Реферат: Лекция по Газодинамике

Механика жидкостей и газов

При горении топлива в металлургических печах образуется большое количество горячих печных газов, часто они по весу превышают количество перерабатывемого материала. Движение газов в рабочем пространстве печей и в газоходах влияет на весь технологический процесс, теплопередачу, сжигание топлива. Движение газов определяет размеры, форму печей, газоходов, дымовых труб, дымососных установок.

Поэтому для проектирования и эксплуатации печей необходимо знать основные закономерности газовой механики (гидрогазодинамики).

Газовая механика основывается и широко применяет понятия и уравнения механики жидкости, т.е. гидравлики.

Для математического описания движения газов используется ряд упрощений, позволяющих рассматривать газ как капельную жидкость с небольшой вязкостью.

Газы и жидкости рассматривают как сплошную среду, т.е. среду размеры которой значительно больше межмолекулярных расстояний.

(Это позволяет при рассмотрении элементарного объема среды считать его свойства такими же, как и в макроскопическом).

Большинство капельных жидкостей при изменении давления и температуры изменяют свой объем незначительно, что позволяет считать жидкости практически несжимаемыми.

Газы, наоборот, весьма существенно реагируют на изменение давления и температуры.

Для упрощения описания процессов и возможности решения диф. уравнений, описывающих движение газов, введено понятие «идеальный газ».

Идеальный газ – отсутствие силы взаимного притяжения и отталкивания между молекулами, а объемы самих молекул малы по сравнению с объемом газа. В идеальном газе отсутствует вязкость, т.е. сила внутреннего трения, препятствующая относительному перемещению слоев жидкости или газа.

Реальные газы отличаются от идеальных тем, что молекулы этих газов имеют конечные собственные объемы и связаны между собой силами взаимодействия, имеющими электромагнитную и квантовую природу.

(Реальные газы обладают вязкостью, которая вызвана взаимодействием между частицами жидкости или газа).

Газы изменяют свой объем в зависимости от давления по

закону Бойля - Мариотта:

p₁ v₁ = p₂ v₂

PV=const, при Т= const

в зависимости от температуры по закону Гей - Люссака:

Vt=Vo(1+βt), р = const.

где Vo- объем при нормальных физических условиях; β- коэф. Термического расширения

Реальные жидкости и газы обладают вязкостью, которая характеризует сопротивление сдвигу одного слоя относительно другого прилежащего, при движении реальных жидкостей необходимо преодолеть силу вязкости и совершить необходимую работу затрачивая на это энергию.

Для большинства жидкостей с увеличением температуры вязкость уменьшается, для газов с увеличением температуры вязкость увеличивается.

Для характеристики вязкости используется:

- коэффициент динамической вязкости μ, выражающий силу трения приходящую на единицу поверхности скользящих друг по другу слоев, при изменении скорости движения в направлении нормали = 1 [Па·с], [Н·с/м² ].

- коэффициент кинематической вязкости:

ν = μ/ρ [м² /с] .

При движении реальной среды свойства вязкости проявляются в возникновении сил трения, в результате действия которых поток затормаживается стенкой. (Рис. 1 на слайде)

Реальная среда Идеальная среда

Плотность - масса единицы объема.

Для жидкости:

ρ= m /V[кг/ м³ ]

Для газа:

ρ = μ / Vм = μ / 22, 4

Для смеси:

ρ_см = ∑Viρi

Зависимость ρ от температуры:

ρ = ρ_o / (1+ βt) = ρ_o T_o /T, при T_o = 273 [К].

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--