Ìèêðîðåîëîãèÿ êâàçèãîìîãåííûõ ñðåä

Ðàçìåùåíî íà http://www.allbest.ru/

ÌÈÊÐÎÐÅÎËÎÃÈß ÊÂÀÇÈÃÎÌÎÃÅÍÍÛÕ ÑÐÅÄ

Ðåîëîãèÿ - èçó÷àåò çàêîíîìåðíîñòè êâàçèãîìîãåííûõ ñðåä. Îáúåêòû èññëåäîâàíèÿ ðåîëîãèè: ñóñïåíçèè, ýìóëüñèè, ïåíû, ïîëèìåðíûå êîìïîçèöèè, êðàñêè è ò.ï.

Ìèêðîðåîëîãèÿ (èëè ñòðóêòóðíàÿ ðåîëîãèÿ) óñòàíàâëèâàåò íà îñíîâå ñòàòèñòè÷åñêîé ôèçèêè ñâÿçü ìåæäó ñòðóêòóðíûìè ïàðàìåòðàìè è ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè ñîñòàâëÿþùèõ òåëî ýëåìåíòîâ, ñ îäíîé ñòîðîíû, è åãî ðåîëîãè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè êàê êîíòèíóóìà (ñïëîøíîé ñðåäû), ñ äðóãîé.

Âÿçêîñòü ñóñïåíçèé (ïðè e₂<0,05) äëÿ øàðîîáðàçíûõ ÷àñòèö ïî ôîðìóëå Ýéíøòåéíà:

Åñëè ôîðìà ÷àñòèö îòëè÷àåòñÿ îò ñôåðè÷åñêîé, êîýôôèöèåíò ïðè e₂ óâåëè÷èâàåòñÿ:

Ïðè a/b = 0,1 À=8,0 è ò.ï.

Åñëè ÷àñòèöû íå òâåðäûå, òî âñëåäñòâèå öèðêóëÿöèè æèäêîñòè (èëè ãàçà) âíóòðè êàïåëåê (ïóçûðüêîâ) âÿçêîñòü óìåíüøàåòñÿ:

Ðåîìåòðèÿ

Äëÿ íåíüþòîíîâñêèõ æèäêîñòåé êàê ïðàâèëî èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå òèïû ðîòàöèîííûõ âèñêîçèìåòðîâ. Îñíîâíûå òèïû: ñ öèëèíäðè÷åñêèì ðîòîðîì è «êîíóñ-ïëàñòèíà»

Äëÿ âèñêîçèìåòðà ñ öèëèíäðè÷åñêèì ðîòîðîì ïðè (R₂-R₁)<<R₁ êðóòÿùèé ìîìåíò:

, îòêóäà

Äëÿ âèñêîçèìåòðà «êîíóñ-ïëàñòèíà» ïðè a->0

, îòêóäà

Ñæèìàåìûå êâàçèãîìîãåííûå ñðåäû

Ñæèìàåìûå êâàçèãîìîãåííûå ñðåäû - ïîòîêè ñ ÷àñòèöàìè, ïåíû è ò.ï.

Ìîäóëü îáúåìíîé óïðóãîñòè E:

(Ïà),

ãäå - îòíîñèòåëüíîå èçìåíåíèå îáúåìà ïðè èçìåíåíèè äàâëåíèÿ íà âåëè÷èíó DP.

Äëÿ âîäû E=2·10⁹ Ïà.

Äëÿ âîçäóõà E?P₀=10⁵ Ïà. :

Î÷åâèäíî, ÷òî ïðåíåáðå÷ü ñæèìàåìîñòüþ ìîæíî ëèøü åñëè

Óðàâíåíèå Áåðíóëëè äëÿ ñæèìàåìîãî ãàçà:

ãäå g--- ïîêàçàòåëü àäèàáàòû, g=C_P/C_V.

Èç óðàâíåíèÿ Áåðíóëëè äëÿ íåñæèìàåìîé æèäêîñòè:

ñëåäóåò, ÷òî

ðåîëîãèÿ âÿçêîñòü ãàçîñîäåðæàùèé ïóëüñàöèîííûé

Òå÷åíèå ìîæíî ñ÷èòàòü íåñæèìàåìûì, åñëè äèíàìè÷åñêèé íàïîð ìàë ïî ñðàâíåíèþ ñ ìîäóëåì îáúåìíîé óïðóãîñòè E.

Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî , ïîëó÷àåì ïðåäåëüíûå ñêîðîñòè, ïðè êîòîðûõ ýôôåêòàìè ñæèìàåìîñòè ñðåäû ìîæíî ïðåíåáðå÷ü:

äëÿ âîäû - V_KP?450 ì/ñåê,

äëÿ âîçäóõà - V_KP?90 ì/ñåê.

Âåëè÷èíà

,

ãäå a-ñêîðîñòü çâóêà (èçîòåðìè÷åñêàÿ).

Àäèàáàòè÷åñêàÿ ñêîðîñòü ÷èñòîãî ãàçà

.

ãäå g - ïîêàçàòåëü àäèàáàòû.

(íàïðèìåð, äëÿ âîäû - a?1450 ì/ñåê, äëÿ âîçäóõà - a?340 ì/ñåê.)

Òîãäà óñëîâèå íåñæèìàåìîñòè ìîæíî çàïèñàòü .

×èñëî Ìàõà M=v/a. Äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ ðàñ÷åòîâ M<0,3.

Äëÿ ãàçîñîäåðæàùåé ñðåäû

?

çäåñü n - ïîêàçàòåëü ïîëèòðîïû.  ñâÿçè ñ îãðîìíîé ðàçíèöåé ìåæäó îáúåìíûìè òåïëî¸ìêîñòÿìè ãàçîâîé è òâåðäîé/æèäêîé ôàçû è áîëüøîé ïîâåðõíîñòüþ òåïëîîáìåíà ìåæäó íèìè èçìåíåíèÿìè òåìïåðàòóðû ïðè ïóëüñàöèÿõ äàâëåíèÿ ìîæíî ïðåíåáðå÷ü, ò.å. n -> 1.

Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè çâóêà â ãàçîïîðîøêîâîé ñðåäå îò îáúåìíîé äîëè ãàçà:

p = 10⁵ Ïà; _ã = 1,25 êã/ì³; n = 1; _í = 2500 êã/ì³

Íàïðèìåð, äëÿ âîäî-âîçäóøíûõ ñìåñåé ïðè e_Ã=0,2÷0,8 a˜20÷25 ì/ñåê.

Äëÿ ïíåâìîòðàíñïîðòíûõ ñèñòåì ïðè r_H?2500 êã/ì3 è e_Ã=0,99 a?62 ì/ñåê. Ñîîòâåòñòâåííî äâèæåíèå òàêîé ñðåäû ìîæíî ñ÷èòàòü íåñæèìàåìîé ïðè v<0.3a=18 ì/ñåê.

Èñòå÷åíèå ãàçîñîäåðæàùèõ ñðåä èç ñîñóäîâ

Ìàêñèìàëüíàÿ ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ èç ñîñóäà - ìåñòíàÿ ñêîðîñòü çâóêà.

Ïåðåïàä äàâëåíèÿ, ïðè êîòîðîì äîñòèãàåòñÿ ñêîðîñòü çâóêà â ñå÷åíèè - êðèòè÷åñêîå äàâëåíèå. Äëÿ ÷èñòîãî âîçäóõà

? 0,528

Äëÿ ìíîãîôàçíûõ ñðåä çàâèñèìîñòü ñëîæíåå:

,

ãäå e₁--- ãàçîñîäåðæàíèå â ñîñóäå.

Êðèòè÷åñêèé ðàñõîä ñîñòàâèò

.

Ñêîðîñòü èñòå÷åíèÿ:

ïðè b>b_ÊÐ ðàâíà

ïðè b>b_ÊÐ ðàâíà

Ïåðñïåêòèâû ïðèìåíåíèÿ ðåçîíàíñíûõ ïóëüñàöèîííûõ âîçäåéñòâèé â ïðîöåññàõ è àïïàðàòàõ

Íàëè÷èå ãàçîâûõ ïóçûðüêîâ â ïîðîøêîîáðàçíûõ èëè æèäêîôàçíûõ ñðåäàõ ðåçêî ñíèæàåò â íèõ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ âîçìóùåíèé (ñêîðîñòè çâóêà).

Ñòîëü ñóùåñòâåííîå ñíèæåíèå ñêîðîñòè çâóêà â ãàçîñîäåðæàùåé ñðåäå äàåò âîçìîæíîñòü â ïðîìûøëåííûõ óñëîâèÿõ ñ ïîìîùüþ ïóëüñàöèîííûõ ðåçîíàíñíûõ âîçäåéñòâèé ñîçäàâàòü ïðîäîëüíûå ñòîÿ÷èå âîëíû â ïðîèçâîëüíîì îáúåìå ìíîãîôàçíîé ñðåäû

Íà ðèñ.  ïîêàçàíû ôîðìû êîëåáàíèé (çíà÷åíèÿ ñêîðîñòåé è äàâëåíèé ïî ãðàíèöàì ïîëóïåðèîäà êîëåáàíèé), êîòîðûå îáðàçóþòñÿ ïðè ðåçîíàíñíûõ âîçäåéñòâèÿõ íà ãàçîñîäåðæàùèå ñðåäû.

Ðèñ. Ôîðìû êîëåáàíèé ñòîëáà ãàçîñîäåðæàùåé ñðåäû: à, â) ñêîðîñòåé; á, ã) äàâëåíèé; I, II, III -- íîìåð ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòû; a, á) ñ íóëåâîé ñêîðîñòüþ íà íèæíåé ãðàíèöå; â, ã) ñ íåíóëåâîé ñêîðîñòüþ íà íèæíåé ãðàíèöå

Íà ðèñ.  ïðèâåäåíû ïðèíöèïèàëüíûå ñõåìû íåïîäâèæíûõ ÏÐÀ, ãäå ðàáî÷àÿ ñðåäà ñ÷èòàåòñÿ íåñæèìàåìîé. Ïðè íåñóùåñòâåííîì èçìåíåíèè æåñòêîñòè ãàçîâûõ ïîëîñòåé (âñëåäñòâèå ðàñøèðåíèÿ ëèáî ñæàòèÿ â íèõ ãàçà) ñîáñòâåííûå ÷àñòîòû êîëåáàíèé æèäêîñòè â íèõ îïðåäåëÿòñÿ óðàâíåíèÿìè

ãäå l -- äëèíà (ðàçâåðíóòàÿ) æèäêîñòíîãî ñòîëáà; m -- ìàññà êîëåáëþùåéñÿ æèäêîñòè; n -- ÷èñëî êîëåáëþùèõñÿ ìàññ æèäêîñòè â êîëîííå; i -- ïîðÿäêîâûé íîìåð ãàðìîíèêè êîëåáàíèé (i  1, 2, , k).

Ðèñ. 6.10.6.2. Ñõåìû ÏÐÀ è èõ ýêâèâàëåíòíûå ìåõàíè÷åñêèå êîëåáàòåëüíûå ñèñòåìû: à) U-îáðàçíûé àïïàðàò ñ äâóìÿ ñâîáîäíûìè æèäêîñòíûìè ïîâåðõíîñòÿìè; á) U-îáðàçíûé àïïàðàò ñ îäíîé çàìêíóòîé ãàçîâîé ïîëîñòüþ; â) U-îáðàçíûé àïïàðàò ñ äâóìÿ ãàçîâûìè çàìêíóòûìè ïîëîñòÿìè; ã) êîëîííûé àïïàðàò ñ òðåìÿ çàìêíóòûìè ãàçîâûìè ïîëîñòÿìè (ïóíêòèðíûìè ëèíèÿìè îáîçíà÷åíî óñëîâíîå äåëåíèå æèäêîñòíîãî ñòîëáà íà äâå æèäêîñòíûå ìàññû, äâèæóùèåñÿ â ïðîòèâîôàçå)

 óðàâíåíèÿõ (6.10.6.1) l ñîîòâåòñòâóåò òàêæå äëèíå ìåõàíè÷åñêîãî ìàÿòíèêà, à m -- ìàññå êà÷àþùåãîñÿ ãðóçà.  (6.10.6.1, b-d) Ñ îïðåäåëÿåò æåñòêîñòü ãàçîâîé ïîëîñòè èëè ïðóæèíû.  (6.10.6.1, b è c) m -- ìàññà âñåé æèäêîñòè â àïïàðàòå, à â (6.10.6.1, d) -- ìàññû æèäêîñòåé, ðàçäåëåííûõ ãàçîâûìè ïîëîñòÿìè.

Åñëè ïðèíÿòü, ÷òî îáúåì ãàçîâîé ïîëîñòè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé öèëèíäð âûñîòîé h è ïëîùàäüþ S (ðàâíîé ïëîùàäè çåðêàëà æèäêîñòè), òî æåñòêîñòü áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ âûðàæåíèåì

, (6.10.6.2)

ãäå -- ïîêàçàòåëü ïîëèòðîïû, êîòîðûé ìîæåò áûòü ïðèíÿò ðàâíûì ïîêàçàòåëþ àäèàáàòû; p -- äàâëåíèå ïîêîÿ â ãàçîâîé ïîëîñòè.

Ðàçìåùåíî íà Allbest.ru