Скачиваний:
384
Добавлен:
04.01.2017
Размер:
1.22 Mб
Скачать

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

УТВЕРЖДАЮ Директор ИГНД

 

 

 

 

 

А.К. Мазуров

« »

 

 

2009 г.

 

 

 

 

 

 

ГИДРАВЛИКА

ЧАСТЬ I

Методические материалы

по курсу «Гидравлика» для студентов II курса, обучающихся по направлению 280302

«Комплексное использование и охрана водных ресурсов»

Составители В.В. Крамаренко, О.Г. Савичев

Издательство Томского политехнического университета

2009

УДК 532(075.8) ББК 30.123я73 Г164

Крамаренко В.В., Савичев О.Г.

Г164 Гидравлика. Методические материалы по курсу «Гидравлика» для студентов II курса, обучающихся по направлению 280302 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов». Часть I / сост. В.В. Крамаренко, О.Г. Савичев – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 112 с.

УДК 532(075.8) ББК 30.123я73

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры

гидрогеологии, инженерной геологии и гидрогеоэкологии ИГНД «___»__________________2009г.

Зав. кафедрой ГИГЭ

_________С.Л. Шварцев

доктор геолого-минералогических наук

Председатель учебно-методической

_________Н.М. Шварцев

комиссии

а

 

Рецензент

кандидат геолого-минералогических наук, доцент ТПУ

П.П.Ипатов

©Крамаренко В.В., Савичев О.Г., составление 2009

©Составление. Томский политехнический университет, 2009

©Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Курс “Гидравлика” имеет особое значение для студентов направления “Природообустройство”, специальности “Комплексное использование и охрана водных ресурсов” так как все технологические процессы, начиная от проектирования и до эксплуатации водохозяйственных гидротехнических и транспортных сооружений, поверхностных водозаборов, бурения скважин на подземные воды, нефть, газ и др., транспортировки их к потребителю, основаны на знании теории этого курса. Зачастую неквалифицированные гидравлические расчеты приводят к авариям на трубопроводах, потерям вод, загрязнению водных объектов, размывам, подтоплениям территорий, что

вконечном итоге приносит экологический и экономический ущерб, поэтому грамотное применение законов гидравлики имеет не только производственное, но и природоохранное значение, что требует соответствующей подготовки специалистов.

Цель изучения дисциплины – получение необходимых знаний в области гидравлики и овладение основами инженерных методов расчетов проводимых для проектирования, строительства, правильной эксплуатации и реконструкция сооружений, предназначенных для использования водных ресурсов рек, озёр, морей, подземных вод, их охраны от загрязнений, а также для борьбы с разрушительным действием водной стихии. Будущий специалист должен знать основные законы гидростатики и гидродинамики, физические свойства жидкостей и их характеристики, виды движений жидкости, основные гидравлические параметры потока, режимы движения жидкости, теорию определения потерь напора и истечения жидкости через отверстия, насадки, гидравлические расчеты трубопроводов. Специфика данного направления, кроме знания основных разделов гидравлики и гидравлики открытых русл, требует знания особенностей расчета распространения примесей в водотоках и водоемах и основ теории фильтрации жидкости

вгорных породах. Основой этих разделов стали работы Курганова А.М., Федорова Н.Ф., Сергеева Б.И. Калицуна В.Н., Константинова Н.М., Пашкова Н.Н., Альштуля А.Д., Штеренлихта Д.В., Некрасова М.В., Мироненко В.А., Шестакова В.М., Евгеньева А.Е., Караушева А.В. и др.

Пособие охватывает широкий круг тем необходимых для решения проблем связанных с комплексным использованием и охраной водных ресурсов, подобранных с учетом действующих нормативных документов и методик расчетов гидравлических систем. Изучение дисциплины базируется на знаниях высшей математики, физики и является основой курсов “Проектирование водохозяйственных сооружений”, “Водохозяйственное строительство” и др.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ГИДРАВЛИКИ

Гидравлика – это наука о законах движения и равновесия жидкостей и способах приложения этих законов к решению инженерных задач, представляющая собой, по-сути, техническим приложением гидромеханики. Её название образовалось при использовании греческих слов hydor (вода) и aulos (трубка). В настоящее время почти во всех отраслях водного хозяйства применяются различные гидравлические устройства, основанные на использовании гидравлических законов.

Ввиду сложности строения жидкостей гидравлические исследования часто проводятся для модельных жидкостей, облегчающих применение уравнений гидромеханики. Например, применяется модель невязкой жидкости, которая в отличие от всех имеющихся в природе и в технике жидкостей лишена свойства вязкости. В гидравлике принята гипотеза сплошности жидкости, согласно которой гипотезе, жидкость рассматривается как непрерывная сплошная среда и все параметры, характеризующие движение жидкости, считаются непрерывными вместе с их производными во всех точках (кроме особых точек). Благодаря таким предпосылкам стало возможным получение дифференциальных уравнений равновесия и движения жидкости. Во многих случаях в гидравлике рассматриваются одномерные задачи, в которых достаточно знать только средние по сечениям значения. Применительно к средним значениям гидравлических параметров, определяющих изучаемое гидравлическое явление, получен ряд основных уравнений гидравлики.

Гидравлика обычно подразделяется на две части: теоретические основы гидравлики, где излагаются важнейшие положения учения о равновесии и движении жидкостей, и практическую гидравлику, применяющую эти положения к решению частных вопросов инженерной практики.

Изучая равновесие жидкостей, гидравлика исследует общие законы гидростатики, а также частные вопросы: давление жидкости на стенки различных сосудов, труб, на плотины, быки и устои мостов и прочее. Рассматривая движения жидкости гидравлика пользуется основными уравнениями гидродинамики, при этом главнейшими соотношениями являются уравнение Бернулли для реальной жидкости и уравнение неразрывности в гидравлической форме. Гидравлика подробно рассматривает вопрос о гидравлических сопротивлениях, возникающих при различных режимах течения жидкости, а также условия перехода из одного режима в другой.

Основные разделы практической гидравлики изучают: течение

4

жидкости по трубам (гидравлика трубопроводов), течение в каналах и реках (гидравлика открытых русл), истечение жидкости из отверстия и через водосливы, движение в пористых средах (фильтрация). Во всех указанных разделах движение жидкости рассматривается как установившееся, так и неустановившееся (нестационарное).

Гидравлика трубопроводов указывает способы определения размеров труб, необходимых для пропуска заданного расхода жидкости при заданных условиях и для решения ряда вопросов, возникающих при проектировании и строительстве трубопроводов различного назначения (водопроводные сети, напорные трубопроводы гидроэлектростанций и прочее). Теория неустановившегося движения в трубах исследует явление гидравлического удара.

Гидравлика открытых русел изучает течение воды в каналах и реках. Здесь даются способы определения глубины воды в каналах при заданном расходе и уклоне дна, широко применяемые при проектировании судоходных, оросительных, осушительных и гидроэнергетических каналов, канализационных труб и др. В разделах гидравлики, посвященных истечению жидкости из отверстий и через водосливы, приводятся расчётные зависимости для определения необходимых размеров отверстий в различных резервуарах, шлюзах, плотинах, водопропускных трубах и т.д. Гидравлическая теория фильтрации даёт методы расчёта дебита и скорости течения воды в различных условиях безнапорного и напорного потоков (фильтрация воды через плотины, фильтрация воды в пластовых условиях, фильтрация из каналов, приток к грунтовым колодцам и пр.).

Таким образом, круг вопросов, охватываемых гидравликой весьма обширен и ее законы в той или иной мере находят применение практически во всех областях инженерной деятельности, а особенно в природообустройстве, мелиорации, гидроэнергетике, водоснабжении и канализации, гидромеханизации, водном транспорте и гидротехнике.

Первым научным трудом в области гидравлики считается трактат Архимеда (287–212 гг. до н.э.) «О плавающих телах», хотя сведения о некоторых законах гидравлики были, видимо, известны и ранее, так как задолго до Архимеда строились оросительные каналы и водопроводы. В древнем Египте, Индии, Китае были построены каналы и водохранилища грандиозных по тем временам размеров. Так, глубина некоторых водохранилищ в Индии достигала 15 м, в Китае около 2500 лет назад был построен Великий канал длиной около 1800 км, который соединял приустьевые участки крупных рек страны. В Риме 2300 лет назад был построен первый водопровод.

Строительство туннеля на Самосе, начатое 535 до н.э. Эвпалином

5

Мегарским одновременно с двух сторон, достигло цели только после исправления небольшой ошибки в измерениях, не позволявшей встретиться продвигавшимся навстречу друг другу рабочим. Применявшиеся в водопроводах водонапорные устройства состояли из вставлявшихся друг в друга конических глиняных труб, причем высота водяного столба достигала в Пергаме 160 м. Древнейший технический чертеж водопроводной сети был сделан в Файюме во время нахождения там на должности главного инженера Клеона, т.е. до 253 до н.э.

Отведение сточных вод по трубам за пределы населенных мест применялось с древних времён. При раскопках в Египте обнаружены канализационные каналы, построенные 2500 лет до н. э. Аналогичные сооружения существовали ещё раньше в Индии. В 6 в. до н. э. в Риме был построен канал «клоака максима», частично используемый в современной канализации. Однако эти сооружения требовали огромных затрат труда и материалов и осуществлялись лишь для дворцов, храмов, общественных купален. В эпоху феодализма и, особенно, в последующий период развития капитализма возросшая плотность населения привела к ухудшению санитарного состояния городов. Участившиеся эпидемии вызвали необходимость строительства водопроводов, а затем и канализаций. Это диктовалось также развитием промышленности и увеличением объёмов сточных вод.

На территории России и стран СНГ также были построены многочисленные каналы и сооружения для добычи и транспортирования воды. Земледелие в районах Кавказа и Средней Азии велось с применением орошения. Некоторые из каналов, построенных в низовьях Амударьи около 2000 лет назад, используются и по сей день (естественно, после ремонтов и реконструкций).

Старинные летописи содержат сведения о строительстве в России различных сооружений на реках, о развитии водных путей, о попытках создания механизмов, использующих энергию водного потока, и о других конструкциях, осуществление которых было бы невозможно без знания основ гидравлики. Так, еще в X–XI вв. на Руси существовали водопроводы из гончарных и деревянных труб, в 1115 г. был построен наплавной мост через Днепр у Киева. В XIV–XV вв. применялась добыча воды из подземных источников, оборудованных довольно совершенными устройствами.

В средние века в России возводились многочисленные плотины на реках. Так, в 1516 г. была построена плотина из камня на р. Неглинке в Москве.

Первые подземные каналы для отведения загрязнённых вод в России были построены в 11–14 вв. (Новгород, Московский Кремль). Значительное применение канализационные каналы получили лишь в

6

начале 19 в. в Петербурге и Москве (в дореволюционной России канализация имелась в 18 наиболее крупных городах).

Основной подъем в развитии гидравлики начался только через 17 веков после Архимеда. В XV-XVI вв. Леонардо да Винчи (1452–1519) написал работу «О движении и измерении воды», которая была опубликована лишь через 400 с лишним лет после ее создания. С. Стевин (1548–1620) написал книгу «Начала гидростатики», Галилео Галилей (1564–1642) в 1612 г. в трактате «Рассуждение о телах, пребывающих в воде, и о тех, которые в ней движутся» рассмотрел основные законы плавания и гидростатический парадокс, Е. Торричелли (1608–1647) получил формулу скорости истечения невязкой жидкости из резервуаров через отверстия, Б. Паскаль (1623–1662) открыл закон о передаче давления в жидкости, прямым следствием чего, явилось появление в средние века большого количества простых гидравлических машин (гидравлические прессы, домкраты и т.п.), И. Ньютон (1643–1727) в 1686 г. сформулировал гипотезу о внутреннем трении в жидкости.

Формирование гидравлики как науки на прочной теоретической основе стало возможным только после работ академиков Петербургской Академии наук, М.В. Ломоносова (1711–1765), Д. Бернулли (1700–1782) и Э. Эйлера (1707–1783). М.В. Ломоносов в 1760 г, в диссертации «Рассуждение о твердости и жидкости тел» сформулировал открытые им законы сохранения вещества и энергии. Д. Бернулли в 1738 г. опубликовал выведенное им важнейшее уравнение, названное его именем. Это уравнение служит основой теоретических построений и практических расчетов в области гидравлики. Л. Эйлер в 1755 г, вывел системы дифференциальных уравнений равновесия и движения жидкости.

Наряду с гениальными теоретическими работами М. В. Ломоносова,

Д.Бернулли и Л. Эйлера известны их исследования в области создания гидравлических приборов и устройств. М. Б. Ломоносов изобрел универсальный барометр, вискозиметр (прибор для исследования вязкости жидкости), прибор для определения скорости течений в море.

Д.Бернулли изобрел водоподъемник, установленный в с. Архангельском под Москвой, и поднимавший воду на высоту 30 м. Л. Эйлер предложил конструкцию турбины, вывел «турбинное уравнение», создал основополагающие труды в теории корабля.

В1791 г. в Петербурге А. Колмаков издал книгу «Карманная книжка для вычисления количества воды, протекающей через трубы, отверстия», которая явилась первым справочником по гидравлике. Первое в России учебное пособие по гидравлике под названием

7

«Основания практической гидравлики или о движении воды в различных случаях» было выпущено в 1836 г. П. П. Мельниковым.

Перечисленные теоретические работы положили начало бурному развитию гидравлики. Велики заслуги ученых: Д. Полени (1685–1761), который работал в области истечения через отверстия и водосливы; А. Шези (1718–1798), изучавшего равномерное движение жидкости; П. Дюбуа (1734–1809), занимавшегося движением наносов в реках и сопротивлениями движению вода в руслах; Д. Вентури (1746–1822), исследовавшего истечение через отверстия и насадки; Вейсбаха (1806– 1871), в основном известного работами в области сопротивлений движению жидкости; А. Базена (1829–1897), изучавшего равномерное движение и истечение жидкости через водосливы; О. Рейнольдса (1842– 1912), внесшего большой вклад в изучение ламинарного и турбулентного режимов движения. Впоследствии это учение, благодаря исследованиям Л. Прандтля и Т. Кармана, завершилось созданием полуэмпирических теорий турбулентности, получивших широкое практическое применение.

Во второй половине XIX века в России появляются работы, оказавшие большое влияние на последующее развитие гидравлики. И.С. Громека (1851–1889) создал основы теории винтовых потоков и потоков

споперечной циркуляцией. В 1880 г. Д.И. Менделеев (1834–1907) в своей работе «О сопротивлении жидкости и воздухоплавании» привел важные выводы о наличии двух режимов движения жидкости (ламинарного и турбулентного). Далее Н.П. Петров (1836–1920) сформулировал закон внутреннего трения в жидкости. Н.Е. Жуковский (1847–1921) создал теорию гидравлического удара в водопроводных трубах, теорию движения наносов в реках и разработал основополагающие предложения в области фильтрации.

Труды академика Н.Н. Павловского (1884–1937) в области равномерного и неравномерного движения, фильтрации через земляные плотины и под гидротехническими сооружениями явились весьма большим вкладом в развитие гидравлики и послужили основой, наряду

сдругими работами учеников и последователей Н.Н. Павловского в России, для создания инженерной гидравлики, широко используемой при расчетах в гидротехнике.

Грандиозное развитие гидротехнического и гидромелиоративного строительства в России привело к дальнейшему развитию гидравлики. Ее практическое значение возросло в связи с потребностями современной техники в решении вопросов транспортирования жидкостей и газов и использования их для разнообразных целей. Гидравлика постепенно превращается в один из прикладных разделов

8

общей науки о движении жидкостей – механики жидкости. Исследования в области гидравлики координируются

Международной ассоциацией гидравлических исследований (МАГИ). Её орган – «Journal of the International Association for Hydraulic Research». Периодические издания в области гидравлики: журналы «Гидротехническое строительство» и «Гидротехника и мелиорация», «Известия Всесоюзного научно-исследовательского института гидротехники им. Б. Е. Веденеева», «Труды координационных совещаний по гидротехнике», сборники «Гидравлика и гидротехника», «Houille Blanche», «Journal of the Hydraulics Division. American Society of Civil Engineers», «L'energia elettrica». В настоящее время издается журнал «Гидравлика и гидропривод».

В развитии современной гидравлики большое место занимают видные ученые: И.И. Агроскин, М.А. Великанов, В.А. Большаков, А.И. Богомолов, А.П. Ахутин, А.Д. Альтшуль, С.В. Избаш, П.Г. Киселев, К.А. Михайлов, М.М. Скиба, М.А. Мостков, Б.Б. Некрасов, С.М. Слисский, М.Д. Чертоусов, Р.Р. Чугаев, Д.В. Штеренлихт, и др [2, 5, 10].

2.ЖИДКОСТИ И ИХ ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

2.1.Жидкости. Основные понятия

Жидкость – это тело, обладающее свойством текучести, легкой подвижностью, способное изменять свою форму под воздействием внешних сил и температурных изменений. Жидкость также является агрегатным состоянием вещества, промежуточным между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты, как твёрдого тела, так и газа, обладает рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная – текучесть и способность изменять свою форму под воздействием внешней силы. Подобно твёрдому телу, жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т.д. С другой стороны, жидкость

9

принимает форму сосуда, в котором находится. Принципиальная возможность непрерывного перехода жидкости в газ также свидетельствует о близости жидкого и газообразного состояний.

Жидкость состоит из молекул, объем пустот между которыми намного превосходит объем самих молекул. Причем в жидкостях и твердых телах объем пустот между молекулами меньше, а межмолекулярные силы больше, чем в газах, поэтому они малосжимаемы по сравнению с газами. Ввиду бесконечной малости молекул и пустот между ними по сравнению с рассматриваемыми объемами жидкости в гидравлике, можно представить жидкость в виде фиктивной сплошной среды, т.е. придать ей свойство непрерывности. Тогда процесс исследования упрощается, т.к. в жидкости нет пустот и разрывов, и все характеристики жидкости являются непрерывными функциями, имеющими непрерывные частные производные по всем своим аргументам.

Жидкости разделяются на сжимаемые (газообразные) и несжимаемые или малосжимаемые (капельные). Несмотря на это, различные законы движения капельных жидкостей и газов при некоторых условиях можно считать одинаковыми. Например, при скорости течения газа, значительно меньшей скорости звука, можно сжимаемостью газа пренебречь, как это имеет место в некоторых газопроводах, вентиляционных системах и системах кондиционирования воздуха.

Для облегчения изучения законов движения жидкости введено понятие «идеальные и реальные жидкости». Идеальные – невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т. е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью в объеме под воздействием внешних сил. Такие жидкости не существуют в действительности. Реальные – вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т. е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновские и неньютовскне (бингемовские). В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательных напряжений (внутреннего трения) пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей

10

наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя, величина которых зависит от вида жидкости. Эта особенность была подмечена Ф.Н. Шведовым (1889 г.), а затем Бингемом (1916 г.), поэтому такие жидкости (битум, гидросмеси, глинистый раствор, коллоиды, нефтепродукты при температуре близкой к температуре застывания) получили и другое название – бингемовские (или бингамовские).

Силы, действующие в жидкости, принято делить на внешние и внутренние. Внутренние силы представляют собой силы взаимодействия частиц жидкости, они являются парными и их сумма всегда равна нулю. Вследствие текучести жидкости в ней не могут действовать сосредоточенные силы, а возможно лишь действие внешних сил, непрерывно распределенных по ее объему (массе) или по поверхности.

В связи с этим внешние силы разделяют на массовые или объемные и поверхностные. Массовые силы пропорциональны массе жидкого тела, или, для однородных жидкостей – его объему. Массовые это силы тяжести и инерции. Сила тяжести в земных условиях действует на жидкость постоянно, а сила инерции только при сообщении объему жидкости ускорений (положительных или отрицательных), при относительном покое в ускоренно движущихся сосудах перемещающихся с тем или иным ускорением или при относительном движении жидкости в руслах. К числу массовых сил относят также силы, вводимые при составлении уравнений движения жидкости по принципу Даламбера.

Поверхностные силы обусловлены воздействием соседних объемов жидкости на данный объем или воздействием других тел [2, 5, 10].

2. 2. Основные физические свойства жидкостей

Плотность. Отношение массы тела m к его объему W называется

плотностью жидкости (ρ):

ρ =

m

, кг/м3.

(2.1)

W

По химическому составу различают однокомпонентные, или чистые жидкости и двухили многокомпонентные жидкие смеси. Плотность смеси можно рассчитать по формуле:

ρ =

(m1 + m2 )

=

(ρ 1W1 + ρ 2W2 )

,

(2.2)

(W1 + W2 )

(W1 + W2 )

11

где m1 и m2, W1 и W2, ρ1 и ρ2 – соответственно массы, объемы и плотности первой и второй жидкости.

Наибольшая плотность пресных вод будет при температуре 4°С: ρ = 1000 кг/м3. Вследствие уплотнения молекулярной структуры плотность воды изменяется в зависимости от температуры и давления. Она достигает максимума при температурах 4,08, 3,8, 3,4°С и соответственно давлениях 0,1, 0,4, 1,0 МПа. Плотность чистой воды при температуре 15°С и атмосферном давлении составляет 999 кг/м3.

Плотность природной воды зависит от содержания растворенных веществ. Морская вода с концентрацией солей 35 г/л имеет среднюю плотность 1028,1 кг/м3 при 0°С. Изменение солесодержания на 1 г/л изменяет плотность на 0,8 кг/м3. В солоноватых водных бассейнах по мере увеличения количества растворенных солей температура воды с наибольшей плотностью понижается. При солености 24,7‰ она становится равной температуре замерзания (в данном случае – 1,3°С). При солености, превышающей 24,7‰, температура замерзания оказывается выше температуры при наибольшей плотности; для вод с соленостью 35‰ первая равна – 1,9°С, а вторая – 3,5°С.

Средняя плотность Мирового океана составляет 1025 кг/м3. Плотность воды увеличивается от поверхности Океана от 1022 кг/м3 ко дну и притом вначале быстро до 1027 кг/м3 на глубине около 1500 м, а затем медленно до 1028 кг/м3.

Удельным весом жидкости ) называется отношение веса жидкости к ее объему:

γ =

G

= ρ g , Н/м 3.

(2.3)

W

 

 

 

Связь между плотностью и удельным весом установится, если обе части уравнения, выражающего второй закон Ньютона G=mg, разделить на объем W,

 

G

=

mg

,

(2.4)

 

W

W

где G – сила тяжести, g – ускорение свободного падении, м2/с. Удельный вес пресной воды при t = 4 oС равен 981 Н/м3. В табл. 2.1

приведен удельный вес и плотность некоторых жидкостей при температуре 20о С.

12

Таблица 2.1 Значения удельного веса γ и плотности ρ некоторых жидкостей

Жидкость

Удельный вес, γ, Н/м3

Плотность, ρ, кг/м3

Ртуть

132900

13547

Вода:

 

 

морская

10010–10090

1002–1029

пресная

9790

998,2

Масло минеральное

8600–8750

877–892

Нефть

8340–9320

850–950

Керосин

7770–8450

792–840

Спирт этиловый

7740

789,3

Бензин

7250–7370

739–751

Газообразные жидкости по сравнению с капельными обладают значительно меньшими значениями удельного веса, подверженными большим изменениям в зависимости от давления и температуры. Для совершенных идеальных газов, подчиняющихся законам Бойля Мариотта, Шарля и Гей-Люссака, зависимость между удельным весом, давлением и температурой определяется следующим уравнением:

p

=RT

(2.5)

W

 

 

где p – давление, W − удельный объем газа при данном давлении и температуре, R – газовая постоянная, равная работе расширения 1 кг газа при нагревании его на 1 oC и ρ = 1,033 кг/см3, T – температура,

Т=273o + t oC.

Реальные газы не подчиняются этому закону, отклонения возрастают с увеличением давления и уменьшением температуры и при больших давлениях учитываются введением поправочных коэффициентов сжимаемости, устанавливаемых опытным путем.

Сжимаемость. При сжатии реальные жидкости незначительно уменьшаются в объеме. Свойство жидкостей изменять объем при изменении давления характеризуется коэффициентом объемного

сжатия W), представляющим собой относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу:

βW =

W

=

1

 

ρ

 

 

 

 

 

, Па-1,

(2.6)

W p

ρ

p

13

где W – изменение объема, Δρ – изменение плотности,

соответствующие изменению давления на величину p.

Значения коэффициента объемного сжатия воды в зависимости от температуры и давления приведены в табл. 2.2. Коэффициент объемного сжатия для других капельных жидкостей такого же порядка, поэтому в большинстве случаев сжимаемостью капельных жидкостей можно пренебречь.

 

Коэффициенты объемного сжатия βw

Таблица 2.2

 

 

 

Температура,

Коэффициенты объемного сжатия βw при давлении, Па·10-4

°С

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50

100

200

300

 

780

 

 

 

 

 

 

 

0

5,4

5,37

5,31

5,23

 

5,15

5

5,29

5,23

5,18

5,08

 

4,93

10

5,23

5,18

5,08

4,98

 

4,81

15

5,18

5,1

5,03

4,88

 

4,7

20

5,15

5,05

4,95

4,81

 

4,6

 

 

 

 

 

 

 

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, представляет собой объемный модуль упругости жидкости (Eж):

Еж =

1

= ρ ×

p

, Па.

(2.7)

 

D ρ

 

β w

 

 

Для воды при атмосферном давлении Еж составляет около 2000 МПа.

Температурное расширение. Это свойство жидкостей изменять свой объем характеризуется коэффициентом температурного расширения

(βt) представляющим собой относительное изменение объема жидкости W при изменении температуры t на 1°С и постоянном давлении:

βt=

W

, оС-1.

(2.8)

W (D t)

Коэффициенты температурного расширения βt воды приведены в табл. 2.3.

14

Таблица 2.3

Коэффициенты температурного расширения ßt

Давление,

Р,

Коэффициенты температурного расширения ßt

 

при температуре °С

 

Па·105

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-10

10-20

40-50

60-70

90-100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

0,000014

0,000150

0,000422

0,000556

0,000719

100

 

0,000043

0,000165

0,000422

0,000548

0,000704

200

 

0,000072

0,000183

0,000426

0,000539

0,000682

500

 

0,000149

0,000236

0,000429

0,000523

0,000661

900

 

0,000229

0,000289

0,000437

0,000514

0,000621

В реальных условиях жидкости подвержены сравнительно небольшим колебаниям температуры и давления, поэтому объемные изменения будут незначительными.

Зная коэффициент температурного расширения βt и плотность жидкости (ρ ) при определенной температуре (t) можно определить плотность жидкости (ρι ) при другой температуре – (ti ):

ρ

 

ρι=1+ β t (ti t) .

(2.9)

Сопротивление растяжению внутри капельных жидкостей по молекулярной теории может быть весьма значительным (до 10000 кг/см2). Однако технически чистые жидкости, содержащие взвешенные твердые частицы и мельчайшие пузырьки газов, не выдерживают даже незначительных напряжений растяжения. Сопротивление растяжению может возникать только в дегазированных жидкостях. Поэтому в дальнейшем будем считать, что напряжения растяжения в капельных жидкостях невозможны.

Вязкость, внутреннее трение, свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Вязкость – важная физико-химическая характеристика веществ, которую приходится учитывать при перекачивании жидкостей и газов по трубам (нефтепроводы, газопроводы).

Основной закон вязкого течения был установлен И. Ньютоном:

τ = ± μ dydv ,

(2.10)

15

где τ – касательные напряжения жидкости τ = T/w, T – тангенциальная (касательная) сила, вызывающая сдвиг слоёв жидкости (газа) относительно друг друга, w – площадь слоя, по которому

 

dv

=

(v2

v1 )

происходит сдвиг; dy

 

 

 

– градиент скорости течения (быстрота

( y2

y1 )

её изменения от слоя к слою), иначе

– скорость сдвига (рис. 2.1).

Коэффициент

пропорциональности

называется

коэффициентом

динамической вязкости (μ). Он количественно характеризует сопротивление жидкости (газа) смещению её слоёв. Знак «плюс» или

«минус» в формулах принимается в Рис. 2.1. Эпюра распространения зависимости от знака градиента скоростей в канале

скорости.

Величина обратная коэффициенту динамической вязкости μ, называется текучестью

j=

1

.

(2.11)

μ

Согласно формуле (2.10), вязкость численно равна тангенциальной силе на единицу площади (T/w), необходимой для поддержания разности скоростей, равной единице, между двумя параллельными слоями жидкости (газа), расстояние между которыми равно единице. Из этого определения следует, что вязкость имеет размер Н·с/м2. Иногда вязкость измеряют в пуазах, 1Пз = 0,1 Н·с/м2 =0,1Па·с.

Наряду с динамической вязкостью (μ) часто рассматривают

кинематическую вязкость (ν):

ν =

μ

,

(2.12)

ρ

где ρ – плотность жидкости или газа.

Единицами кинематической вязкости служат м2/с и см2/с, ранее использовались стоксы, 1 Стокс=1∙10-4 м2/с.

В условиях установившегося слоистого течения при постоянной температуре вязкость газов и нормальных жидкостей (ньютоновских) – постоянная величина, не зависящая от градиента скорости. В табл. 2.4

16

приведены значения кинематической вязкости некоторых жидкостей при температуре 20°С.

 

 

 

 

Таблица 2.4

Кинематическая вязкость некоторых жидкостей

Жидкость

ν 106, м2

Жидкость

 

ν 106, м2

Анилин

4,3

Масло касторовое

1002

Бензин

0,83-0,93

Масло льняное

 

55

Вода пресная

1,01

Масло минеральное

313-1450

Глицерин безводный

4,1

Нефть

 

8,1-9,3

Дизельное топливо

5

Ртуть

 

0,11

Керосин

2-3

Спирт

этиловый

1,51

 

 

безводный

 

 

Красочные растворы

90-120

Хлористый

натрий

1,53

 

 

(26%-ный раствор)

 

В жидкостях, вязкость обусловлена в первую очередь межмолекулярным взаимодействием, ограничивающим подвижность молекул. В жидкости молекула может проникнуть в соседний слой лишь при образовании в нём полости, достаточной для перескакивания туда молекулы. На образование полости (на «рыхление» жидкости) расходуется так называемая энергия активации вязкого течения.

Энергия активации уменьшается с ростом температуры и понижением давления. В этом состоит одна из причин резкого снижения вязкости жидкостей с повышением температуры и роста её при высоких давлениях. При повышении давления до нескольких тысяч атмосфер

коэффициент μ увеличивается в десятки и сотни раз. Строгая теория вязкости жидкостей, в связи с недостаточной разработанностью теории жидкого состояния, ещё не создана. На практике широко применяют ряд эмпирических и полуэмпирических формул вязкости, достаточно хорошо отражающих зависимость вязкости отдельных классов жидкостей и растворов от температуры, давления и химического состава.

Вязкость жидкостей измеряют с помощью приборов-вискозиметров (от позднелатинского viscosus – вязкий). Наиболее распространены вискозиметры капиллярные, ротационные, с падающим шариком, ультразвуковые. В простом полевом вискозиметре, основанном на принципе истечения, в воронку наливается, например, глинистый раствор объемом 500 см3, вязкость которого следует установить. Измеряются температура и время истечения из воронки исследуемого раствора tр; затем наливается в воронку дистиллированная вода при такой же температуре (обычно 20°С) и определяется время ее истечения

17

tв. Отношение tр / tв и есть относительная вязкость (для глинистых растворов она всегда больше 1).

Для нефтепродуктов применяются вискозиметры типа ВУ (Энглера) и вязкость приводится в градусах ВУ (Энглера – оЕ). Вязкостью, выраженной в градусах Энглера, называется отношение времени истечения 200 см³ испытуемой жидкости через капилляр d = 2,8 мм к времени истечения такого же объема воды при t = 20 С

1î Å =

t

, ãäå tâîäû = 51,6ñåê.

 

 

tâîäû

Перевод условных единиц в единицы кинематической вязкости возможен по формуле Убеллоде:

ν=(0,0731Е

0,0613

)*10 -4, м2/с.

(2.13)

о Е

Вязкость жидкостей зависит от температуры. С ее увеличением вязкость капельной жидкости уменьшается, а вязкость газов, наоборот, возрастает. Объясняется это различием природы вязкости в жидкостях и газах. Для чистой воды зависимость вязкости, ν, м2/с, от температуры (t) при нормальном давлении может быть выражена формулой Пуазейля:

ν=

 

 

 

0,0178

 

104

(2.14)

1

+

0,0337t +

0,000221t

2

 

 

 

 

Давление оказывает особое воздействие на абсолютную вязкость воды. При умеренном давлении и низкой температуре вода становится менее вязкой, чем другие жидкости; происходит разрушение молекулярной структуры воды. Если давление увеличивать, вода примет структуру жидкости, на которую внешнее воздействие не оказывает влияния; в этом случае по общим законам вязкость воды возрастает с повышением давления.

Вязкость жидкостей зависит от химической структуры их молекул. В рядах сходных химических соединений (насыщенные углеводороды, спирты, органические кислоты и т.д.) вязкость изменяется закономерно, увеличиваясь с возрастанием молекулярной массы.

Две жидкости различной вязкости, которые не реагируют друг с другом при смешивании, обладают в смеси средним значением вязкости. Если же при смешивании образуется химическое соединение,

18

то вязкость смеси может быть в десятки раз больше, чем вязкость исходных жидкостей.

Возникновение в жидкостях (дисперсных системах или растворах полимеров) пространственных структур, образуемых сцеплением частиц или макромолекул, вызывает резкое повышение вязкости. При течении «структурированной» жидкости работа внешней силы затрачивается не только на преодоление истинной (ньютоновской) вязкости, но и на разрушение структуры, для этого нужно некоторое начальное усилие. Осадки сточных вод при определенных условиях, в случае их тонкодисперсности, в состоянии покоя приобретают студнеобразную структуру и называются гелями. Гели, как и другие дисперсные системы

– цементные, глинистые и меловые растворы, многие парафинистые нефти вблизи температуры их застывания, некоторые смазочные масла при отрицательных температурах, разнообразные коллоидные растворы (белок, крахмал, клей), нефтяные эмульсии (смеси с водой), суспензии (шламы, гидроторф, озерный ил, бумажная масса), битумы, молочные продукты и т. д. относится к аномальным (или структурным) жидкостям.

Для неньютоновских (бингемовских) жидкостей соотношение

между касательными напряжениями τ и

градиентом

скорости dydv

описывается формулой Шведова-Бингама:

 

 

 

τ = τ ± μ ,

dv

,

(2.15)

0

dy

 

 

где τ0 ,,– касательное напряжение в состоянии покоя или начальное

напряжение сдвига, μ ,– коэффициент структурной вязкости.

Движение вязкопластичных жидкостей начинается лишь после того, как внешней силой преодолено напряжение сдвига τ0. Значения коэффициентов структурной вязкости и начального напряжения сдвига некоторых растворов приведены в табл. 2.5.

Поведение многих неоднородных жидкостей в определенном диапазоне скоростей сдвига описывается законом Освальда де Виле:

τ =k(dv )n ,

(2.16)

dy

где n – индекс течения, k – консистентная постоянная.

19

Таблица 2.5 Значения коэффициентов структурной вязкости и начального

напряжения сдвига некоторых растворов

Виды растворов

μ ,, Па∙с

τ0”, Н/м2

Цементный (тесто)

0,3

130-145

Известковый (тесто)

0,36-0,4

170-220

Глиняный (тесто)

0,5-0,55

330-400

Известково-песчаный 1:2

0,28-0,33

100-120

Глинистая гидросмесь, ρ = 1085 кг/м3

0,005-0,035

10-50

Меловая гидросмесь влажностью 36-41%

0,6-3,1

20

Промывочная жидкость при бурении (частиц

 

 

более 10 мм -15%, меньше 1 мм до 50%)

3,5-5

10

Кормовая смесь , ρ = 1050кг/м3

0,66

7

Поверхностное натяжение (капиллярность) – свойство, обусловленное силами взаимного притяжения, возникающими между частицами (молекулами) жидкости. Под действием этих сил поверхность жидкости как бы покрывается равномерно напряженной тонкой пленкой, стремящейся придать объему жидкости форму с минимальной поверхностью. Силы поверхностного натяжения развивают молекулярное давление в жидкости, нормальное к ее поверхности.

Влиянием поверхностного натяжения обычно пренебрегают. Однако при изучении потоков с малой глубиной, в капиллярных трубках некоторых измерительных приборов, при решении ряда задач на фильтрацию его необходимо учитывать, так как силой поверхностного натяжения объясняется капиллярное поднятие или опускание жидкости на высоту, определяемую по зависимости

h=

4σ cosϑ

,

(2.17)

ρ gd

где σ коэффициент поверхностного натяжения; d – диаметр

капилляра, м; ϑ – угол между касательной к свободной поверхности в точке пересечения со стенкой и самой стенкой капилляра (для воды и стекла ϑ =0° для ртути и стекла ϑ=50°).

При температуре 20°С в трубке диаметром d высота капиллярного поднятия для воды, спирта и ртути соответственно равна 30/d, 10/d и 10,15/d мм.

Коэффициент поверхностного натяжения воды при 100°С составляет 0,0525 Н/м. Коэффициенты поверхностного натяжения σ (Н/м)

20

некоторых жидкостей при температуре 20o С приведены в табл. 2.6. Таблица 2.6

Коэффициенты поверхностного натяжения

Вода

0,073

Масла и нефть

0,025-0,031

Бензол

0,029

Ртуть

0,49

Глицерин

0,065

Спирт

0,0225

Мыльная вода

0,04

Аммиак

0,042

Зависимость коэффициента поверхностною натяжения от

температуры может быть представлена в следующем виде:

 

σ = σ0 − β τ,

(2.18)

где σ0 – коэффициент поверхностного натяжения

при

соприкосновении с воздухом при t=0°С. Для воды σ0 = 0,076 Н/м, β = 0,00015 Н/(моС).

При растворении какого-либо вещества в жидкости ее поверхностное натяжение, как правило, изменяется. Добавление растворенных солей обычно увеличивает поверхностное натяжение (для водного раствора NаСl с концентрацией соли 1 моль/л при 18°С σ =0,0746Н/м).

С поверхностным натяжением связан также ряд физических поверхностных явлений, таких как смачивание, которое является результатом молекулярного взаимодействия между жидкостью и твердым телом, вследствие чего поверхностная энергия системы уменьшается; образование небольших капель и мыльных пузырей шарообразной формы, при которой величина поверхностной энергии пли свободной поверхности минимальна; сцепление (когезия) и прилипание (адгезия); распыление жидкости и конденсация.

В большинстве случаев, в гидравлике рассматривают движения жидкости по смачиваемым поверхностям – руслам. Превышение сил сцепления жидкости в местах контакта со стенками по сравнению с молекулярными силами внутри самой жидкости обеспечивает очень важное и широко применяемое во многих решениях условие: скорость движения у смоченной поверхности равна нулю. Слой жидкости, ближайший к смоченной поверхности, прилипает к ней и в движении не участвует.

Поверхностное натяжение является фактором, характеризующим процесс флотации – способности дисперсных частиц всплывать вместе с пузырьками воздуха. Так, поверхностное натяжение сточных вод мясокомбинатов в пределах 60–66 мН/м наиболее благоприятно для

флотации. При σ >66 мН/м процесс флотации затихает, а при σ=55

21

мН/м наблюдается бурное пенообразование. Вещества, вызывающие резкое понижение поверхностного натяжения, называются поверхностно-активными (ПАВ); они широко применяются при флотации, приготовлении различных эмульсий и т.д. Например, для водного раствора, содержащего 60 г пропилового спирта в 1 л, поверхностное натяжение равно 42,3, а для чистой воды – 72 мН/м.

С изменением состава поверхностного слоя, сопровождающимся уменьшением поверхностной энергии, связана адсорбция. Это явление используется, например, при флотации, для повышения устойчивости дисперсных систем и др. Органические вещества (например, жирные кислоты, спирты, мыла, протеины, кетоны) весьма значительно понижают поверхностное натяжение воды. Вещества, понижающие поверхностное натяжение, адсорбируются поверхностным слоем, т.е. сосредоточиваются в нем в большей концентрации, чем в остальном объеме раствора, и тем самым еще сильнее снижают поверхностное натяжение. Вещества же, повышающие поверхностное натяжение (например, неорганические соли), обладают отрицательной адсорбцией, т.е., в поверхностном слое они концентрируются меньше, чем в объеме раствора, поэтому влияние их на поверхностное натяжение незначительно.

Воздухо- и газосодержание. В воде обычно содержатся растворенные газы: кислород, азот, углекислота, сероводород, метан и т.д. Количество газа, растворенного в воде, зависит от ее температуры, парциального давления газов и концентрации в ней солей. Под парциальным давлением понимают часть общего давления в газовой смеси, обусловленную данным газом. Дли определения парциального давления воздуха нужно из общего давления газов над водой вычесть давление водяного пара при данной температуре.

Парциальное давление кислорода в воздухе составляет 20,2 кПа, а двуокиси углерода – 26,66 Па. Кислород более растворим, чем азот; экстрагируемые из воды растворенные газы богаче кислородом, чем исходный воздух. Если в атмосфере по объему азота больше, чем кислорода в 4 раза, то в океане – только в 2 раза. Так, при 25 °С и 1 л воды может раствориться до 4,9 см3 кислорода и 9,1 см3 азота. При 15 °С соответственно – 5,8 и 10,0 см3, при 5 °С – 7,1 и 12,7 см3. В высоких широтах газов поглощается больше, чем в южных.

Растворимость газов в жидкостях характеризуется объемом растворенного газа в единице объема жидкости и определяется по закону Генри:

Wг= Wг a Р/ Ратм,

(2.19)

22

где Wг объем растворенного газа; Wж – объем жидкости; a – коэффициент растворимости; Р - давление; Ратм - атмосферное давление.

Коэффициент растворимости (а) имеет следующие значения при 20оС: для воды – 0,016, керосина – 0,13, минеральных масел – 0,08. При понижении давления выделяется растворимый в жидкости газ, что может отрицательно сказываться на работе гидросистем. Массовое количество растворенного газа изменяется пропорционально давлению жидкости, оставаясь по объему практически неизменным.

Испаряемость свойственна всем капельным жидкостям, однако интенсивность испарения неодинакова у различных жидкостей и зависит от условий, в которых они находятся. Одним из показателей, характеризующих испаряемость жидкости, является температура ее кипения при нормальном атмосферном давлении. В гидросистемах нормальное атмосферное давление является лишь частным случаем; обычно приходится иметь дело с испарением, а иногда и кипением жидкостей и замкнутых объемах при различных температурах и давлениях. Поэтому более полной характеристикой испаряемости является давление (упругость) насыщенных паров pн, выраженное в функции температуры. Чем больше давление насыщенных паров при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости. Если внешнее давление при данной температуре станет равным давлению насыщения паров, то происходит кипение жидкости. С увеличением температуры давление рн увеличивается, однако, у разных жидкостей в разной степени.

Если для простой жидкости рассматриваемая зависимость является вполне определенной, то представляющих собой многокомпонентные смеси (например, для бензина и др.), давление рн зависит не только от их физико-химических свойств и температуры, но и от соотношения объемов.

Кавитация – это местное нарушение сплошности течения жидкости с образованием паровых и газовых пузырей (каверн), обусловленное местным падением давления в потоке. В движущейся жидкости возможны локальные изменения давления, например при обтекании твердых тел пли вибрации. При скоростях течения воды около 10 м/с и выше, при атмосферном давлении в зоне обтекания возможны участки с пониженным давлением. В этих местах давление может достичь давления насыщенного пара при данной температуре и произойдет вскипание жидкости. Возникшие пузырьки переносятся текущей жидкостью в область более высокого давления, где они захлопываются. Исчезновение пузырьков пара в зоне конденсации носит резкий, ударный характер и сопровождается мгновенным локальным

23

повышением давления. Такие колебания способны быстро разрушать структуру твердых тел. Происходит эрозия материала, например, чугун в зоне кавитационного воздействия начинает разрушаться через несколько часов.

Кипение и кавитация нарушают сплошность жидкости, не позволяют рассматривать ее как однородную среду с одинаковыми по всему объему свойствами и следовательно ограничивают область применения законов и зависимостей гидравлики, базирующихся на сплошном представлении жидкости.

Удельная теплоемкость воды составляет 4180 Дж /кгоС) при 0°С. Она изменяется в зависимости от температуры и достигает минимума при +35°С.

Удельная теплота плавления при переходе льда в жидкое состояние составляет 330 кДж/кг, удельная теплота парообразования – 2250 кДж/кг при нормальном давлении и температуре 100°С. Вследствие значительных величин теплоемкости и скрытой теплоты трансформации воды огромные ее объемы на поверхности Земли представляют собой аккумуляторы тепла. Эти же свойства воды обусловливают ее использование в промышленности в качестве теплоносителя. Тепловые характеристики воды являются одними из важнейших факторов термической стабильности биосферы.

Скорость накипеобразования (ω), г СаСО3/(м2ч), в охлаждающей системе оборотного водоснабжения в значительной степени зависит от режима движения воды, который определяет диффузию ионов к поверхности теплообменника:

ω = 0,054Rе 0,68,

(2.20)

где Re – число Рейнольдса.

Зависимость скорости накипеобразования (ω, г СаСО3/(м2ч)), от температуры теплопередающей поверхности при t = 64...84 °С примерно линейна и определяется по формуле:

ω = 0,9t–12,6.

(2.21)

Электропроводность. Химически чистая вода почти не проводит электрического тока. Ее удельная электропроводность при 18°С равна 4,3∙10-8 Ом-1∙cм-1. Любое увеличение электропроводности воды свидетельствует о загрязнении ее электролитами. Удельное сопротивление сточных вод после аэротенков перед доочисткой

24

составляет 8000, после нее – 10000, у осадка – 6000 Ом∙см. Смазывающая способность – свойство жидкости понижать трение

между контактирующими твердыми поверхностями путем образования пленки определенной толщины. Так, при толщине пленки 0,0007 мм и более коэффициент трения между твердыми поверхностями уменьшается в десять раз.

Вспениваемость – способность жидкости образовывать пену при больших скоростях движения, что вредно отражается на работе гидросистем. 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. Вспениваемость зависит от вязкости, поверхностного натяжения, а также от времени эксплуатации, окисления и загрязнения жидкости. Особенно пенообразование происходит интенсивно в загрязненных жидкостях и бывших в эксплуатации. При температуре жидкости свыше 70оС происходит быстрый спад пены.

Эмульгируемость – способность жидкости образовывать с капельками воды мелкодисперсную систему, ухудшающую смазочные свойства жидкости и вызывающую коррозию.

Стойкость к воспламенению характеризуется температурой вспышки смеси паров масла с окружающим воздухом.

К физическим показателям воды относятся также содержание в ней взвешенных веществ, цветность, запахи и привкусы. Наличие в воде взвешенных веществ обусловливает ее мутность. Количество взвешенных веществ выражают в миллиграммах на литр (мг/л) и определяют весовым методом.

Прозрачность воды зависит от длины волны светового луча, проходящего через воду. Ультрафиолетовые лучи проходят через воду легко, а инфракрасные едва проникают в нее, что существенно с физической и биологической точек зрения. Вода поглощает большую часть оранжевых и красных компонентов видимого света; этим объясняется голубая окраска большой толщи воды. Степень ее прозрачности часто используется для измерения определенных видов примесей и эффективности очистки воды. Прозрачность выражается толщиной слоя воды (см), через который еще возможно чтение стандартного шрифта (прозрачность по Спеллену) или различение креста. Прозрачность воды зависит не только от количества

25

Соседние файлы в предмете Процессы и аппараты химической технологии