Novinky - Vlastnosti tekutin, jaké jsou typy tekutin?

Obecný popis

Kapalina, jak název napovídá, se vyznačuje svou schopností tečení. Liší se od pevné látky tím, že se deformuje v důsledku smykového napětí, ať je toto napětí jakkoli malé. Jediným kritériem je, aby k deformaci uplynul dostatek času. V tomto smyslu je kapalina beztvará.

Tekutiny lze rozdělit na kapaliny a plyny. Kapalina je jen mírně stlačitelná a v otevřené nádobě má volný povrch. Na druhou stranu plyn se vždy rozpíná a naplňuje svou nádobu. Pára je plyn, který je v blízkém kapalném skupenství.

Kapalinou, se kterou se inženýr zabývá především voda. Může obsahovat až tři procenta vzduchu v roztoku, který se při tlaku nižším než atmosférické má tendenci uvolňovat. S tím je třeba počítat při navrhování čerpadel, ventilů, potrubí atd.

Vertikální turbínové čerpadlo

Vertikální drenážní čerpadlo s dieselovým motorem, vícestupňové odstředivé, řadové, s dieselovým motorem, určené pro čerpání odpadních vod bez koroze a s obsahem nerozpuštěných látek (bez vlákniny a drti) nižším než 150 mg/l v odpadních vodách. Vertikální drenážní čerpadlo typu VTP je součástí vertikálních vodních čerpadel typu VTP a na základě zvýšení a límce se maže vodou. Při teplotách pod 60 °C může čerpat odpadní vodu, která obsahuje určité pevné částice (například železný šrot, jemný písek, uhlí atd.).

Hlavní fyzikální vlastnosti tekutin jsou popsány následovně:

Hustota (ρ)

Hustota kapaliny je její hmotnost na jednotku objemu. V soustavě SI se vyjadřuje v kg/m³.³.

Voda má maximální hustotu 1000 kg/m³³při 4 °C. S rostoucí teplotou dochází k mírnému poklesu hustoty, ale pro praktické účely je hustota vody 1000 kg/m³³.

Relativní hustota je poměr hustoty kapaliny k hustotě vody.

Měrná hmotnost (w)

Měrná hmotnost kapaliny je její hmotnost na jednotku objemu. V soustavě Si se vyjadřuje v N/m.³Za normálních teplot je w 9810 N/m³nebo 9,81 kN/m³(přibližně 10 kN/m³pro snadnější výpočet).

Měrná hmotnost (SG)

Měrná hmotnost kapaliny je poměr hmotnosti daného objemu kapaliny k hmotnosti stejného objemu vody. Je to tedy také poměr hustoty kapaliny k hustotě čisté vody, obvykle při 15 °C.

Vakuové čerpadlo pro sací vrt

Číslo modelu: TWP

Pohyblivá samonasávací čerpadla řady TWP s dieselovým motorem pro nouzové situace jsou navržena společnostmi DRAKOS PUMP ze Singapuru a REEOFLO z Německa. Tato řada čerpadel dokáže čerpat všechny druhy čistých, neutrálních a korozivních médií obsahujících částice. Řeší mnoho problémů s tradičními samonasávacími čerpadly. Tento typ samonasávacího čerpadla má unikátní konstrukci s chodem nasucho, která se při prvním spuštění automaticky spouští a restartuje bez kapaliny. Sací výška může být více než 9 m. Vynikající hydraulická konstrukce a unikátní konstrukce udržují vysokou účinnost více než 75 %. Možnost instalace různých konstrukcí.

Objemový modul (k)

Z praktických důvodů lze kapaliny považovat za nestlačitelné. Existují však určité případy, například nestacionární proudění v potrubí, kdy je třeba stlačitelnost vzít v úvahu. Objemový modul pružnosti k je dán vztahem:

kde p je zvýšení tlaku, které při působení na objem V vede ke snížení objemu AV. Protože snížení objemu musí být spojeno s proporcionálním zvýšením hustoty, lze rovnici 1 vyjádřit jako:

nebo vody,k je přibližně 2 150 MPa za normálních teplot a tlaků. Z toho vyplývá, že voda je asi 100krát stlačitelnější než ocel.

Ideální tekutina

Ideální nebo dokonalá tekutina je tekutina, ve které mezi částicemi tekutiny neexistují žádná tangenciální ani smyková napětí. Síly vždy působí normálně v daném řezu a jsou omezeny na tlak a akcelerační síly. Žádná skutečná tekutina tuto koncepci plně neodpovídá a u všech tekutin v pohybu jsou přítomna tangenciální napětí, která mají tlumicí účinek na pohyb. Některé kapaliny, včetně vody, se však blíží ideální tekutině a tento zjednodušený předpoklad umožňuje použití matematických nebo grafických metod při řešení určitých problémů proudění.

Vertikální turbínové požární čerpadlo

Číslo modelu: XBC-VTP

Vertikální protipožární čerpadla s dlouhou hřídelí řady XBC-VTP jsou jednostupňová a vícestupňová difuzní čerpadla vyrobená v souladu s nejnovější národní normou GB6245-2006. Vylepšili jsme také konstrukci s odkazem na normu Asociace protipožární ochrany Spojených států. Používají se hlavně pro zásobování vodou v petrochemickém průmyslu, zemním plynu, elektrárnách, bavlněném textilním průmyslu, přístavech, letectví, skladování, výškových budovách a dalších odvětvích. Lze je použít i pro lodě, námořní tanky, požární plavidla a další zásobovací účely.

Viskozita

Viskozita kapaliny je mírou její odolnosti vůči tangenciálnímu nebo smykovému napětí. Vzniká interakcí a soudržností molekul kapaliny. Všechny reálné kapaliny mají viskozitu, i když v různé míře. Smykové napětí v pevné látce je úměrné deformaci, zatímco smykové napětí v kapalině je úměrné rychlosti smykového napětí. Z toho vyplývá, že v kapalině, která je v klidu, nemůže existovat smykové napětí.

Obr. 1. Viskózní deformace

Uvažujme tekutinu uzavřenou mezi dvěma deskami, které jsou od sebe vzdáleny velmi krátkou vzdálenost y (obr. 1). Spodní deska je nehybná, zatímco horní deska se pohybuje rychlostí v. Předpokládá se, že pohyb tekutiny probíhá v sérii nekonečně tenkých vrstev nebo lamel, které se volně posouvají jedna po druhé. Nedochází k žádnému křížovému proudění ani turbulenci. Vrstva sousedící se stacionární deskou je v klidu, zatímco vrstva sousedící s pohyblivou deskou má rychlost v. Rychlost smykového napětí neboli gradient rychlosti je dv/dy. Dynamická viskozita, neboli viskozita μ, je dána vztahem

Aby:

Tento výraz pro viskózní napětí poprvé postuloval Newton a je známý jako Newtonova rovnice viskozity. Téměř všechny tekutiny mají konstantní koeficient úměrnosti a označují se jako Newtonovy tekutiny.

Obr. 2. Vztah mezi smykovým napětím a rychlostí smykové deformace.

Obrázek 2 je grafické znázornění rovnice 3 a demonstruje různé chování pevných látek a kapalin při smykovém napětí.

Viskozita se vyjadřuje v centipoisech (Pa.s nebo Ns/m²).

V mnoha problémech týkajících se pohybu tekutiny se viskozita objevuje s hustotou ve tvaru μ/p (nezávisle na síle) a je vhodné použít jediný člen v, známý jako kinematická viskozita.

Hodnota ν pro těžký olej může dosáhnout až 900 x 10^-6m²/s, zatímco u vody, která má relativně nízkou viskozitu, je to při 15 °C pouze 1,14 x 10⁻m²/s. Kinematická viskozita kapaliny se snižuje se zvyšující se teplotou. Při pokojové teplotě je kinematická viskozita vzduchu asi 13krát vyšší než u vody.

Povrchové napětí a kapilarita

Poznámka:

Koheze je přitažlivost, kterou k sobě navzájem chovají podobné molekuly.

Adheze je přitažlivost, kterou k sobě navzájem chovají různé molekuly.

Povrchové napětí je fyzikální vlastnost, která umožňuje, aby kapka vody zůstala v suspenzi u kohoutku, aby nádoba byla naplněna kapalinou mírně nad okraj, aniž by se rozlila, nebo aby jehla plavala na povrchu kapaliny. Všechny tyto jevy jsou způsobeny soudržností mezi molekulami na povrchu kapaliny, která sousedí s jinou nemísitelnou kapalinou nebo plynem. Je to, jako by povrch sestával z elastické membrány, rovnoměrně napjaté, která má tendenci neustále smršťovat povrchovou plochu. Zjistili jsme tedy, že bubliny plynu v kapalině a kapičky vlhkosti v atmosféře mají přibližně kulovitý tvar.

Síla povrchového napětí napříč libovolnou imaginární přímkou na volném povrchu je úměrná délce této přímky a působí ve směru kolmém k ní. Povrchové napětí na jednotku délky se vyjadřuje v mN/m. Jeho velikost je poměrně malá, přibližně 73 mN/m pro vodu ve styku se vzduchem při pokojové teplotě. Dochází k mírnému poklesu povrchových desítek.is rostoucí teplotou.

Ve většině aplikací v hydraulice má povrchové napětí malý význam, protože s ním spojené síly jsou ve srovnání s hydrostatickými a dynamickými silami obecně zanedbatelné. Povrchové napětí má význam pouze tam, kde je volný povrch a rozměry okrajů jsou malé. V případě hydraulických modelů tedy mohou účinky povrchového napětí, které v prototypu nemají žádný význam, ovlivnit chování proudění v modelu a tento zdroj chyb v simulaci je třeba vzít v úvahu při interpretaci výsledků.

Účinky povrchového napětí jsou velmi výrazné v případě trubek s malým průměrem otevřených do atmosféry. Ty mohou mít podobu manometrických trubek v laboratoři nebo otevřených pórů v půdě. Například když je malá skleněná trubička ponořena do vody, zjistíme, že voda uvnitř trubek stoupá, jak je znázorněno na obrázku 3.

Vodní hladina v trubici, neboli meniskus, je konkávně prohnutá směrem nahoru. Tento jev se nazývá kapilarita a tečný kontakt mezi vodou a sklem naznačuje, že vnitřní soudržnost vody je menší než adheze mezi vodou a sklem. Tlak vody v trubici přiléhající k volné hladině je menší než atmosférický.

Obr. 3. Kapilarita

Rtuť se chová poněkud odlišně, jak je znázorněno na obrázku 3(b). Protože síly kohezní jsou větší než síly adhezní, je úhel kontaktu větší a meniskus má konvexní plochu vůči atmosféře a je stlačený. Tlak v blízkosti volného povrchu je vyšší než atmosférický.

Kapilárním účinkům v manometrech a měřicích sklech lze zabránit použitím trubic o průměru nejméně 10 mm.

Odstředivé čerpadlo mořské vody

Číslo modelu: ASN ASNV

Čerpadla modelů ASN a ASNV jsou jednostupňová odstředivá čerpadla s dvojitým sáním a děleným spirálním tělesem, která se používají k přepravě kapalin ve vodárnách, klimatizačních systémech, budovách, zavlažování, čerpacích stanicích odvodnění, elektrárnách, průmyslových vodovodních systémech, protipožárních systémech, lodích, budovách a tak dále.

Tlak páry

Molekuly kapaliny, které mají dostatečnou kinetickou energii, jsou vymrštěny z hlavní části kapaliny na jejím volném povrchu a přecházejí do páry. Tlak vyvíjený touto párou se nazývá tlak páry Pp. Zvýšení teploty je spojeno s větším molekulárním neklidem, a tím i se zvýšením tlaku páry. Když je tlak páry roven tlaku plynu nad ním, kapalina se vaří. Tlak páry vody při 15 °C je 1,72 kPa (1,72 kN/m²).

Atmosférický tlak

Tlak atmosféry na zemském povrchu se měří barometrem. Na hladině moře je průměrný atmosférický tlak 101 kPa a je standardizován na této hodnotě. S nadmořskou výškou atmosférický tlak klesá; například v nadmořské výšce 1 500 m se snižuje na 88 kPa. Ekvivalent vodního sloupce má na hladině moře výšku 10,3 m a často se označuje jako vodní barometr. Výška je hypotetická, protože tlak vodních par by bránil dosažení úplného vakua. Rtuť je mnohem lepší barometrická kapalina, protože má zanedbatelný tlak par. Její vysoká hustota má za následek sloupec rozumné výšky – asi 0,75 m na hladině moře.

Protože většina tlaků, s nimiž se setkáváme v hydraulice, je vyšší než atmosférický tlak a měří se přístroji, které zaznamenávají relativní hodnoty, je vhodné považovat atmosférický tlak za referenční hodnotu, tj. nulu. Tlaky se pak označují jako přetlaky, když jsou nad atmosférickým tlakem, a jako podtlaky, když jsou pod ním. Pokud se jako referenční hodnota vezme skutečný nulový tlak, říká se, že tlaky jsou absolutní. V kapitole 5, kde se pojednává o NPSH, jsou všechny hodnoty vyjádřeny v absolutních barometrických jednotkách, tj. hladina moře = 0 barů, přetlaky = 1 bar, absolutní tlak = 101 kPa = 10,3 m vodního sloupce.

Čas zveřejnění: 20. března 2024