1

Курс "Основы гидро - пневмоавтоматики" - изучение основ­ных законов механики жидкости, принципы и особенности по­строения элементов и схем автоматики, использующих энергию жидкости.

Введение.

Жидкостью называется физическое тело, обладающее теку­честью и не имеющее своей формы, но принимающее форму сосу­да, в котором оно находится.

Текучестью называется способность жидкости изменять свою форму, не дробясь на отдельные части, под действием даже небольших сил.

Жидкости делятся на два класса - капельные жидкости и га­зы.

Капельные жидкости способны образовывать капли, имеют собственный объем, практически несжимаемы (вода, масло на ми­неральной основе, бензин и многие другие).

В случае объема капельной жидкости, меньшего объема со­суда, жидкость занимает только часть сосуда и имеет поверхность раздела между капельной жидкостью и газом. Эта поверхность раздела называется свободной поверхностью.

Характерной особенностью газа является способность зани­мать весь объем сосуда.

Силы, действующие в жидкости.

При составлении математических зависимостей состояния жидкости (покоя и движения) необходимо учитывать силы, дей­ствующие на жидкость. Это могут быть массовые и поверхност­ные силы.

Массовые силы - силы, пропорциональные массе жидкости. В однородной жидкости массовые силы пропорциональны объему жидкости.

Поверхностные силы - силы, величины которых пропорцио­нальны площади поверхности, на которую эти силы действуют.

Сила может быть направлена как внутрь выбранного объ­ема, произвольно под углом а к нормали, так и вне него. Сила раскладывается на две составляющие: по нормали N - и по ка­сательной - .

Силу назовем нормальной силой - силой давления или растягивающей — силой растяжения.

Касательная сила - сила трения. Сила трения обуславли­вается деформацией объема жидкости и имеет место только в движущейся жидкости. Сила трения между слоями жидкости про­порциональна площади соприкосновения 8 и градиенту скорости

Закон Ньютона о трении в жидкости.

Напряжение этой силы (величина силы на единицу площа­ди):

- коэффициент пропорциональности, называется динамиче­ским коэффициентом вязкости.

Единица СИ динамической вязкости [] = [Па • с]==

В гидродинамических расчетах также используется кинема­тический коэффициент вязкости "":

Вязкость капельной жидкости увеличивается с увеличением давления. Вязкость большинства жидкостей существенно зависит от температуры: вязкость капельных жидкостей уменьшается с увеличением температуры, вязкость газов увеличивается.

Характеристики жидкости.

Упругость капельных жидкостей - способность восприни­мать сжимающие усилия характеризуется коэффициентом объем­ного сжатия. Относительное изменение объема прямо пропорцио­нально изменению давления.

(увеличение давления приводит к уменьшению объема)

- коэффициент пропорциональности, называемый коэффи­циентом объемного сжатия.

Единица СИ сжимаемой жидкости [] = =

Величина К, обратная , называетсямодулем объемной упру­гости.

Сжимаемость капельных жидкостей практически не зависит от давления и температуры.

Расширение жидкостей.

Капельные жидкости расширяются значительно сильнее твердых тел. Зависимость изменения объема капельных жидкостей при изменении температуры может быть определена следующим соотношением:

где - коэффициент объемного расширения, имеющий раз­мерность К(градусы Кельвина).

Для большинства капельных жидкостей можно принять = const в большом диапазоне температур. Исключение составляет вода.

Плотность капельных жидкостей в зависимости от темпера­туры определяется соотношением:

У бензина =1,00- 10 К, у воды = 0,18- 10К