Перейти к содержимому
(495) 984-74-92
(495) 226-51-87
info@xiron.ru
Telegram - MAX

Основные физические свойства жидкости

Основные физические свойства жидкости — плотность, сжимаемость, температурное расширение, вязкость и поверхностное натяжение. Капельные жидкости почти несжимаемы, поэтому в гидравлических расчётах их плотность считают постоянной; вязкость определяет потери давления на трение в трубах и теплообменниках.

Физические свойства воды при 20 °C
СвойствоЗначение
Плотность998 кг/м³
Дина­мическая вязкость1,0 мПа·с
Кине­матическая вязкость1,0·10−6 м²/с
Модуль объёмной упругости2,1 ГПа
Повер­хностное натяжение0,073 Н/м

Основные физические свойства жидкости Жидкостью называется физическое тело, обладающее свойством текучести, т.е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму. Жидкости, законы движения и равновесия которых изучаются в гидравлике, делятся на два класса: сжимаемые жидкости или газы, почти несжимаемые — капельные жидкости.

Идеальная и реальная жидкость

В гидравлике рассматриваются идеальные и реальные жидкости. Идеальной называется такая жидкость, между частицами которой отсутствуют силы внутреннего трения. Вследствие этого она не сопротивляется касательным силам сдвига и силам растяжения. Идеальная жидкость совершенно не сжимается — она оказывает бесконечно большое сопротивление силам сжатия. Такой жидкости в природе не существует —- это научная абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики применительно к жидким телам.

Реальная, или действительная, жидкость не обладает в совершенстве свойствами идеальной жидкости, она в некоторой степени сопротивляется касательным и растягивающим усилиям, а также отчасти сжимается. Для решения многих задач гидравлики этим отличнем в свойствах идеальной и реальной жидкостей можно пренебречь. В связи с этим законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть применены к жидкостям реальным с соответствующими поправками, а иногда даже без них.

Вязкость особенно важна для систем охлаждения: у раствора гликоля при низкой температуре она в несколько раз выше, чем у воды, поэтому растут потери давления и требуется более мощный насос — см. чиллер для охлаждения гликоля.

Формулы основных свойств

ρ = m / V

  • ρ — плотность, кг/м³; m — масса, кг; V — объём, м³.

βt = ΔV / (V · Δt)

  • βt — коэффициент температурного расширения, 1/K; для воды при 20 °C — около 2·10−4 1/K.

ν = μ / ρ

  • ν — кинематическая вязкость, м²/с; μ — динамическая вязкость, Па·с.

Для контуров охлаждения важны два следствия. Расширение воды при нагреве на 60 K даёт прирост объёма около 2 %, поэтому в закрытом контуре нужен расширительный бак. Вязкость гликолевых растворов при −10 °C в 5–8 раз выше, чем у воды при 20 °C: падает теплоотдача в теплообменниках и растут потери давления, что учитывают при подборе насоса.

Идеальная жидкость в гидравлике

Идеальной жидкостью называется воображаемая жидкость, у которой нет вязкости, она абсолютно несжимаема и не расширяется при нагреве. Модель идеальной жидкости нужна, чтобы вывести основные уравнения гидравлики — например, уравнение Бернулли; в реальных расчётах к ним добавляют потери давления на трение, которые возникают именно из-за вязкости.

Плотность и вязкость воды при разной температуре
t, °CПлотность, кг/м³ν, 10⁻⁶ м²/с
5999,971,52
10999,701,31
20998,211,00
40992,220,66
60983,200,48
80971,800,37

Вязкость холодной воды почти в полтора раза выше, чем тёплой, поэтому в контуре охлаждённой воды +7 °C потери давления в трубах больше, чем в системе отопления при тех же скоростях. У растворов гликоля вязкость ещё выше — в 2–5 раз в зависимости от концентрации и температуры.

Число Рейнольдса и режим течения в трубе

Re = v · d / ν. Ламинарный режим — Re < 2 300, переходный — 2 300–4 000, турбулентный — больше 4 000. Вязкость воды — по таблице выше.

Как вязкость и скорость определяют потери давления — в статье зависимость расхода от давления.

Частые вопросы

Какие основные физические свойства жидкости?

Плотность, удельный вес, сжимаемость, температурное расширение, вязкость и поверхностное натяжение. Для расчёта трубопроводов главные — плотность и вязкость.

Чем идеальная жидкость отличается от реальной?

В идеальной жидкости нет внутреннего трения, и она абсолютно несжимаема. Реальная жидкость обладает вязкостью и слегка сжимается; законы для идеальной жидкости применяют к реальной с поправками.

Какая жидкость называется идеальной?

Воображаемая жидкость без вязкости, абсолютно несжимаемая и не расширяющаяся при нагреве. Модель используют для вывода уравнений гидравлики, а реальные потери на трение учитывают поправками.

Читайте также

Комментарии  
  0
Спасибо, очень пригодилось на "гидравлику"
  +3
Спасибо
  +6
Спасибо тебе, добрый человек =)
  +8
Спасибо, пригодилось для сессии
  +6
крайне аккуратный
Добавить комментарий
Защитный код