Физические свойства жидкостей и газов

В технических расчетах однофазные жидкости и газы рассматриваются как сплошные среды с не­прерывно распределенной плотностью, определяе­мой отношением, кг/м³,

                                    (2.1)

где - элементарный объем среды, м³; за­ключенная в нем масса, кг.

Сжимаемость среды определяется изменением ее плотности , отнесенной к единице приложенного давления. Обратная величина равна квадрату скорости звука, м/с,

                                           (2.2)

Обычно используется относительная характеристика – число Маха

                                             (2.3)

где скорость потока м/с.

Сжимаемость жидкостей и газов характеризует­ся изотермическим коэффициентом сжимаемости, м²/Н,

                                     (2.4)

где давление сплошной среды, Н/м²(1 Н/м²=1 Па);

 абсолютная температура, °К.

Для идеальных газов  Капельные жид­кости в гидродинамических расчетах обычно рассматриваются как несжимаемые. Сжимаемость сплошных сред может быть описана обобщенным законом Гука

                                         (2.5)

где  изотермический объемный модуль упруго­сти среды, связанный с коэффициентом сжимаемо­сти соотношением , Па. Тепловое расширение жидкостей и газов характеризуется изобарным ко­эффициентом расширения, 1/°К,

                                      (2.6)

Для идеальных газов . Для капельных жидкостей изобарный коэффициент расширения в большинстве случаев составляет около К^-1.

Вязкостью называется свойство среды оказывать сопротивление сдвигающим усилиям при принудительном движении слоев. У большинства жидкостей и всех газов сопротивление сдвигу в состоянии покоя равно нулю. Между слоями жидкости и газа при их относительном движении возникает сила вязкости или внутреннего трения, опреде­ляемая формулой Ньютона

                                         (2.7)

где динамическая вязкость. Па×с; пло­щадь соприкосновения слоев; скорость движе­ния среды м/с; координата нормали к скорости, м.

Коэффициент кинематической вязкости, м²/с, определяется в виде

                                         (2.8)

Напряжение силы вязкости, Па, определяется фор­мулой

                                         (2.9)

Жидкости и газы, для которых справедлива эта зависимость, называются ньютоновскими.

Рис.2.1. Зависимость кинематической вязкости воды, масла и воздуха от температуры

Вязкости  и  зависят от температуры (рис.2.1) и давления. Зависимость  от давления в жидкостях становится существенной при давлениях около 103 МПа и более (табл.2.1).

Таблица 2.1

Зависимость вязкости воды от давления при различных температурах

Примечание:  - значения динамиче­ской вязкости воды при атмосферном давлении (101,337 кПа) и при давлении, в 400 раз большем.

Весь текст с формулами в архиве