Законы переноса и балансовые уравнения на их основе.

Законы переноса и балансовые уравнения на их основе.

Хт процессы сопровождаются переносом массы и энергии переноса. Процессы хт осуществляются в различных системах в условиях движения, и скорость движения сред во многом определяет перенос энергии. Пример - радиатор батареи, в котором происходит перенос тепловой энергии от текущего теплоносителя к радиатору. Следует учитывать и химико-физические процессы, происходящие параллельно (диффузия в-ва и т.п.)

Перенос энергии может происходить как в неподвижных, так и в движущихся средах. Особый интерес представляют последние.

Элементы гидромеханики

Гидромеханика изучает законы движения и равновесия жидкостей. Гидромеханика делится на гидростатику и гидродинамику.

Гидростатика изучает равновесие в жидкостях, гидродинамика изучает их движение.

Под жидкостями подразумевают как капельные (плотность не зависит от внешних условий), так и упругие (в них плотность зависит от давления и температуры) физические тела, обладающие текучестью.

Идеальная жидкость не изменяет плотности, несжимаемая, вязкость отсутствует.

Главной отличительной чертой реальных жидкостей является вязкость.

Гипотеза сплошности среды:

в механике жидкостей и газов рассматривают перемещение объёмов жидкостей, паро-жидкостных эмульсий, а также их силовое взаимодействие со стенками труб, аппаратов и при обтекании твёрдых тел. При этом рассматриваемые объёмы жидкостей и газов на много порядков превышают размеры молекул и межмолекулярные расстояния (в жидкостях межмолекулярные расстояния много меньше межмолекулярных расстояний в газах).

Это обстоятельство позволяет нам рассматривать изучаемые среды, как сплошные, параметры которых непрерывно распределены по объему. Эти параметры определяют равновесие и движение масс. Это позволяет нам использовать хорошо разработанный математический аппарат, в частности, теорию б.м. функций, теорию непрерывных функций, как о теории интегральных и дифференциальных функций (кроме границ раздела сред).

Пограничный слой

У стенки трубы при любом виде течения существует некий пограничный слой.

В пограничном слое происходит уменьшение скорости. Течение в нём постепенно приближается к ламинарному. Скорость изменяется градиентно только в вязком слое, проходящем непосредственно у стенки трубы. Несмотря на незначительную толщину пограничного слоя по сравнению с потоком жидкости в трубе оказываемое его влияние на перенос жидкости значительно.

Переход турбулентного течения в ламинарное обеспечивает комплекс величин, объединенный в критерий Ренольца:

, где ;

Примечание: в расчетах величину l (линейную характеристику) заменяют на эквивалентный диаметр смачиваемой поверхности - (где S – площадь смачиваемой поверхности,

П – её периметр) или гидравлический радиус -

Если силы инерции малы, а силы трения превалируют, величина критерия невелика, и наоборот.

Величины критерия Ренольца для труб:

– ламинарный режим; – переходное состояние;

– турбулентный режим;

Уравнения Пуазейля. Закон Стокса.

- скорость в произвольном сечении трубы;

- закон Стокса

Уравнение расхода:

; →

Законы переноса и балансовые уравнения на их основе.

Хт процессы сопровождаются переносом массы и энергии переноса. Процессы хт осуществляются в различных системах в условиях движения, и скорость движения сред во многом определяет перенос энергии. Пример - радиатор батареи, в котором происходит перенос тепловой энергии от текущего теплоносителя к радиатору. Следует учитывать и химико-физические процессы, происходящие параллельно (диффузия в-ва и т.п.)

Перенос энергии может происходить как в неподвижных, так и в движущихся средах. Особый интерес представляют последние.

Элементы гидромеханики

Гидромеханика изучает законы движения и равновесия жидкостей. Гидромеханика делится на гидростатику и гидродинамику.

Гидростатика изучает равновесие в жидкостях, гидродинамика изучает их движение.

Под жидкостями подразумевают как капельные (плотность не зависит от внешних условий), так и упругие (в них плотность зависит от давления и температуры) физические тела, обладающие текучестью.

Идеальная жидкость не изменяет плотности, несжимаемая, вязкость отсутствует.

Главной отличительной чертой реальных жидкостей является вязкость.

Гипотеза сплошности среды:

в механике жидкостей и газов рассматривают перемещение объёмов жидкостей, паро-жидкостных эмульсий, а также их силовое взаимодействие со стенками труб, аппаратов и при обтекании твёрдых тел. При этом рассматриваемые объёмы жидкостей и газов на много порядков превышают размеры молекул и межмолекулярные расстояния (в жидкостях межмолекулярные расстояния много меньше межмолекулярных расстояний в газах).

Это обстоятельство позволяет нам рассматривать изучаемые среды, как сплошные, параметры которых непрерывно распределены по объему. Эти параметры определяют равновесие и движение масс. Это позволяет нам использовать хорошо разработанный математический аппарат, в частности, теорию б.м. функций, теорию непрерывных функций, как о теории интегральных и дифференциальных функций (кроме границ раздела сред).