Влияние термодинамических свойств жидкости

ВЛИЯНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ [c.162]

Данная глава состоит из пяти разделов, 1. Запаздывание по времени и гистерезис при наступлении кавитации. 2. Возникновение кавитации в потоках вязкой жидкости с учетом влияния пограничного слоя и турбулентности. 3. Влияние шероховатости поверхности. 4. Влияние силы тяжести. 5. Влияние термодинамических свойств жидкостей на кавитацию в гидромашинах. Каждый из перечисленных эффектов может вызвать масштабный [c.257]

ВЛИЯНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТИ НА КАВИТАЦИЮ [c.649]

Рис. 3.57. Графики влияния термодинамических свойств жидкости на срывное давление насоса

Рейнольдса, числа Фруда и т. д. несущественно, значение Ki будет единственным для каждой комбинации параметров гидромашины. Однако обычно с изменением масштаба системы наблюдается влияние вязкости и сил тяжести. Термин масштабный эффект используется для обозначения любых отклонений от, элементарных законов подобия, при помощи которых К выражается через геометрические и кинематические параметры.. Так, вязкость, сила тяжести, поверхностное натяжение и термодинамические свойства жидкости, а также содержащиеся в ней примеси и состояние поверхностей твердых границ могут быть причиной масштабного эффекта. [c.68]

Термодинамические свойства жидкости в первую очередь влияют на массообмен между жидкостью и каверной. При больших скоростях роста и схлопывания каверны это влияние обычно относится к второстепенным. Термодинамические свойства жидкости оказывают слабое влияние на кавитацию, если главную роль играет инерция. Однако если скорость фазо- [c.162]

Итак, основными факторами, определяющими масштабный эффект при возникновении кавитации, являются такие факторы, от которых зависит эффективная прочность жидкости на разрыв, в то время как основными факторами, которые определяют масштабный эффект при развитой кавитации (относительно большие каверны), являются термодинамические свойства жидкости и сила тяжести. Термодинамические свойства холодной воды оказывают очень слабое влияние, поскольку плотность пара очень низка. [c.312]

В зависимости от физических свойств жидкостей (газов) процесс теплообмена может протекать различно и своеобразно. Особенно большое влияние оказывают коэффициент теплопроводности удельная теплоемкость Ср, плотность р, коэффициент температуропроводности а, уже использовавшиеся при рассмотрении теплопроводности, и коэффициент вязкости (X. Для каждого вещ ества эти величины имеют определенные значения и являются функцией параметров состояния (температуры и давления, прежде всего температуры). Особенно существенные изменения физических свойств могут иметь место в околокритической области термодинамических состояний и в области очень низких температур. [c.127]

Влияние сил тяготения на состояние термодинамической системы (представляющей собой, например, газ или жидкость, заключенные в сосуд) проявляется в первую очередь благодаря изменению давления по высоте. При умеренных высотах рассматриваемого сосуда это изменение, как правило, ничтожно мало по сравнению с абсолютной величиной давления в сосуде, и, следовательно, влияние изменения р с высотой в большинстве случаев пренебрежимо мало — именно поэтому зачастую влияние тяготения не учитывается. Однако для тех состояний вещества, в которых сжимаемость вещества велика, даже незначительное изменение давления по высоте сосуда будет приводить к заметному изменению плотности и других термодинамических свойств вещества по высоте сосуда. Говоря о состояниях, в которых сжимаемость вещества весьма велика, мы прежде всего имеем в виду околокритическую область напомним, что в самой критической точке изотермическая сжимаемость чистого вещества бесконечно велика [c.162]

Интересной инженерной проблемой является предсказание влияния кавитации жидкостей на характеристики гидравлических машин. Это особенно важно для насосов, в которых в качестве рабочих тел наряду с водой используются такие жидкости, как фреон, бутан, нефтепродукты, а также криогенные жидкости, причем все они имеют различные температуры. Каждая жидкость обладает своими особыми термодинамическими свойствами, которые проявляются не только в динамике роста и схлопывания отдельных пузырьков, но также в характере последующих стадий кавитации. Такие изменения можно отнести к масштабным эффектам, являющимся следствием изменения термодинамических параметров. [c.304]

Помимо амплитуды и частоты на интенсивность кавитации, возможно, в меньшей степени влияют глубина погружения нижней поверхности образца, барометрическое давление и температура жидкости [19, 22, 40, 51, 57, 68, 69, 75, 88]. Влияние последней сказывается, вероятно, через термодинамические свойства [19, 22, 81, 82]. [c.448]

При движении газов с малыми скоростями (менее 70 м/с) присущее им свойство сжимаемости (см. гл. I) проявляется слабо, и во многих случаях с достаточной для практики точностью движущийся газ можно рассматривать как несжимаемую жидкость. Однако при больших скоростях, сравнимых со скоростью звука и тем более превышающих ее, влияние сжимаемости (изменения плотности) может быть настолько существенным, что законы движения несжимаемой жидкости оказываются неприменимыми. Изменение плотности газа чаще всего сопровождается изменением температуры или теплообменом. В связи с этим для описания его движения наряду с уравнениями механики необходимо использовать уравнения термодинамики и соответствующие методы их анализа. В этом параграфе приведем лишь те термодинамические соотношения, которые необходимы для изложения основных законов одномерных газовых течений. За строгим обоснованием этих соотношений мы отсылаем читателя к курсам термодинамику. [c.428]

Основное значение числа кавитации обусловлено тем, что оно является критерием динамического подобия условий течения, при которых происходит кавитация. Поэтому его применимость ограничена рядом факторов. Для полного динамического подобия течений в двух системах необходимо, чтобы влияние всех физических параметров выражалось одними и теми же соотношениями. Поэтому даже при идентичных термодинамических и химических свойствах и одинаковой форме твердых границ без учета влияния примесей, содержащихся в жидкости, для динамического подобия необходимо, чтобы влияние вязкости, сил тяжести и поверхностного натяжения выражалось одним и тем же соотношением в обоих случаях кавитации. Другими словами, заданное условие кавитации воспроизводится точно только в том случае, когда числа Рейнольдса, Фруда, Вебера и т. д., а также число кавитации К имеют определенные значения, соответствующие единому соотношению между ними. Более того, поскольку основное течение в простых системах зависит от формы твердых границ, а в сложных системах — от формы границ и их относительного движения, для подобия необходимо, чтобы направление основного течения относительно твердых границ удовлетворяло определенным условиям. [c.67]

Температура. По результатам исследования влияния температуры на процесс кавитационного изнашивания выявлено, что износ вначале возрастает до максимума, а затем уменьшается до нуля при достижении жидкостью точки кипения. Такой характер влияния температуры на скорость изнашивания объясняется одновременным изменением вязкости, давления паров, поверхностного натяжения, плотности, термодинамических характеристик, концентрации растворенного газа в жидкости и свойств изнашиваемого материала в ответ на изменение температуры. [c.22]

Рабочей жидкостью для гидравлических турбин обычно является вода. Однако насосы перекачивают самые разнообразные жидкости с сильно отличающимися термодинамическими свойствами. Даже термодинамические свойства воды значительно изменяются при значительном изменении температуры. Таким образом, при проектировании насосов и их применении необходимо учитывать термодинамические свойства жидкостей (и их паров). Как уже обсуждалось в разд. 6.7, для жидкостей с высоким давлением насыщенного пара (и плотностью) основное влияние термодинамических свойств состоит в уменьшении размеров каверн по сравнению с жидкостями, имеющими низкое давление насыщенного пара, вследствие чего уменьшается влияние самой кавитации на характеристики насоса. Поэтому увеличение температуры данной жидкости ослабляет влияние кавитацни и может привести к подобию кавитационных явлений в нагретой воде и жидком водороде. На этом принципе основан метод моделирования, описанный в разд. 6.7, который Стал и Степанов [11] применяют для насосов, работающих в условиях развитой кавитации. [c.649]

Рассматривая воду как строго равновесную систему при низких значениях магнитной восприимчивости (ТО- —10- ед. СГСМ), трудно предложить возможность каких-либо изменений под действием слабых магнитных полей. Даже более высокие напряженности порядка 10 а м на термодинамические свойства воды оказывают весьма слабое влияние. Все это относится как к неподвижной жидкости, так и в равной мере к жидкости, находящейся в движении (например, при скорости порядка 0,5—2 м сек, что имеет ГуЮсто при магнитной обработке воды). В связи с этим, а также учитывая, что время релаксации, т. е. время существования наведенного состояния воды, составляет около 10 сек, трудно рассчитывать на существование магнитной па-Л1ЯТИ , а изменения свойств воды, если и имеют место, то они настолько ничтожны, что исчезают сразу же после снятия поля. Поэтому действие магнитного поля должно было бы быть сведено к нулю. [c.16]

Следует отл етить, что простые тела (жидкости, пары, газы) во многих случаях могут приобретать свойства сложных систем (например, в сосудах малых размеров влияние поверхностного натяжения пленки может сообщить однокомпонентной жидкости свойства сложной системы, состояние которой характеризуется значениями трех независимых переменных I, V, [). В связи с этим, при описании термодинамических состояний жидкостей, паров и газов как простых тел предполагается ( 2), что эти системы не подвержены действию гравитации, поверхностного натяжения, электромагнитных полей и т. п. [c.25]

Во-вторых, ограничения пригодны только для таких изменений состояния системы, при которых меняются интенсивные свойства фаз, так как иначе частные производные сопряженных переменных либо тождественно равняются нулю, как, например, (dPjdV)T при равновесии жидкость—пар в однокомпо-нентной системе, либо не существуют (бесконечны), как, например, Ср при температуре плавления индивидуального вещества. В гомогенных системах такие процессы также должны учитываться, что делалось выше при выборе и обосновании знака неравенства (12.29), но они, как нетрудно заметить, не влияют на ограничения (13.9) — (13.11) и другие, которые получаются из (12.29) при условии постоянства хотя бы одной из термодинамических координат системы. Этим исключается влияние процессов, единственным результатом которых было бы изменение массы системы. Так, неравенства (13.9) — (13.11), (13.21) относятся к закрытым системам и для их вывода важно знать значение не полного определителя формы (12.29), а его главных миноров. Последние должны быть определены положительно в термодинамически устойчивой системе (см. примечание на с. 123). [c.128]

С увеличением давления уменьшаются размеры пузырька в момент возникновения и отрыва увеличиваются число центров и частота отрыва пузырей от этих центров. Степень влияния на них давления зависит от удаленности рассматриваемого состояния от критического, так как она определяет степень метастабильности жидкости, вероятность гетерогенных флуктуаций плотности, а также количественные изменения физических свойств вещества. С приближением термодинамического состояния к критическому влияние этих факторов увеличивается и соответственно увеличивается влияние давления на теплоотдачу. Это отчетливо следует из рис. 13-6, построенного в безразмерных координатах для ряда жидкостей. В нем опытные данные по оси ординат отложены в виде отношений aj f при текущем значении давления р [c.303]

Строго говоря, частично разложившийся теплоноситель представляет собой в общем случае весьма сложную термодинамическую систему неизвестного состава, состоящую из исходной жидкости, НК и ВК продуктов. В свою очередь НК и ВК продукты являются многокомпонентными системами, состав которых зависит от условий разложения. Поэтому даже эмпирическое описание свойств подобных термодинамических систем невозможно без их идеализации. Обычно частично разложившаяся жидкость рассматривается как фиктивная бинарная система, состоящая из исходной жидкости и ВК продуктов. Кроме того, принимается, что состав ВК продуктов несущественно зависит от температуры пиролиза и радиолиза. Однозначные зависимости (3-89) получены для подобной идеализированной модели частично разложившегося вещества. Однако часто наблюдается более сложный характер изменения состава ВК продуктов. Как уже отмечалось, ВК продукты не являются индивидуальными соединениями, а представляют собой сложные смеси продуктов полимеризации, состав которых зависит от условий разложения. Поэтому в общем случае однозначность зависимости (3-89) наблюдается не IBO всем интервале температур пиролиза и радиолиза. Ниже рассматривается влияние температуры радиолиза на состав и свойства частично разложившегося МИПД. [c.228]

Изуч ение теплообмена в двухфазных потоках представляет собой весьма трудную задачу ввиду сложности гидродинамической структуры потока, взаимного, порой определяющего влияния теплообмена и гидродинамики, Случайных отклонений от гидродинамической и термодинамической неравновесности. Режимы течения определяются рядом факторов давлением, общим расходом потока и соотношением между фазами, свойствами фаз, тепловым потоком, предысторией потока и др. По имеющейся классификации основными режимами течения являются пузырьковый, снарядный, расслоенный, эмульсионный дисперсно-кольцевой и обращенный дисперсно-кольцевой (пленочное кипение недогретой жидкости). Четких границ между ними не наблюдается, и существуют целые области переходных режимов. Пока не имеется детальной информации для всех режимов течения по таким основным характеристикам потока, как распределение фаз, скоростей и касательных напряжений. Поэтому основой для понимания явления служат визуальные наблюдения и некоторые экспериментальные данные по распределению фаз, их полям скоростей, уносу и осаждению, гидравлическому сопротивлению и т. д. К настоящему времени накоплена достаточная информация о режимах течения адиабатных потоков, однако мало данных по диабатным (с подводом тепла) потокам при высоких давлениях, тепловых нагрузках и большом различии теплофизических свойств. Подавляющее большинство исследований выполнено на пароводяных и воздуховодяных смесях. [c.120]

В гл. 6 (авторы П. Эгельстаф и Дж. Ринг) анализируются экспериментальные данные, касающиеся критической области. Развитие экспериментальных методов и теории позволило поднять на новый, более высокий уровень исследование фазовых переходов вообще и критаческих явлений в частности. За последние годы явления в критической области подверглись интенсивному и всестороннему изучению. Установлена связь между межмолекулярным взаимодействием и параметрами критической точки, исследованы влияние гравитационного поля на развитие флуктуаций вблизи критической точки, скорость распространения и поглощение ультразвука, сжимаемость, теплоемкость, диффузия, поверхностное натяжение и другие свойства. Полученные данные свидетельствуют о непригодности классического термодинамического уравнения состояния для описания поведения вещества вблизи критической точки. Эти вопросы рассмотрены в данной главе, однако авторы, естественно, осветили их с позиций задач настоящей книги, сконцентрировав внимание на критических явлениях в простых жидкостях. Читателю, желающему познакомиться с современной проблематикой физики фазовых переходов и критических явлений, следует обратиться, например, к книгам Р. Браута [6] и М. Фишера [7]. Кроме того, в издательстве Мир выходят в свет новые монографии по этой тематике [8,9]. [c.7]

Поверхностное натяжение а, дин/см (10" Н/см), характеризует работу образования 1 см поверхности жидкости иа границе с ее насыщенным паровл. Эта работа обусловлена тем, что вблизи поверхностей раздела свойства фазы отличаются от таковых вдали от раздела, в частности, вследствие явлений адсорбции и различия в координационых числах на границе и в середине фаз. С поверхностным натяжением связано образование поверхностных и, в частности, адсорбционных слоев, которые обладают особыми свойствами, резко отличными от свойств того тела, на котором они адсорбируются. Адсорбционные слои могут значительно влиять на процессы перехода вещества из одной фазы в другую и, в частности, на процессы растворения и кристаллизации. Для образования таких слоев используются имеющиеся или специально вводимые в сплав по-верхностно-активные вещества, которые даже при очень малых добавках резко изменяют свойства системы, вследствие чего может увеличиваться переохлаждение (ДТ) при кристаллизации и уменьшаться критический размер зародыша. Таким образом, а является основной термодинамической характеристикой на границе раздела фаз. Поверхностно-активные элементы, например углерод и кремний, а значит и Сэ, понижают а (рис. 1.12), причем при повышении температуры оно сначала увеличивается (примерно до 1500° С), а затем понижается. Влияние кремния заметно проявляется при относительно низких температурах [c.20]

Свойства среды в окрестности термодинамической критической точки существенно отличаются от свойств совершенного газа и характеризуются резким увеличением сжимаемости и теплоемкости, замедлением распространения тепла теплопроводностью [1, 2]. Поэтому существенную роль приобретают нестационарные эффекты, в том числе (на начальной стадии) перенос тепла с помощью так называемого "поршневого эффекта", который связан с аномально большим коэффициентом теплового расширения и заключается в быстром (по сравнению с тепловой диффузией) увеличении температуры в объеме жидкости в результате ее адиабатического сжатия [3-4]. Асимптотический анализ и численное моделирование этого эффекта в одномерном приближении на основе уравнений Навье - Стокса вьшолнены в [5-7], влияние на него силы тяжести исследовано в [8,.9]. [c.81]

Поведение тяжелых цветных металлов, благородных и редких металлов в системе FeO - FeS различное, и следовательно, их влияние на ее свойства - различное. Кроме того, степень окисления системы или соотношение PqJP определяет соотношение окисленных и сульфидных форм цветных металлов, их термодинамическую активность, распределение между шлаком и штейном. Существенное значение для технологических показателей имеют и изменения физико-химических свойств кислородсодержащих штейнов. При высоких температурах эта система разделяется на область гомогенности (вблизи разреза FeO -FeS), где неограниченно растворяется фаялит оксидно-сульфидного и сульфидно-металлического расплавов. Брюквин при добавлении к расплаву FeO - FeS меди, никеля и кобальта изучил распределение цветных металлов в зависимости от металлизации системы или точнее от соотношения компонентов Fe О S при избытке железа. Им установлено, что до металлизации [ 60 % (ат)] из сульфидно-металлического расплава в оксидно-сульфидный переходят сера и медь. Причем никель и кобальт преимущественно переходит в сульфидно-металлический расплав (рис. 38, 39). Состав сульфидно-металлического расплава близок к расплаву в тройной системе при замене Ni, Со, Си на Fe в проекции на плоскость Fe - S - О. Отличие состоит в том, что при металлизации Fe - S - О состав оксидно-сульфидной жидкости смещается к FeOj , а в изучаемой системе к MeS (Me - Си, Ni, Со). Дальнейшее увеличение металлизации должно привести к обратному смещению к FeOi как это отмечено в системе Fe - S - О. [c.45]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...