18 Приведите примеры ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости. Какова структура потока при каждом режиме? Чем характеризуется переходный режим?
Примеры ламинарного движения жидкости:
- установившееся движение в капиллярной трубке при малой скорости движения воды;
- движение воды между частицами грунта (фильтрация);
- при движении жидкостей с большой вязкостью (нефть, машинное масло, битумы).
Примеры турбулентного движения жидкости:
- движение воды в системах водоснабжения и теплоснабжения;
- движение охлаждающей жидкости в системах охлаждения ДВС;
- движение сточных вод в системах водоотведения.
Структура потока при ламинарном движении слоистое без взаимного перемешивания.
При турбулентном режиме движения происходит достаточно сильное перемешивание их частиц, которые помимо главного продольного движения совершают ряд дополнительных сложных и разнообразных движений в поперечном направлении.
Режим движения жидкости, характеризуется числом Рейнольдса.
Re = (V•D)/υ,
где D – диаметр тркбы; υ – кинематическая вязкость жидкости; V – скорость движения жидкости.
При значениях V = VН.К. число Рейнольдса называется нижним критическим ReН.К., а при V = VВ.К. – верхним критическим число Рейнольдса ReВ.К
В виду неустойчивости ламинарного движения капельной жидкости в области ReН,К,< Re < ReВ.К. на практике принимают, что ламинарный режим существует при Re < ReН,К = 2320. Т.е.при Re < ReН.К. возможен только ламинарный режим, а при Re > ReВ.К. - только турбулентный режим, в интервале от Reн до Reв - неустойчивое состояние потока (переходный режим). В настоящее время при расчетах принято считать, что при Re < 2320 всегда ламинарный режим, а при Re > 10000 - турбулентный. Это справедливо для труб и каналов круглого сечения, а в других случаях могут быть другие значения.
38. Что такое термодинамическая система? Какие термодинамические системы по условию взаимодействия с другими вы знаете? Равновесное и неравновесное состояния термодинамической системы.
Тело или группу макротел, энергетические свойства которых подлежат изучению, называют термодинамической системой. Все остальные тела, способные взаимодействовать с системой, составляют окружающую среду. Границу между системой и средой называют контрольной поверхностью. Если контрольная поверхность допускает обмен массой между системой и окружающей средой, то систему называют открытой, если же такой обмен невозможен, – систему называют закрытой
Одну из аксиом термодинамики составляет ее нулевое правило: всякие изменения в системе возможны только в результате взаимодействия с окружающей средой. Принимая это положение, мы исключаем из объектов анализа многие биологические системы, обладающие способностью самопроизвольных изменений.
Систему называют однородной, если параметры ее не изменяются в пространстве, и равновесной, если они не изменяются по времени. Нулевое правило термодинамики иногда формулируют и так: при отсутствии внешних воздействий система рано или поздно приходит к однородному и равновесному состоянию.
58. Объясните понятия: поглощательная, отражательная, пропускная способность тела. В чём отличие газового излучения от твёрдых тел?
Известно, что электромагнитное излучение обладает двойственным характером: это и волны и одновременно поток материальных частиц – фотонов. Квантовые свойства излучения проявляются все сильнее по мере увеличения частоты колебаний. Тепловые волны имеют достаточно большую длину и здесь в большей мере проявляются именно волновые свойства электромагнитных колебаний. Тепловое излучение свойственно всем
телам вне зависимости от фазового состояния.
Спектр излучения большинства твердых и жидких тел непрерывен, они излучают волны различной длины и во всех направлениях (диффузионное излучение). Газы излучают волны определенной длины, их спектр линейчатый.
Каждое тело способно не только излучать, но и отражать, поглощать и
пропускать тепловые лучи (как и другие электромагнитные колебания
Тепловой баланс в общем случае имеет вид
Q = QA + QR + QD ,
откуда, после деления на Q, получаем
A + R + D = 1,
где A = QA/Q; R = QR/Q; D = QD/Q называют соответственно коэффициентами поглощения, отражения и проницаемости.
Если R = 0 и D = 0, т.е. вся падающая на тело лучистая энергия полностью поглощается им, то такое тело называют абсолютно черным. При A = 0 и D = 0 (вся энергия отражается) тело называют абсолютно белым, а при D = 1 (А = 0 и R = 0) – абсолютно прозрачным. Если отражение лучей происходит не диф-
фузионно, а по законам оптики (угол отражения равен углу падения), то поверхность называют зеркальной.
Задача 4 вариант 18
Определить полное гидравлическое давление на дно сосуда, наполненного водой, если основание сосуда имеет размеры L х В, Сосуд сверху открыт, давление на свободной поверхности атмосферное. Глубина воды в сосуде h, м. Плотность жидкости принять , кг/м3.
Дано:
L = 2 м;
В = 3,0 м;
h = 1,0 м;
ρ = 860 кг/м3/
Решение:
Величина Р1 в (называется абсолютным гидростатическим давлением в т.1) рис.1. Оно равно абсолютному давлению на свободной поверхности Р0 плюс гидростатическое (или весовое) давление ρgh, обусловленное весом самой жидкости [1,2,5].
Р1 = Р0 + ρgh•АДН (1)
Уравнение (1) является основным уравнением гидростатики и показывает, что гидростатическое давление в любой точке покоящейся капельной жидкости изменяется в зависимости только от вертикальной координаты этой точки
Полное давление на дно определим по уравнению (1) приняв атмосферное давление Ратм = 101 кПа, площадь днища L•В = 2•3 = 6 м2.
Рабс = Ратм + ρgh = 101 + 860•1,0•6 = 5260 кПа.
Ответ: Полное давление на дно сосуда Рабс = 5260 кПа.
Задача 8 вариант 18
Определить критическую скорость движения жидкости в трубопроводе d, мм если вязкость жидкости ν, м2/с. Исходные данные содержатся в таблице 10 [1].
Дано:
d = 20 мм = 0,02 м;
υ = 2,7•10-6 м2/с.
Решение:
Критическую скорость vКР, то есть скорость, ниже которой всегда будет иметь место ламинарное движение жидкости, определяется критическом значением числа Рейнольдса равным ReКР = 2320 Критическая скорость кр, м/с определяется из формулы числа Рейнольдса (формула(12) [1])
ReКР = (v_кр•d)/υ , (2)
где ReКР - критическое число Рейнольдса, ReКР = 2320; d – диаметр трубопровода, м; υ – коэффициент ктнематической вязкости жидкости, м2/с,
υ = 2,7•10-6 м2/с.
Из равенства (2) выразим vКР, критическую скорость движения жидкости
vКР = (〖Re〗_кр•υ)/d = (2320•2,4•〖10〗^(-6))/0,02 = 0,278 м/с.
Ответ: при заданных условиях движения жидкости в трубопроводе критическая скорость равна vКР = 0,278 м/с.
Задача 12 вариант 18
При начальной температуре t1,°С и постоянном давлении р = const сжимается m, кг газа. Определить конечную его температуру t2,°С, если во время сжатия был произведен отбор теплоты Q, МДж. Исходные данные к задаче содержатся в таблице 16 [1].
Дано:
Рабочее тело – водяной пар;
m = 150 кг;
t = 150°С, Т1 = 273 + 150 = 423°К
Q = 1,1 МДж.
Решение:
Поскольку задано р = const, то процесс изобарный процесс. Конечная абсолютная температура газа определяется из уравнения отведенной теплоты в изобарном процессе и рассчитывается по формуле (21) [1].
QР = m•срm(Т2 – Т1) (3),
где m = 150 кг – масса газа; cpm = 1967 Дж/(кг•°К) - удельная массовая изобарная теплоемкость при постоянном давлении газа для водяного пара, (прил.2, табл А3 [1]); Т1 и Т2 – начальная и конечная температуры водяного пара, °К. Учитывая, что отведённое тепло – величина отрицательная, из равенства (3) выразим конечную температуру водяного пара Т2
Т2 = Q_р/(m•с_рm ) + Т1 = (- 1,1•〖10〗^6)/(150•1967) + 423 = 419,3°К, или t2 = 419,3 – 273 = 146,3°С
Ответ: конечная температура водяного пара t2= 146,3° С
Господа (товарищи) студенты, если возникли вопросы по решению или ответу на вопрос пишите на почту: khb6804@mail.ru
Возможно есть готовые решения.
