Теоретическая часть. Облитерация.

Облитерация.

Иногда при течении жидкости через капилляры и малые зазоры наблюдается явление, которое не может быть объяснено законами гидравлики. Это явление заключается в том, что расход жидкости через капилляр или зазор с течением времени уменьшается, несмотря на то, что перепад давления, под которым происходит давление движение жидкости, и её физические свойства остаются неизменными. Причина этого явления кроиться в том, сто при определённых условиях происходит как бы засорение или заращивание канала твёрдыми частицами. В зазорах и капиллярах размером меньшим 0,01 мм может происходить полное заращивание проходного сечения и уменьшения расхода до нуля. Этот процесс носит название облитерации и заключается в том, что на поверхности раздела твёрдого тела и жидкости под действием молекулярных электромагнитных сил, возникающие между стенкой и жидкостью, происходит так называемая адсорбция, т.е. уплотнение жидкости до практически твёрдого состояния на поверхности стенки.

Степень облитерации зависит от молекулярной структуры жидкости, причём в большей степени проявляется в сложных, высокомолекулярных жидкостях. Именно таким и являются жидкие смеси на керосиновой основе, применяемые в самолётных гидросистемах.

Толщина адсорбционного слоя для указанных жидкостей составляет несколько микрон. Поэтому при течении капилляры и малые зазоры этот слой может существенно уменьшить площадь поперечного сечения канала и даже полностью перекрыть его.

С повышение температуры интенсивность адсорбции, а следовательно, и облитерации, понижается. Повышение перепада давления, под которым происходит движение жидкости через зазор или капилляр, наоборот, увеличивает степень облитерации.

Если одна из стенок, образующая зазор приходит в движение, т.е. происходит сдвиг, то ранее возникшие адсорбционные слои разрушаются, облитерация устраняется и восстанавливается первоначальный расход жидкости через зазор. Но для такого сдвига обычно требуется значительное усилие. Вообще в зазорах между подвижной и неподвижной стенками облитерации не происходит.

В целях избегания облитерации в жиклёрах и дросселях не рекомендуется отверстие делать меньше 0,2-0,4 мм. Иногда через дросселирующие отверстие пропускается стержень, совершающие возвратно-поступательные перемещения и тем самым обеспечивающий автоматическую прочистку отверстия и разрушения адсорбционного слоя.

Основные уравнения гидростатики.

Рассмотрим тот основной случай равновесия жидкости, когда из числа массовых сил на жидкость действует лишь сила тяжести, и получаем для этого случая уравнение, позволяющие находить величину гидростатического давления в любой точке рассматриваемого объёма жидкости. Свободная поверхность жидкости в этом случае, как известно, является горизонтальной плоскостью.

Пусть жидкость содержится сосуде (рисунок 1) и на её свободную поверхность действует давление . Найдём величину гидростатического давления в произвольно взятой точке М, расположенной на глубине .

У точки М, как центра, возьмём элементарную горизонтальную площадку и построим на ней вертикальный цилиндрический объём высотой . Рассмотрим условие равновесия указанного объёма жидкости, выделенного из общей массы жидкости. Давление жидкости на нижнее основание цилиндра теперь будет являться внешним давлением и будет направленно по нормали внутрь объёма, т.е. вверх

Запишем сумму всех сил, действующих на рассматриваемый объём в вертикальном направлении. Будем иметь

(1)

где последний член представляет собой вес жидкости в указанном объёме. Силы давления на боковой поверхности цилиндра в уравнение не войдут, так как они нормальные к этой поверхности.

Сократив на и перегруппировав члены, получим:

(2)

Полученное уравнение называют основным уравнение гидростатики; оно позволяют подсчитать давление в любой точке покоящейся жидкости. Это давление, как видно из уравнения, складывается из двух величин: давление на внешней поверхности жидкости и давления, обусловленного весом вышележащих слоёв жидкости.

Величина является одинаковой для всех точек объёма жидкости, поэтому, учитывая второе свойство гидростатического давления, можно сказать, что давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передаётся всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково (закон Паскаля).

Давление жидкости, как видно из формулы (2), растёт с увеличением глубины по закону прямой, и на данной глубине есть величина постоянная.

Поверхность, во всех точках которой давление одинаково, называется поверхностью уровня. В данном случае поверхностями уровня являются горизонтальные плоскости, а свободная поверхность является одной из поверхностей уровня.

Возьмём на произвольной высоте горизонтальную плоскость сравнения, от которой вертикально вверх будем отсчитывать координаты . Обозначив через координату точки М, через - координату свободной поверхности жидкости и заменив в уравнении (2) на получим:

(3)

Но так как точка Ь нами взята произвольно, то, можно утверждать, что для всего рассматриваемого неподвижного объёма жидкости:

Координата называется нивелирной высотой. Величина имеет также линейную размерность, и называться пьезометрической высотой. Сумма называется гидростатическим напором.

Таким образом, гидростатический напор есть величина постоянная для всего объёма неподвижной жидкости.

Те же результаты можно более строго получить интегрированием дифференциальных уравнений равновесия жидкости.

Рисунок

Дата добавления: 2015-10-21