|
|
Явление кавитации. Кавитационная эрозия. Кипение жидкости.Кипение - процесс перехода жидкости в газообразное состояние, происходящий внутри жидкости. Жидкость можно довести до кипения повышением температуры до значений, больших температуры кипения при данном давлении, или понижением давления до значений, меньших давления насыщенных паров рнп жидкости при данной температуре. Обычно при понижении давления до давления насыщенных паров жидкости (при данной температуре) в жидкости образуются пузырьки, заполненные парами жидкости или газами, выделившимися из жидкости, т. е. происходит так называемое «холодное кипение». При наличии в жидкости свободной поверхности эти пузырьки всплывают и выходят через нее. В том случае, когда капельная жидкость находится в замкнутом пространстве и не имеет свободной поверхности, эти пузырьки могут, перемещаясь вместе с жидкостью, попасть в область более низкой температуры или более высокого давления. Тогда пары газов конденсируются, газы снова растворяются в жидкости, в образовавшиеся пустоты проникают частицы жидкости, что приводит к практически мгновенному «охлопыванию» пузырьков. В результате этого происходит резкое повышение давления в местах схлопывания пузырьков, а также местное повышение температуры. Такое явление называется кавитацией. Охлопывание кавитационного пузырька сопровождается звуковым импульсом, тем более сильным, чем меньше газа содержал пузырек до схлопывания. Такие многократно повторяющиеся звуковые удары могут привести к разрушению (кавитационной эрозии) поверхности, у которой возникает кавитация (например, стенки трубопровода, лопастей турбин и др.). В жидкости, из которой удален растворенный и не растворенный в ней газ, т. е. в дегазированной жидкости, кипение не возникает и при температуре, большей температуры кипения при данном давлении. В табл. 9 приведены значения давления насыщенных паров воды рпп при нормальном атмосферном давлении. Газы могут находиться в жидкости в растворенном и иерастворенпом виде. Присутствие в жидкости нерастворен- иого воздуха (газа) в виде пузырьков существенно уменьшает модуль упругости жидкости, причем это уменьшение не зависит от размеров пузырьков воздуха. Зависимость давления насыщенных паров воды от температуры при нормальном атмосферном давлении
Окончание табл. 9
Поверхностное натяжение жидкости. Угол смачивания. Поведение жидкости в капиллярах. Формула Жюрена. Поверхностное натяжение Известно, что молекулы жидкости, находящиеся на границе с газом, твердым телом или между двумя пссмешиваю- щимися жидкостями, испытывают со стороны остальных молекул жидкости не уравновешенное извне воздействие. Под влиянием этого воздействия поверхность жидкости стремится принять форму, соответствующую наименьшей площади. Малые массы жидкости в воздухе, образуя капли, стремятся к шарообразной форме. Чтобы увеличить поверхность жидкости, необходимо часть внутренних молекул вывести на поверхность, для чего ридется совершить работу. Это можно представить как наличие сопротивления граничной поверхности жидкости растяжению и считать, что по поверхности распределены силы, препятствующие растяжению. Данные силы действуют по касательным к поверхности направлениям и называются силами поверхностного натяжения. Поверхностное натяжение σ представляет собой отнесенную к единице площади дополнительную энергию, которой обладают молекулы поверхностного слоя, или силу поверхностного натяжения, отнесенную к единице длины на свободной поверхности. Размерность поверхностного натяжения в СИ - Н/м. Величина поверхностного натяжения а зависит от природы соприкасающихся сред и температуры. С увеличением температуры поверхностное натяжение ст уменьшается. При 20 °С и контакте с воздухом: σ = 0,0726 Н/м для воды; σ = 0,486 - для ртути; σ = 0,022 - для этилового спирта; σ = 0,0235 - 0,038 - для сырой нефти; σ = 0,035 - 0,038 Н/м - для смазочного масла. На границе с воздухом у расплавленной стали при /=1550°С σ = 1,86 Н/м, у расплавленного чугуна при t = 1200 - 1450 °С σ = 0,9 - 1,0 Н/м. Для границы вода - ртуть при 20 °С σ = 0,378 Н/м. Добавка в жидкость поверхностно-активных веществ (ПАВ) может заметно уменьшить поверхностное натяжение. Влияние поверхностного натяжения необходимо учитывать при изучении потоков с малой глубиной, при захвате окружающего воздуха движущейся жидкостью (аэрации жидкости), в капиллярах и т. д. В трубках малого диаметра (капиллярах) наблюдается искривление свободной поверхности, граничащей с газом или с парами этой же жидкости. Если поверхность трубки смачивается, свободная поверхность жидкости в капилляре вогнутая, если нет смачивания, свободная поверхность - выпуклая. В этих случаях силы поверхностного натяжения обусловливают дополнительные напряжения в жидкости. Под действием дополнительных напряжений в трубках малого диаметра происходит капиллярное поднятие (при смачивании) или опускание (если нет смачивания) жидкости на высоту, определяемую по формуле Жюрена:
где Для чистой воды и стекла Одна и та же жидкость в капиллярах одного и того же диаметра может подниматься (при смачивании) или опускаться (если нет смачивания) в зависимости от материала, из которого изготовлена капиллярная трубка. Поднятие воды в капиллярах почвы и грунтов является важным фактором ее распространения. Высота капиллярного поднятия в грунтах изменяется от 0 (галечники) до почти 5 м (глины с тонкими «волосяными» трещинами-капиллярами). При этом с увеличением минерализации воды увеличивается высота капиллярного поднятия. Поверхностное натяжение и капиллярные эффекты определяют закономерности движения жидкости в условиях невесомости.   Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
- краевой угол смачивания (острый угол между касательной к свободной поверхности в точке пересечения со стенкой и самой стенкой капилляра); d - диаметр капилляра.
0 °, для ртути и стекла