Контрольная работа: Математические модели физико-химических процессов

Р = (р₀ + ρgz)F,

где z – расстояние от верхнего уровня жидкости до центра тяжести смоченной поверхности стенки; это расстояние зависит от геометрической формы стенки. Центр давления на прямоугольную стенку располагается от верхнего уровня жидкости на расстоянии С=2/3Н.

4. Охарактеризовать два режима жидкостей. Эквивалентный диаметр – для чего ведено это понятие?

При достаточно медленном движении жидкости в прямолинейном направлении пути отдельных ее частиц представляют собой параллельные прямые, образующие на поворотах правильную систему кривых. Такое движение называется струйчатым или ламинарным . При больших скоростях отдельные частицы жидкости, даже в случае прямолинейного направления движения, будут двигаться беспорядочно, по запутанным кривым в различных направлениях, причем эти пути будут постоянно изменяться. Такое движение называется вихревым или турбулентным .

Критерий, характеризующий гидродинамический режим движения жидкости называется критерием Рейнольдса и является мерой отношения сил инерции и внутреннего трения в потоке:

,

где ω – средняя скорость потока, м/с; d – диаметр трубопровода, м; ρ – плотность жидкости кг/м³ ; μ – динамический коэффициент вязкости, Па∙с; ν – кинематический коэффициент вязкости, м² /с.

Для потоков, проходящих по прямым трубам, характерны следующие значения критерия Рейнольдса:

Ламинарное течение Rе˂2300

Переходная область 2300˂Rе˂10000

Развитое турбулентное течение Rе˃10000

Для потоков некруглого поперечного сечения в выражение для вычисления критерия Рейнольдса подставляется эквивалентный диаметр, равный четырем гидравлическим радиусам. Гидравлический радиус r_г представляет собой отношение площади поперечного сечения потока f к омываемому потоком (смоченному) периметру П:

Для трубы круглого сечения, сплошь заполненной жидкостью:

Следовательно, для потоков некруглого сечения вместо диаметра можно применять эквивалентный диаметр:

5. Написать уравнение расхода и неразрывности потока (материальный баланс потока) в интегральной (не дифференциальной) форме

Объемный расход жидкости или газа:

,

где V – объемный расход жидкости или газа, м³ /с; f – площадь поперечного сечения потока, м² ; ω – средняя скорость потока, м/с;

Массовый расход жидкости или газа:

,

где М – массовый расход жидкости или газа, кг/с; ρ – плотность жидкости или газа, кг/м³

при установившемся движении жидкости по закрытому трубопроводу и отсутствии утечки через неплотные соединения через каждое поперечное сечение трубопровода в единицу времени протекает одно и то же весовое количество жидкости. Это явление характеризуется уравнением неразрывности или сплошности потока:

G₁ =G₂ =G₃ =соnst

или

f₁ ω₁ γ₁ = f₂ ω₂ γ₂ = f₃ ω₃ γ₃ =соnst

для несжимаемых (капельных) жидкостей, удельный вес которых остается неизменным по длине трубопровода, уравнение неразрывности принимает следующий вид: