Таблица 2 — Коэффициент температурного расширения воды
Температура оС Давление, Па | 4..10 оС | 10..20 оС | 40..50 оС | 60..70 оС | 90..100 оС |
0,1 мПа | 0,000019 | 0,000150 | 0,000422 | 0,000556 | 0,000719 |
10 мПа | 0,000043 | 0,000165 | 0,000422 | 0,000548 | – |
50 мПа | 0,000149 | 0,000236 | 0,000429 | 0,000523 | 0,000523 |
Коэффициент температурного расширения нефти в атмосферных условиях лежит в пределах βt= (6…8)*10-4, ; ртути — βt= 1,8*10-4,
. В пределах обычно встречающихся изменений температур и давлений значение коэффициентов температурного расширения большинства капельных жидкостей можно считать постоянными.
Вязкость. Движение реальных жидкостей сопровождается возникновением трения продольных слоёв жидкости. Трение приводит к потерям энергии потоком жидкости. Причиной трения является вязкость жидкости. Вязкость – это свойство реальной жидкости сопротивляться относительному сдвигу слоёв жидкости, касательным усилиям. Это свойство проявляется только при движении жидкости. Наличие внутреннего трения в жидкости впервые обнаружил в 1687 году сэр Исаак Ньютон и предложил гипотезу о пропорциональности сил внутреннего трения между слоями площади поверхности касания этих слоёв и относительной скорости их движения, отметив, что эта сила зависит от вида жидкости и не зависит от внешнего давления. Зависимость сил сопротивления, возникающих при скольжении слоёв, предложенная Ньютоном, имеет вид (1.7):
здесь μ – коэффициент динамической вязкости, Па*с;
S — площадь поверхности контакта соприкасающихся слоёв жидкости, м2;
dU/dn – градиент скорости жидкости в направлении нормали к направлению движения, 1/с;
dU – разность скорости двух соприкасающихся слоёв, в предположении того, что слои бесконечно тонкие, м/с;
dn – расстояние между осями слоев, м.
Из уравнения следует, что силы сопротивления при dU = 0 не возникают. То есть вязкость проявляется только во время движения жидкости. Вязкость капельных жидкостей изменяется при изменении давления до 10 мПа незначительно, поэтому при расчётах в этом интервале давлений изменением вязкости можно пренебречь.
Температура на вязкость влияет очень значительно. Рост температуры капельных жидкостей сопровождается быстрым снижением значения вязкости. Это явление объясняется тем, что в жидкости молекулы находятся близко, а вязкость обуславливается силами межмолекулярного взаимодействия, влияние которых с ростом температуры снижается. Вязкость газов наоборот увеличивается при возрастании температуры. Причиной этого является то, что в газах вязкость вызывается тепловым, хаотичным движением молекул, интенсивность которого возрастает при увеличении температуры.
В расчётах используют два типа вязкости: динамическую и кинематическую. Связь между этими типами вязкости определяется простой зависимостью:
μ = vp, Па*с, (1.8)
где μ – коэффициент динамической вязкости;
V – коэффициент кинематической вязкости;
ρ – плотность жидкости.
Определить плотность и удельный вес газа при температуре t2 = 400oC, если плотность его при температуре:
t1 = 10oC равна p1 = 1,3 кг/м3
Для решения этой задачи необходимо вспомнить закон изменения плотности газов в зависимости от температуры при постоянном давлении pT = const. Тогда можно записать p1T1 = p2T2. Отсюда значение искомой плотности p2 = p1*T1/T2. Необходимо однако помнить, что значения температур Т1, Т2 необходимо подставлять в градусах Кельвина.
Т1 = t1 + 273 = 10 + 273 = 283 K.
Т2 = t2+ 273 = 400 + 273 = 673 K.
p2 = (1,3 *283)/673 = 0,55 кг/м3.
Удельный вес при этих условиях:
ϒ2 = p2*g = 0,55 * 9,81 = 5,4 H/м3