Гидравлика и гидропневмопривод
Свойства рабочих жидкостей. Основные понятия и определения жидкости.
Плотность жидкости -- физическая величина, характеризующая; отношение массы т жидкости к ее объему V: p=m/V.
Жидкостью называется физическое тело, обладающее легкой подвижностью частиц, то есть текучестью.
Жидкости с точки зрения физико-механических свойств разделяются на два класса - капельные жидкости (или малосжимаемые) и газы (или сжимаемые жидкости). Жидкость рассматривается в гидравлике обычно как сплошная (непрерывная), однородная и изотропная среда, обладающая одинаковыми свойствами во всех точках и по всем направлениям.
Основными физическими свойствами жидкости и газов, базируясь на которых в гидравлике устанавливаются общие законы ее равновесия и движения, являются:
1) текучесть, 2) весомость, 3) изменяемость объема и 4) вязкость.
Текучесть
Текучестью называется неспособность жидкости сопротивляться внутренним сдвигающим усилиям, вызванным сколь угодно малыми силами.
Свойство текучести выражает физически главное отличие жидкого тела от твердого тела.
Вследствие текучести, жидкость, находясь в покое, растекается под действием собственного веса и принимает форму того сосуда, в котором находится. Растекаясь в сосуде и занимая часть его объема, жидкость всегда образуют свободную поверхность.
Газы, растекаясь, всегда занимают весь объем сосуда и не образуют свободной поверхности.
|
|
|
Удельный вес и плотность
Удельным весом g называется вес единицы объема жидкости, который определяется по формуле
, (1.1)
где: G – вес жидкости в объеме W.
Удельный вес - величина размерная. Его размерность
Плотностьюr называется масса, заключенная в единице объема жидкости, которая определяется по формуле
(1.2)
где: М - масса жидкости, заключенная в объеме W.
Размерность плотности:
в системе СИ
Изменяемость объема жидкостей под действием температуры и давления
Изменяемость объемаот давления и температуры для капельных жидкостей.
Свойство жидкости изменять объем под действием давления называется сжимаемостью и характеризует упругость жидкости.
Изменение объема жидкости 
при изменении давления на 
р
Величина 
, характеризующая изменение объема жидкости при изменении давления, отрицательна, так как при сжатии жидкости положительному приращению давления соответствует отрицательное приращение объема.
Сжимаемость жидкости оценивается коэффициентом объемного сжатия bw
соответственно 
где: W 0 - начальный объем жидкости; ΔW - изменение объема при изменении давления на Δp.
Вязкость жидкостей
Вязкостью называется способность движущейся жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Это свойство противоположно текучести и является причиной возникновения в движущейся жидкости сил трения между ее частицами и между жидкостью и твердым телом (например, жидкостью и стенками трубы, русла, корпусом плавающего тела).
|
|
|
Таким образом, вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности ее частиц.
Вследствие тормозящего влияния стенки слои жидкости будут двигаться с разными скоростями, значения которых возрастают по мере отдаления от стенки.
Тем самым трение в жидкости отличается от трения в твердых телах, где сила трения зависит от нормального давления и не зависит от площади трущихся поверхностей T сух = fP, где P – сила давления; f – коэффициент трения. В жидкости сила трения не зависит от давления. Указанное свойство имеет огромное значение в технике. Вводя жидкость – смазку между трущимися парами, которые в машинах могут соприкасаться, оказывая друг на друга большое давление, заменяют сухое трение трением в жидкости. При этом силы трения уменьшаются, перестают зависеть от давления, значительно снижаются затраты мощности на преодоление сил трения и уменьшается нагрев и износ трущихся поверхностей.
|
|
|
Зависимость вязкости от температуры и давления.
Вязкость жидкостей в большой степени зависит от температуры, при этом вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а вязкость газов возрастает.
Другие свойства жидкостей
Поверхностное натяжение.
Молекула жидкости, расположенная на поверхности, находится в симметричном силовом состоянии, часть силового поля ее вынуждена взаимодействовать с молекулами, находящимися под поверхностью. В результате этого потенциальная энергия связи в поверхностном слое увеличивается, а сам слой находится в более напряженном состоянии. Это явление называют поверхностным натяжением.
Смачивающая способность.
За счет сил поверхностного натяжения жидкость может растекаться по поверхности другой жидкости или твердого тела (смачивание) или не растекаться (не смачивание).
Жидкости, которые хорошо смачивают твердое тело, называются гидрофильными, плохо смачиваемые - гидрофобными.
Явление смачивания приводит к поднятию (или опусканию) жидкости в капиллярах (рис. 1.5).
Рис. 1.6. Явление смачивания
а - смачивание (вода и стекло); б - не смачивание (ртуть и стекло)
|
|
|
Пенообразование.
Выделение воздуха из рабочей жидкости при падении давления может вызвать пенообразование.
На интенсивность пенообразования оказывает влияние содержащаяся в рабочей жидкости вода: даже при ничтожном количестве воды (менее 0,1% по массе рабочей жидкости) возникает устойчивая пена.
Образование и стойкость пены зависят от типа рабочей жидкости, от ее температуры и размеров пузырьков, от материалов и покрытий гидроаппаратуры. Особенно интенсивно пенообразование происходит в загрязненных жидкостях. При температуре жидкости более 70оС происходит быстрый спад пены.
Химическая и механическая стойкость.
Характеризует способность жидкости сохранять свои первоначальные физические свойства при эксплуатации и хранении.
Окисление жидкости сопровождается выпадением из нее смол и шлаков, которые откладываются на поверхности элементов гидропривода в виде твердого налета. Снижается вязкость и изменяется цвет жидкости. Продукты окисления вызывают коррозию металлов и уменьшают надежность работы гидроаппаратуры. Налет вызывает заклинивание подвижных соединений, плунжерных пар, дросселирующих отверстий, разрушение уплотнений и разгерметизацию гидросистемы.
Совместимость.
Совместимость рабочих жидкостей с конструкционными материалами и особенно с материалами уплотнений имеет очень большое значение. Рабочие жидкости на нефтяной основе совместимы со всеми металлами, применяемыми в гидромашиностроении, и плохо совместимы с уплотнениями, изготовленными из синтетической резины и из кожи. Синтетические рабочие жидкости плохо совмещаются с некоторыми конструкционными материалами и не совместимы с уплотнениями из маслостойкой резины.
Испаряемость жидкости.
Испаряемость свойственна всем капельным жидкостям, однако интенсивность испарения неодинакова у различных жидкостей и зависит от условий, в которых она находится: от температуры, от площади испарения, от давления, и от скорости движения газообразной среды над свободной поверхностью жидкости (от ветра).
При повышении температуры жидкости и, в некоторых случаях, при снижении давления часть массы капельной жидкости постепенно переходит в газообразное состояние (пар). Интенсивность процесса парообразования зависит от температуры кипения жидкости при нормальном атмосферном давлении: чем выше температура кипения жидкости, тем меньше её испаряемость. Однако, более полной характеристикой испаряемости следует считать давление (упругость) насыщенных паров, данное в функции температуры. Чем больше насыщенность паров при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости.
Растворимость газов в жидкостях.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 300; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!