este egală cu presiunea gazului de deasupra, lichidul fierbe. Presiunea de vapori a apei la 15°C este de 1,72 kPa (1,72 kN/m²).²).

Presiunea atmosferică

Presiunea atmosferică la suprafața Pământului se măsoară cu un barometru. La nivelul mării, presiunea atmosferică este în medie de 101 kPa și este standardizată la această valoare. Există o scădere a presiunii atmosferice odată cu altitudinea; de exemplu, la 1.500 m se reduce la 88 kPa. Echivalentul coloanei de apă are o înălțime de 10,3 m la nivelul mării și este adesea denumit barometru de apă. Înălțimea este ipotetică, deoarece presiunea de vapori a apei ar împiedica atingerea unui vid complet. Mercurul este un lichid barometric mult superior, deoarece are o presiune de vapori neglijabilă. De asemenea, densitatea sa mare are ca rezultat o coloană de înălțime rezonabilă - aproximativ 0,75 m la nivelul mării.

Deoarece majoritatea presiunilor întâlnite în hidraulică sunt peste presiunea atmosferică și sunt măsurate cu instrumente care înregistrează presiunea relativă, este convenabil să se considere presiunea atmosferică ca referință, adică zero. Presiunile sunt apoi denumite presiuni manometrice atunci când sunt peste presiunea atmosferică și presiuni de vid atunci când sunt sub aceasta. Dacă presiunea zero reală este considerată ca referință, presiunile se numesc absolute. În Capitolul 5, unde se discută NPSH, toate valorile sunt exprimate în termeni absoluți de barometru de apă, adică nivelul mării = 0 bar manometric = 1 bar absolut = 101 kPa = 10,3 m apă.

Data publicării: 20 martie 2024