Здавалка
Главная | Обратная связь

Давление в жидкости и газе



Конспект лекций

 

по дисциплине «Процессы и аппараты химической технологии»

 

 

по направлению 18.03.01 «Химическая технология»

 

(заочная форма обучения)

 

Омск 2015

 

 

«Процессы и аппараты химической технологии»

Лекция №1

Техническая гидродинамика

В химической промышленности широко распространены процессы перемещения жидкостей, газов и паров, а также их хранения.

Техническая гидравлика является наукой о равновесии и движении жидкости (гидростатика, гидродинамика).

Гидродинамические закономерности в значительной степени определяют ход процессов теплопередачи, массопередачи и химических реакций в химических аппаратах.

Движение жидкостей и газов характеризуются одними и теми же законами, поэтому в гидравлике под жидкостью понимают как собственно жидкость, так и газы.

Под жидкостью понимают вещества, обладающие текучестью. Данные вещества не способны сохранять свою форму и полностью заполняют занимаемый ими объём.

 

Давление в жидкости и газе

Величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности, называется давлением. За единицу давления принимается такое давление, которое производит сила в 1 Н, действующая на поверхность площадью 1 м2 перпендикулярно этой поверхности. Следовательно, чтобы определить давление, надо силу, действующую перпендикулярно поверхности, разделить на площадь поверхности.

Известно, что молекулы газа беспорядочно движутся. При своем движении они сталкиваются друг с другом, а также со стенками сосуда, в котором находится газ. Молекул в газе много, потому и число их ударов очень велико. Например: число ударов молекул воздуха, находящегося в комнате, на поверхность площадью 1 см2 за 1 с выражается двадцатитрехзначным числом. Хотя сила удара отдельной молекулы мала, но действие всех молекул о стенки сосуда значительно, оно и создает давление газа.

Итак, давление газа на стенки сосуда (и на помещенное в газ тело) вызывается ударами молекул газа.

При уменьшении объема газа его давление увеличивается, а при увеличении объема — уменьшается, если масса и температура газа остаются неизменными.

Давление, производимое на жидкость или газ, передается без изменения в каждую точку объема жидкости или газа (закон Паскаля).

На основе закона Паскаля легко объяснить следующий опыт.

Возмём полый шар, имеющий в различных местах узкие отверстия. К шару присоединена трубка, в которую вставлен поршень. Если набрать воды в шар и вдвинуть в трубку поршень, то вода польется из всех отверстий шара. В этом опыте поршень давит на поверхность воды в трубке. Частицы воды, находящиеся под поршнем, уплотняясь, передают его давление другим слоям, лежащим глубже. Таким образом, давление поршня передается в каждую точку жидкости, заполняющей шар, и часть воды выталкивается из шара в виде струек, вытекающих из всех отверстий.

Если шар заполнить дымом, то при вдвигании поршня в трубку из отверстий шара начнут выходить струйки дыма. Этот опыт подтверждает, что газ передает производимое на него давление во все стороны одинаково.

Опустим трубку с резиновым дном, в которую налита вода, в более широкий сосуд с водой. Мы увидим, что по мере опускания трубки резиновая пленка постепенно выпрямляется. Полное выпрямление пленки показывает, что силы, действующие на нее сверху и снизу, равны. Полное выпрямление пленки наступает тогда, когда уровни воды в трубке и сосуде совпадают.

Итак, опыт показывает, что внутри жидкости существует давление и на одном и том же уровне оно одинаково по всем направлениям. С глубиной давление увеличивается. Газы в этом отношении не отличаются от жидкостей.







©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.