Никитин О.Ф. Гидравлика и гидропневмопривод DJVU (948287), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Обычно й = = 0,015...0,025. Объем смешанных газов в определенной степени может влиять на модуль упругости жидкости. Гл. 1, Гидростатика Испарение — переход вещества из жидкого или твердого состояния в газообразное состояние (пар). Испаряеиосгпь свойственна всем капельным жидкостям и зависит от типа жидкости и условий эксплуатации. Определяющим параметром является температура кипения при нормальных условиях: чем выше температура кипения, тем медленнее протекает процесс испарения.

Процесс интенсивного испарения жидкости не только с ее свободной поверхности, но и по всему объему жидкости внутрь с образованием ~ ~ри этом пузырьков пара, называют кипением. Более полной характеристикой процесса испарения служит минимальное давление в жидкости — давление р„„насыщенного пара, при котором пары жидкости находятся в равновесии с жидкостью и число молекул, переходящих из жидкости в пар, равно числу молекул, совершающих обратный переход. Любая попытка получить давление ниже давления насыщенного пара приводит к гому, что жидкость начинает компенсировать это падение давления за счет частичного испарения (с поверхности) — превращения в пар.

Таким образом, пока есть хотя бы капля жидкости в рассматриваемом сосуде, в нем не удастся получить давление ниже давления насыщенного пара данной жидкости при данной температуре. Только после того как вся жидкость в сосуде испарится, можно получить в нем давление, более низкое, чем давление насыщенного пара.

Чем выше давление насыщенного пара при данной температуре, тем интенсивнее происходит испарение. Чем выше температура жидкости, тем выше давление насыщенного пара. Давление насыщенного пара измеряется в абсолютной системе отсчета давления. Для воды, например, давление р„„растет с повышением температуры и при температуре 100 'С становится равным примерно 0,1 МПа. Известно, что в открытом сосуде (это обеспечивает постоянное давление) дальнейший рост температуры невозможен, так как жидкость закипает и кипит до полного испарения. Если давление в потоке ниже давления насыщенного пара при соответствующей температуре, то из-за возникающего кипения жидкости в каждом конкретном случае должны быть либо более низкая температура при полученном давлении, либо более высокое давление при заданной температуре.

Вследствие испарения жидкости диапазон изменения давления, а пределах которого справедлива гипотеза оплошности однородной среды, ограничен. Нижнему уровню этого диапазона соответ- 29 Ч. 1 Гидравлика ствуст давление р„„прн данной температуре, а верхнему — давление окружающей среды. Это объясняется тем, что при местном уменьшении давления до критического значения в жидкости начинают образовываться пузырьки пара, внутри которых плотность среды существенно ниже плотности жидкости. Давление насыщенного пара зависит не только от физико- химических свойств, но и от соотношения объемов газовой и жидкостной фаз.

Давление насыщенного пара возрастает с увеличением доли объема, занятого жидкостью. Обычно давленнс насыщенного пара в справочной литературе приводится при соотношении паровой (газовой) и жидкостной фаз 4:1. Согласно молекулярной теории, капельные жидкости под действием растягивающнх сил должны испытывать сопротивление растяжению. Однако реальные жидкости не выдерживают даже незначительных напряжений растяжения. Одновременно следует отметить, что в силу свойства испаряемости в капельных жидкостях не могут возникать растягивающие напряжения (давление р„„всегда превьппает абсолютный нуль на шкале давления), и, значит, в реальных условиях капсльная жидкость не испытывает сопротивление растяжению. В гидравлических расчетах принимают, что предел прочности жидкости наступает при падении давления до значения р„„, при котором начинается парообразование.

Давление парообразования всегда превышает абсолютный нуль, измеряется в абсолютных величинах и принимается как наименьшее давление в жидкостях. В тех зонах потока, где давление падает до значения р„„, нарушается оплошность внутри жидкости, т.

е. образуются полости в капельной жидкости, заполненные газом, паром или их смесью (кавитационные пузырьки нли каверны). Это состояние называют кавитаиией (от лат. сачйав — пустота). Практически вследствие загрязненности и наличия в жидкости воздуха и газов в растворенном и смешанном состоянии сопротивление растяжению снижается, а кавитационные явления наступают при больших значениях абсолютного давления. Для воды при комнатной температуре (Т = 293 К) давление р„„= 2,34 кПа. При кавитации образуются паровоздушные пузырьки, содержащие воздух, растворенный и смешанный с жидкостью и выделившийся из жидкости при понижении давления, а также пары жидкости.

Перенесенные в область с повышенным давлением пузырьки сжимаются и захлопываются. Процесс захлопывания со- 30 Гл. !. Гндростатика ~~ровождастся повышением давления и температуры и, как следствие, усилением шума, ударами, колебаниями давления в жидкости и приводит к кавитационной эрозии. Условия, в которых находятся молекулы покоящейся жидкости ца границе с газом, твердым телом или между двумя несмешивающимися жидкостями, отличаются от условий, в которых находятся молекулы внутри жидкого объема.

Молекулы на границе раздсла испытывают со стороны остальных молекул жидкости не уравновешенное извнс воздействие, вследствие чего и появляется равнодействующая сила, направленная внутрь или наружу объема жидкости. Чтобы жидкость находилась в покое (равновесии), должны существовать силы, под действием которых поверхность жидкости стремится принять форму, соответствующую наименьшей.

Силы, действующие по касательным к поверхности, называют силами поверхностного натяжения. Под действием этих сил повышается давление внутри объема жидкости. Поверхностное натяжение наблюдается в трубках малого диаметра, где благодаря действию дополнительного давления, вызываемого этим натяжением, положение свободной поверхности жидкости изменяется (по сравнению с его нормальным уровнем). Уровень жидкости поднимается, если она хорошо смачивает стенки трубки (например, вода), и опускается, если жидкость не смачивает стенки трубки (например, ртуть).

Явление поверхностного натяжения учитывают при использовании в гидросистемах капиллярных каналов, при работе гидро- систем в условиях невесомости, при изучении процессов филырации нефти, газа и воды. Для жидкостей, используемых в гидравлических приводах и системах, следует дополнительно отметить следуюп1ие физические свойства и параметры: теплоемкость, теплопроводность, температуры вспышки и застывания, кислотное число.

Удельной теплоемкостью называют отношение количества теплоты, поглощенной телом при бесконечно малом изменении его температуры, к этому изменению. Единица удельной теплоемкости в СИ вЂ” джоуль на килограмм-кельвин 1Дхо(кг К)). Теплопроводность — теплообмеп, при котором осуществляется перенос теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым и происходит выравнивание температуры. Теплопроводность в виде коэффициента пропорциональности входит в закон Фурье: Д = — Х дгаг) Т, где Д вЂ” количество теплоты, перенесенной за про- 31 Ч.1 Гидравлика межуток времени г через поверхность площадью 5 в направлении нормали л к этой поверхности в сторону убывания температуры; Х вЂ” коэффициент пропорциональности (нли теплопроводность)— величина, равная отношению количества теплоты, перенесенного через единичную плоскую поверхность, нормальную вектору градиента температуры (при единичном градиенте температуры), к промежутку времени, в течение которого эта теплота перенесена, является функцией температуры, давления, состава смеси и т.

д. Единица измерения в СИ вЂ” ватт на метр-кельвин (Вт/(м К)). Температурный градиент йгай Т = ЫТЛй. Для жидкостей коэффициент теплопроводности меняется в пределах 0,1...0,3 Вт~(м К), для воды — 0,6...0,7 Вт/(м К). Диапазон температур эксплуатации рабочей жидкости гидро- приводов регламентируется, как правило, этими температурами вспышки и застывания. Температура вспышки — температура, прн которой пары жидкости, нагреваемой в начале опыта со скоростью 10 и 4 'С!мин до достижения ожидаемой температуры в открытом тигле, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую пробегающим по поверхности н исчезающим синим пламенем при поднесении к поверхности жидкости на расстоянии 10...14 мм открытого огня. Температура вспышки в резервуарах при хранении обычно немного ниже (до 10 'С) температуры в тигле.

Таким образом, максимальная температура нагрева рабочей жидкости должна быть на 10...15 'С ниже температуры вспышки в открытом тигле. Поэтому при прочих равных условиях предпочтительна высокая температура вспышки. Температура застывания — температура, при которой рабочая жидкость загустевает настолько, что при наклоне пробирки на 45' уровень жидкости в течение 1 мин остается неизменным. Температура эксплуатации жидкости в гидропрнводе должна на 10...17 'С превышать температуру застывания. Свойства рабочей жидкости, проявляющиеся только при низкой температуре, характеризуются вязкостью и температурой застывания. С понижением температуры гидравлическая жидкость становится более вязкой, пока совсем не потеряет подвижность.

Характеристики

Список файлов книги