اطلاعات اولیه در مورد مهندسی حرارت و هیدرولیک. توسعه روش شناختی در رشته "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک": "قوانین اساسی هیدرولیک" توسعه روش شناختی در این موضوع

مبانی هیدرولیک، ترمودینامیک فنی و تئوری انتقال حرارت تشریح شده است. مبانی هیدرواستاتیک، سینماتیک و دینامیک جریان های متحرک، ویژگی های حرارتی و انرژی گازهای ایده آل و واقعی، انواع اصلی انتقال حرارت، تئوری شباهت فرآیندهای هیدرودینامیکی و تبادل حرارتی در نظر گرفته شده است.
این راهنما برای دانشجویانی که در رشته های تخصصی تحصیل می کنند در نظر گرفته شده است: 28020265 "مهندسی حفاظت از محیط زیست". این می تواند توسط دانشجویان سایر تخصص ها که در رشته های "هیدرولیک" و "مهندسی گرما" تحصیل می کنند، استفاده کند.

مدل های سیال
به منظور ساده سازی حل بسیاری از مسائل، به جای یک سیال واقعی، یک مدل سیال دیگر در نظر گرفته می شود که فقط برخی از خواص سیالات واقعی را دارد. این ویژگی ها در حل مشکل تعیین کننده هستند، بنابراین، چنین ساده سازی ها خطاهای قابل توجهی در تعیین مقادیر مورد نظر ایجاد نمی کند.

مدل های اصلی سیال موجود را در نظر بگیرید.
سیال ایده آل سیال بدون ویسکوزیته است.
سیال تراکم ناپذیر سیالی است که با تغییر فشار، چگالی آن تغییر نمی کند.

سیال کامل یک سیال تراکم ناپذیر است که در آن هیچ نیروی منسجمی بین مولکول ها وجود ندارد و حجم ذاتی مولکول ها صفر است.
گاز کامل یک مایع تراکم پذیر (گاز) است که در آن هیچ نیروی انسجامی بین مولکول ها وجود ندارد و حجم ذاتی مولکول ها صفر است.

یک گاز ایده آل یک گاز کامل است. بدون ویسکوزیته
مایع باروکلینیک یک گاز است. که چگالی آن تابعی از فشار و دما است.
مایع باروتروپیک گاز است. که چگالی آن فقط به فشار بستگی دارد.

فهرست مطالب
پیشگفتار
نامگذاری های اساسی
معرفی
بخش اول. مبانی هیدرولیک
1. خواص فیزیکی مایعات
1.1. خواص فیزیکی اساسی مایعات
1.2. مدل های سیال
2. هیدرواستاتیک
2.1. معادلات دیفرانسیل تعادل سیالات
2.2. قانون هیدرواستاتیک فشار هیدرواستاتیک
2.3. شرایط تعادل مایعات در مخازن ارتباطی
2.4. ساده ترین ماشین های هیدرولیک
2.5. روش ها و ابزارهای اساسی برای اندازه گیری فشار
2.6. قانون ارشمیدس
2.7. تعادل و ثبات بدن ها. غوطه ور در مایع تعادل جسمی که روی سطح مایع شناور است
2.8. تعادل جو زمین
3. هیدرودینامیک
3.1. مبانی سینماتیک
3.1.1. خطوط و لوله های جریان. معادله جریان
3.1.2. حرکت یک ذره سیال در یک محیط پیوسته
3.1.3. گرداب و جریان غیر چرخشی
3.1.4. گردش سرعت
3.2. مبانی دینامیک
3.2.1. نیروهایی که بر ذره ای از یک محیط پیوسته وارد می شوند. حالت استرس یک حجم ابتدایی. قانون اصطکاک استوکس
3.2.2. معادله تداوم دیفرانسیل
3.2.3. معادلات دیفرانسیل برای انتقال حرکت معادلات اویلر و ناویر استوکس
3.2.4. معادله انرژی دیفرانسیل
3.3. حرکت جریان چسبناک
3.3.1. رژیم های جریان سیال
3.3.2. ویژگی های جریان آشفته
3.3.3. معادلات حرکت و انرژی برای جریان آرام و متلاطم سیال
3.3.4. مدل های آشفتگی
3.4. حرکت مایع با ویسکوزیته کم
3.4.1. لایه مرزی
3.4.2. حرکت جریان غیر لزج
4. مقاومت هیدرولیکی
4.1. مقاومت طول
4.2. مقاومت هیدرولیک محلی
قسمت دوم. مبانی ترمودینامیک
5. سیستم ترمودینامیکی و پارامترهای آن
5.1. سیستم ترمودینامیکی و وضعیت آن
5.2. پارامترهای حالت حرارتی
6. گاز ایده آل
6.1. معادله حالت گاز ایده آل
6.2. مخلوط گازهای ایده آل
7. ویژگی های انرژی سیستم های ترمودینامیکی
7.1. انرژی درونی. آنتالپی
7.2. کار. حرارت
7.3. ظرفیت گرمایی
8. اولین خاستگاه ترمودینامیک
8.1. بیانیه قانون اول ترمودینامیک
8.2. قانون اول ترمودینامیک برای فرآیندهای ترمودینامیکی پایه
9. خاستگاه دوم ترمودینامیک
9.1. بیانیه قانون دوم ترمودینامیک
9.2. چرخه کارنو
9.3. انتگرال کلازیوس
9.4. آنتروپی و احتمال ترمودینامیکی
10. گاز واقعی
10.1. معادلات حالت گازهای واقعی
10.2. زوج ها. تولید بخار در فشار ثابت
10.3. معادله کلایپرون-کلوزیوس
10.4. نمودار pT انتقال فاز
بخش سوم. مبانی تئوری انتقال حرارت و جرم
11. مفاهیم و قوانین اساسی تئوری انتقال حرارت و جرم
11.1. انواع انتقال حرارت
11.2. مفاهیم و قوانین اساسی انتقال حرارت مولکولی و همرفتی
12. مبانی نظریه شباهت پدیده های فیزیکی
12.1. فرمول ریاضی مسائل دینامیک سیالات و انتقال حرارت
12.2. مبانی نظریه شباهت فرآیندهای فیزیکی
12.3. تعیین اندازه و تعیین دما
12.4. شناسایی متغیرهای تعمیم یافته از فرمول ریاضی مسئله
12.5. به دست آوردن اعداد تشابه بر اساس تحلیل ابعادی
13. رسانایی حرارتی و انتقال حرارت در حالت ساکن
13.1. هدایت حرارتی مواد
13.2. هدایت حرارتی و انتقال حرارت از طریق یک دیوار صاف
13.3. هدایت حرارتی و انتقال حرارت از طریق یک دیوار استوانه ای
13.4. هدایت حرارتی و انتقال حرارت از طریق یک دیوار کروی
14. رسانایی حرارتی تحت یک حالت غیر ایستا
14.1. شرایط مشابه برای میدان های دمایی غیر ثابت
14.2. هدایت حرارتی غیر ثابت یک دیوار صاف
15. تخلیه گرما
15.1. عوامل موثر بر شدت انتقال حرارت
15.2. رابطه بین انتقال حرارت و اصطکاک
15.3. قوانین اصطکاک و انتقال حرارت برای یک لایه مرزی متلاطم
15.4. انتقال حرارت در حین جابجایی اجباری یک صفحه تخت
15.4.1. انتقال حرارت یک صفحه با یک لایه مرزی آرام
15.4.2. انتقال حرارت یک صفحه با یک لایه مرزی متلاطم
15.5. انتقال حرارت در جریان خارجی در اطراف یک لوله و بسته های لوله
15.6. انتقال حرارت در جریان سیال در لوله ها و کانال ها
15.7. انتقال حرارت در حین همرفت آزاد
15.8. انتقال حرارت در طول تبدیل فاز
15.8.1. انتقال حرارت در حین تراکم
15.8.2. انتقال حرارت در زمان جوش
15.8.3. انتقال حرارت در طول جوش تحت شرایط حرکت مایع از طریق لوله ها
15.9. افزایش انتقال حرارت
16. انتقال حرارت تشعشعی
16.1. مفاهیم و تعاریف اساسی
16.2. قوانین اساسی انتقال حرارت تابشی
16.3. انتقال حرارت تشعشعی بین جامدات جدا شده توسط یک محیط شفاف
16.4. صفحه نمایش های محافظ
16.5. انتقال حرارت تشعشعی بین گاز و پوسته
17. مبدل های حرارتی
17.1. انواع اصلی مبدل های حرارتی
17.2. محاسبه حرارتی مبدل حرارتی بازیابی
17.3. در محاسبه هیدرولیکی یک مبدل حرارتی بازیابی
17.4. راه هایی برای بهبود کارایی مبدل های حرارتی
کتابشناسی - فهرست کتب.

کتابچه راهنمای روشمند "قوانین پایه هیدرولیک" یک دوره کوتاه نظری است که شرایط و مفاد اساسی را بیان می کند.

این کتابچه راهنمای کاربر برای کمک به دانش آموزان تخصص "نصب و راه اندازی سیستم ها و تجهیزات گازرسانی" در کلاس های درس یا کار مستقل فوق برنامه و معلمان رشته های "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک"، "هیدرولیک" توصیه می شود.

در پایان راهنما، فهرستی از سوالات برای خودآموزی و فهرستی از ادبیات توصیه شده برای مطالعه وجود دارد.

دانلود:

پیش نمایش:

توسعه روشی

در رشته "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک":

"قوانین اساسی هیدرولیک"

حاشیه نویسی

کتابچه راهنمای روشمند "قوانین پایه هیدرولیک" یک دوره کوتاه نظری است که شرایط و مفاد اساسی را بیان می کند.

این کتابچه راهنمای کاربر برای کمک به دانش آموزان تخصص "نصب و راه اندازی سیستم ها و تجهیزات گازرسانی" در کلاس های درس یا کار مستقل فوق برنامه و معلمان رشته های "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک"، "هیدرولیک" توصیه می شود.

در پایان راهنما، فهرستی از سوالات برای خودآموزی و فهرستی از ادبیات توصیه شده برای مطالعه وجود دارد.

مقدمه………………………………………………………………………………………………………….

1. هیدرواستاتیک، مفاهیم اساسی……………………………………………………………………
2. معادله اساسی هیدرواستاتیک…………………………………………………………………
3. انواع فشار هیدرواستاتیک .............................. ...................... ........هشت
4. قانون پاسکال، کاربرد در عمل………………………………….9
5. قانون ارشمیدس. وضعیت شناور اجسام…………………………………..11
6. پارادوکس هیدرواستاتیک……………………………………………..13
7. هیدرودینامیک، مفاهیم اساسی…………………………………………..14
8. معادله تداوم (تداوم)……………………………………………
9. معادله برنولی برای سیال ایده آل…………………………………………………………………………………………………………………………………………………
10. معادله برنولی برای یک سیال واقعی……………………………….20
11. سوالات خودآمادگی دانش آموزان……………………..22

نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………………………………………………

مراجع……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

معرفی

این کتابچه راهنمای بخش های "هیدرواستاتیک" و "هیدرودینامیک" رشته "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک" را پوشش می دهد. این کتابچه راهنمای قوانین اساسی هیدرولیک را تشریح می کند، شرایط و مقررات اساسی را مورد بحث قرار می دهد.

مطالب مطابق با الزامات برنامه درسی این رشته و مجموعه آموزشی و روش شناختی در تخصص "نصب و راه اندازی سیستم ها و تجهیزات گازرسانی" ارائه شده است.

این کتابچه راهنمای یک دوره نظری است، می توان از آن در مطالعه موضوعات فردی رشته دانشگاهی و همچنین برای کارهای مستقل فوق برنامه استفاده کرد.

لطفاً توجه داشته باشید که مرحله پایانی این کتابچه راهنمای روش‌شناسی فهرستی از سؤالات برای خودآمادگی دانش‌آموزان در مورد تمام موضوعات ارائه شده است.

1. هیدرواستاتیک، مفاهیم اساسی

هیدرواستاتیک بخشی از هیدرولیک است که به مطالعه قوانین تعادل سیالات و برهمکنش آنها با سطوح مرزی می پردازد.

مایعی را در حالت تعادل مطلق در نظر بگیرید، یعنی. در حال استراحت اجازه دهید مقداری بی نهایت کوچک در داخل مایع را مشخص کنیمΔ V و نیروهای وارد بر آن را از بیرون در نظر بگیرید.

دو نوع نیروی خارجی وجود دارد - سطحی و حجمی (جرمی).

نیروهای سطحی نیروهایی هستند که مستقیماً بر روی سطح بیرونی حجم انتخابی مایع اعمال می شوند. آنها متناسب با مساحت این سطح هستند. چنین نیروهایی به دلیل تأثیر حجم های مایع مجاور بر حجم معین یا تأثیر اجسام دیگر است.

نیروهای حجمی (جرمی).متناسب با جرم حجم انتخابی مایع هستند و روی تمام ذرات داخل این حجم اثر می گذارند. نمونه هایی از نیروهای بدن عبارتند از: گرانش، نیروی گریز از مرکز، نیروی اینرسی و غیره.

برای مشخص کردن نیروهای داخلی وارد بر حجم انتخاب شده از مایع، اصطلاح خاصی را معرفی می کنیم. برای انجام این کار، حجم دلخواه مایع را تحت تأثیر نیروهای خارجی در حالت تعادل در نظر بگیرید.

داخل این حجم مایع یک ناحیه خیلی کوچک انتخاب می کنیم. نیروی وارد بر این ناحیه نرمال (عمود بر آن) است، سپس نسبت:

نشان دهنده میانگین فشار هیدرواستاتیکی است که در محل رخ می دهدΔω . در غیر این صورت، می توان مشخص کرد که تحت تأثیر نیروهای خارجی، یک حالت تنش مایع رخ می دهد که با وقوع فشار هیدرواستاتیک مشخص می شود.

برای تعیین مقدار دقیق p در یک نقطه معین، لازم است حد این نسبت در تعیین شود. که فشار هیدرواستاتیک واقعی را در یک نقطه مشخص تعیین می کند:

بعد [p] برابر با بعد ولتاژ است، یعنی.

[p]= [Pa] یا [kgf/m 2 ]

خواص فشار هیدرواستاتیک

در سطح بیرونی مایع، فشار هیدرواستاتیک همیشه در امتداد نرمال داخلی هدایت می شود و در هر نقطه از داخل مایع، مقدار آن به زاویه شیب سکویی که روی آن عمل می کند، بستگی ندارد.

سطحی که در آن فشار هیدرواستاتیکی در تمام نقاط آن یکسان باشد، نامیده می شودسطح فشار برابر. این سطوح شاملسطح آزاد، یعنی رابط بین یک محیط مایع و یک گاز.

فشار به منظور نظارت مستمر و تنظیم به موقع تمام پارامترهای تکنولوژیکی اندازه گیری می شود. برای هر فرآیند تکنولوژیکی، یک نقشه رژیم ویژه ایجاد می شود. مواردی وجود دارد که با افزایش بی رویه فشار، یک درام چند تنی دیگ انرژی مانند یک توپ فوتبال برای چندین ده متر پرواز کرد و همه چیز را در مسیر خود از بین برد. کاهش فشار باعث آسیب نمی شود، اما منجر به موارد زیر می شود:

• محصولات معیوب؛
• بیش از حد سوخت

1. معادله پایه هیدرواستاتیک

شکل 1 - نمایش معادله پایه هیدرواستاتیک

برای هر نقطه از یک سیال در حالت تعادل (نگاه کنید به شکل 1)، برابری

z+p/γ = z 0 + p 0 / γ = ... = H ,

که در آن p فشار در یک نقطه معین A است (شکل را ببینید). پ 0 - فشار روی سطح آزاد مایع؛ p/γ و p 0 /γ ارتفاع ستون های مایع (با وزن مخصوص γ) مربوط به فشار در نقطه در نظر گرفته شده و روی سطح آزاد است. z و z 0 - مختصات نقطه A و سطح آزاد مایع نسبت به یک صفحه مقایسه افقی دلخواه (x0y)؛اچ - سر هیدرواستاتیک از فرمول فوق به دست می آید:

p = p 0 + γ (z 0 -z) یا p = p 0 + γ h

که در آن h عمق غوطه وری نقطه در نظر گرفته شده است. عبارات فوق نامیده می شوندمعادله اصلی هیدرواستاتیک. مقدار γ h نشان دهنده آن استوزن ستون مایعارتفاع h

نتیجه: فشار هیدرواستاتیکپ در یک نقطه معین برابر است با مجموع فشار روی سطح آزاد مایع p 0 و فشار تولید شده توسط یک ستون مایع با ارتفاع برابر با عمق غوطه وری نقطه.

3. انواع فشار هیدرواستاتیک

فشار هیدرواستاتیک در سیستم SI - Pa اندازه گیری می شود. علاوه بر این، فشار هیدرواستاتیک بر حسب kgf/cm اندازه گیری می شود 2 ، ارتفاع ستون مایع (بر حسب متر ستون آب، میلی متر جیوه و غیره) و در اتمسفرهای فیزیکی (atm) و فنی (at).

مطلق فشار ایجاد شده بر روی بدن توسط یک گاز بدون در نظر گرفتن سایر گازهای جوی نامیده می شود. بر حسب Pa (پاسکال) اندازه گیری می شود. فشار مطلق مجموع فشارهای اتمسفر و گیج است.

بارومتریک(اتمسفر) به فشار گرانش بر تمام اجسام در جو اشاره دارد. فشار معمولی اتمسفر توسط یک ستون 760 میلی متری جیوه در دمای 0 درجه سانتی گراد ایجاد می شود.

خلاء اختلاف منفی بین فشار اندازه گیری شده و اتمسفر نامیده می شود.

تفاوت فشار مطلق p و فشار اتمسفر pآ فشار اضافی نامیده می شود و با p نشان داده می شودکلبه:

p izb \u003d p - p a

یا

R izb / γ \u003d (p - p a) / γ \u003d h p

h p در این مورد نامیده می شودارتفاع پیزومتریک، که معیار فشار اضافی است.

روی انجیر 2 الف) یک مخزن بسته با مایعی را نشان می دهد که روی سطح آن فشار p 0 . پیزومتر متصل به مخزنپ (شکل زیر را ببینید) فشار اضافی در نقطه را تعیین می کندولی .

فشارهای مطلق و گیج که در اتمسفر بیان می شوند، به ترتیب آتا و آتی نشان داده می شوند.

فشار خلاء یا خلاء- فقدان فشار به اتمسفر (کسری فشار)، یعنی تفاوت فشار اتمسفر یا فشار و فشار مطلق:

p wak \u003d p a - p

یا

R wack /γ = (p a - p)/γ = h wack

جایی که h vac - ارتفاع خلاء، یعنی خواندن گیج خلاء AT متصل به مخزن نشان داده شده در شکل. 2 ب). خلاء بر حسب واحدهای فشار و همچنین کسری یا درصدی از جو بیان می شود.

شکل 2 الف - قرائت های پیزومتر شکل 2 ب - قرائت های گیج خلاء

از دو عبارت آخر چنین بر می آید که خلاء می تواند از صفر تا فشار اتمسفر متفاوت باشد. حداکثر مقدار hوایک در فشار معمولی اتمسفر (760 میلی متر جیوه) برابر با 10.33 متر آب است. هنر

4. قانون پاسکال، کاربرد آن در عمل

با توجه به معادله پایه هیدرواستاتیک، فشار روی سطح مایع p 0 به تمام نقاط حجم مایع و در همه جهات به طور یکسان منتقل می شود. این چیزی است کهقانون پاسکال

این قانون توسط دانشمند فرانسوی B. Pascal در سال 1653 کشف شد. گاهی اوقات به آن قانون اساسی هیدرواستاتیک نیز می گویند.

قانون پاسکال را می توان بر اساس ساختار مولکولی ماده توضیح داد. در جامدات، مولکول ها یک شبکه کریستالی تشکیل می دهند و در اطراف موقعیت های تعادلی خود به ارتعاش در می آیند. در مایعات و گازها، مولکول ها نسبتا آزاد هستند، آنها می توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند. این ویژگی است که به شما امکان می دهد فشار تولید شده روی یک مایع (یا گاز) را نه تنها در جهت نیرو، بلکه در همه جهات منتقل کنید.

قانون پاسکال در تکنولوژی مدرن کاربرد وسیعی یافته است. کار ابرپرس های مدرن بر اساس قانون پاسکال است که اجازه ایجاد فشارهایی در حد 800 مگاپاسکال را می دهد. همچنین این قانون مبتنی بر عملکرد سیستم های هیدرولیک کنترل کننده فضاپیماها، هواپیماهای جت، ماشین های کنترل عددی، بیل مکانیکی، کمپرسی ها و غیره است.

قانون پاسکال در مورد مایع متحرک (گاز) و همچنین در موردی که مایع (گاز) در میدان گرانشی قرار دارد، قابل اجرا نیست. به عنوان مثال، مشخص است که فشار اتمسفر و هیدرواستاتیک با ارتفاع کاهش می یابد.

شکل 3 - نمایش قانون پاسکال

معروف ترین وسیله ای را در نظر بگیرید که اصولاً از قانون پاسکال استفاده می کند. این یک پرس هیدرولیک است.

اساس هر پرس هیدرولیک، مخازن ارتباطی به شکل دو سیلندر است. قطر یک استوانه بسیار کوچکتر از قطر استوانه دیگر است. سیلندرها با مایعی مانند روغن پر می شوند. از بالا آنها به شدت توسط پیستون بسته می شوند. همانطور که در شکل دیده میشود. 4 زیر، منطقه تک پیستون S 1 در بسیاری از اوقات مساحت کمترپیستون دیگر S 2 .

شکل 4 - کشتی های ارتباطی

فرض کنید به یک پیستون کوچک نیرو وارد می شود F1 . این نیرو بر روی مایع تأثیر می گذارد و در منطقه توزیع می شود S1 . فشار وارد شده توسط یک پیستون کوچک بر روی یک مایع را می توان با فرمول محاسبه کرد:

طبق قانون پاسکال، این فشار بدون تغییر به هر نقطه از سیال منتقل می شود. این بدان معنی است که فشاری که بر روی پیستون بزرگ وارد می شود p 2 یکسان خواهد بود:

این دلالت می کنه که:

بدین ترتیب نیروی وارد بر پیستون بزرگ چند برابر نیروی وارد شده به پیستون کوچک خواهد بود، چند برابر مساحت پیستون بزرگ بیشتر از مساحت پیستون کوچک است.

در نتیجه، ماشین هیدرولیک به شما اجازه می دهد تا دریافت کنیدافزایش قدرت برابر با نسبت مساحت پیستون بزرگتر به مساحت پیستون کوچکتر است.

5. قانون ارشمیدس. وضعیت شناور بدن

جسمی که در مایع غوطه ور شده است، علاوه بر گرانش، تحت تأثیر یک نیروی شناور - نیروی ارشمیدس قرار می گیرد. این مایع به تمام صورت های بدن فشار می آورد، اما فشار یکسان نیست. از این گذشته ، قسمت پایینی بدن بیشتر از قسمت بالایی در مایع غوطه ور می شود و فشار با عمق بیشتر می شود. یعنی نیروی وارد بر قسمت تحتانی بدن بیشتر از نیروی وارد بر قسمت بالایی بدن خواهد بود. بنابراین نیرویی به وجود می آید که سعی می کند بدن را از مایع خارج کند.

مقدار نیروی ارشمیدسی به چگالی مایع و حجم آن قسمت از بدن که مستقیماً در مایع است بستگی دارد. نیروی ارشمیدس نه تنها در مایعات، بلکه در گازها نیز عمل می کند.

قانون ارشمیدس : جسمی که در مایع یا گاز غوطه ور می شود، تحت نیروی شناوری معادل وزن مایع یا گاز در حجم جسم قرار می گیرد.

نیروی ارشمیدس که بر جسم غوطه ور در مایع وارد می شود را می توان با فرمول محاسبه کرد:

جایی که ρ w چگالی مایع، V استجمعه حجم بخشی از بدن است که در مایع غوطه ور شده است.

بر جسمی که درون مایع قرار دارد دو نیرو وارد می شود: نیروی گرانش و نیروی ارشمیدس. تحت تأثیر این نیروها، بدن می تواند حرکت کند. سه شرط برای اجسام شناور وجود دارد (شکل 5):

• اگر گرانش از نیروی ارشمیدسی بیشتر باشد، بدن فرو می‌رود، به پایین فرو می‌رود.
• اگر نیروی گرانش برابر با نیروی ارشمیدس باشد، آنگاه جسم می تواند در هر نقطه ای از سیال در تعادل باشد، جسم در داخل سیال شناور است.
• اگر نیروی گرانش کمتر از نیروی ارشمیدسی باشد، جسم شناور می شود و به سمت بالا بالا می رود.

شکل 5 - شرایط اجسام شناور

از اصل ارشمیدس برای هوانوردی نیز استفاده می شود. برادران مونتگولفیر اولین بالون هوای گرم را در سال 1783 ساختند. در سال 1852، گیفارد فرانسوی یک کشتی هوایی ایجاد کرد - یک بالون کنترل شده با سکان هوایی و پروانه.

6. پارادوکس هیدرواستاتیک

اگر یک مایع به یک ارتفاع در ظروف با اشکال مختلف، اما با مساحت کف یکسان ریخته شود، با وجود وزن متفاوت مایع ریخته شده، نیروی فشار روی کف برای همه ظروف یکسان است و برابر است با وزن مایع در ظرف استوانه ای

این پدیده نامیده می شودپارادوکس هیدرواستاتیکو با خاصیت مایع برای انتقال فشار تولید شده بر روی آن در تمام جهات توضیح داده می شود.

در ظروف با اشکال مختلف (شکل 6) اما با سطح زیرین یکسان و سطح مایع یکسان در آنها، فشار مایع روی کف یکسان خواهد بود. قابل محاسبه است:

P = p ⋅ S = g ⋅ ρ ⋅ h ⋅ S

S - منطقه پایین

h ارتفاع ستون مایع است

شکل 6 - ظروف با اشکال مختلف

نیرویی که مایع به کف ظرف فشار می آورد به شکل ظرف بستگی ندارد و برابر با وزن ستون عمودی است که پایه آن کف ظرف است و ارتفاع آن ارتفاع است. از ستون مایع

در سال 1618، پاسکال معاصران خود را با شکستن یک بشکه تنها با یک لیوان آب که در لوله نازکی بلندی که داخل بشکه قرار داده شده بود، شگفت زده کرد.

7. هیدرودینامیک، مفاهیم اساسی

هیدرودینامیک بخشی از هیدرولیک است که به بررسی قوانین حرکت سیالات تحت تأثیر نیروهای خارجی اعمال شده و برهمکنش آنها با سطوح می پردازد.

وضعیت یک سیال متحرک در هر یک از نقاط آن نه تنها با چگالی و ویسکوزیته، بلکه مهمتر از همه، با سرعت ذرات سیال و فشار هیدرودینامیک مشخص می شود.

هدف اصلی مطالعه جریان سیال است که به عنوان حرکت یک جرم سیال شناخته می شود که به طور کامل یا جزئی توسط سطحی محدود شده است. سطح مرزی می تواند جامد (به عنوان مثال، سواحل رودخانه)، مایع (واسط بین حالت های تجمع)، یا گاز باشد.

جریان سیال می تواند ثابت و ناپایدار باشد. حرکت حالت پایدار به حرکت سیال گفته می شود که در یک نقطه معین از کانال فشار و سرعت با زمان تغییر نمی کند.

υ = f(x، y، z) و p = f(x، y، z)

حرکتی که در آن سرعت و فشار نه تنها از مختصات فضا، بلکه از زمان نیز تغییر می‌کند، ناپایدار یا غیر ثابت υ = f (x, y, z, t) و p \u003d f (x, y، z، t)

یک مثال از یک حرکت ثابت، خروج مایع از یک ظرف با سطح ثابت از طریق یک لوله مخروطی است. سرعت سیال در بخش‌های مختلف لوله متفاوت است، اما در هر یک از بخش‌ها این سرعت ثابت بوده و در زمان تغییر نمی‌کند.

اگر در چنین آزمایشی، سطح مایع در ظرف ثابت بماند، در این صورت حرکت مایع در امتداد همان لوله مخروطی شکلی ناپایدار (ناپایدار) خواهد داشت، زیرا سرعت در بخش های لوله ثابت نخواهد بود. زمان (با کاهش سطح مایع در ظرف کاهش می یابد).

فشار و غیر فشار را تشخیص دهید حرکت سیال اگر دیواره ها به طور کامل جریان سیال را محدود کنند، به حرکت سیال فشار می گویند (مثلاً حرکت سیال از طریق لوله های کاملاً پر شده). اگر محدودیت جریان توسط دیوارها جزئی باشد (مثلاً حرکت آب در رودخانه ها، کانال ها) به چنین حرکتی بدون فشار می گویند.

جهت سرعت در جریان با یک خط جریان مشخص می شود.
ساده کنید - منحنی موهومی که در داخل جریان سیال ترسیم شده است به گونه ای که سرعت تمام ذرات واقع در آن در یک لحظه از زمان مماس بر این منحنی باشد.

شکل 7 - خط فعلی

خط جریان از این جهت با مسیر متفاوت است که دومی مسیر هر ذره را در یک دوره زمانی معین منعکس می کند، در حالی که خط جریان جهت حرکت مجموعه ای از ذرات سیال را در یک زمان معین مشخص می کند. با حرکت ثابت، خط جریان منطبق با مسیر حرکت ذرات سیال است.

اگر در مقطع جریان سیال یک ناحیه ابتدایی را انتخاب کنید∆S و از طریق نقاط کانتور آن یک خط جریان بکشید، سپس به اصطلاح به دست می آوریدلوله فعلی . مایع داخل لوله جریان تشکیل می شودیک قطره ابتدایی. جریان سیال را می توان مجموعه ای از تمام جت های ابتدایی متحرک در نظر گرفت.

شکل 8 - لوله جریان

بخش زنده ω (m²) سطح مقطع جریان، عمود بر جهت جریان است. به عنوان مثال، بخش زنده یک لوله یک دایره است.

محیط خیس شده χ ("چی") - بخشی از محیط بخش نشیمن که توسط دیوارهای جامد محدود شده است (در شکل با یک خط ضخیم مشخص شده است).

شکل 9 - بخش زندگی

شعاع جریان هیدرولیک R - نسبت سطح باز به محیط خیس شده

نرخ جریان Q حجم V مایعی است که در واحد زمان t در ناحیه باز ω جریان دارد.

سرعت جریان متوسط ​​υ سرعت مایع است که با نسبت سرعت جریان مایع Q به ناحیه باز ω تعیین می شود.

از آنجایی که سرعت حرکت ذرات مختلف یک مایع با یکدیگر متفاوت است، بنابراین سرعت حرکت به طور میانگین محاسبه می شود. به عنوان مثال در یک لوله گرد، سرعت در محور لوله حداکثر است، در حالی که در دیواره های لوله برابر با صفر است.

1. معادله تداوم (تداوم).

معادله تداوم جریان ها از قانون بقای ماده و ثبات سرعت جریان مایع در سرتاسر جریان ناشی می شود. لوله ای با سطح مقطع آزاد متغیر را تصور کنید.

شکل 10 - نشان دادن معادله تداوم جت

جریان سیال از طریق لوله در هر یک از بخش های آن ثابت است، زیرا قانون بقای انرژی رعایت می شود. ما همچنین فرض می کنیم که سیال تراکم ناپذیر است. بنابراین Q 1 = Q 2 = ثابت، از کجا

ω 1 υ 1 = ω 2 υ 2

یا راه دیگری برای نوشتن این معادله این است:

آن ها سرعت های متوسط v1 و v2 با نواحی متناظر بخش‌های زندگی نسبت معکوس دارند w 1 و w 2 جریان سیال

بنابراین، معادله پیوستگی پایداری جریان حجم را بیان می کندس و شرایط تداوم جت سیال در طول جریان سیال ثابت.

9. معادله برنولی برای سیال ایده آل

معادله دانیل برنولی که در سال 1738 به دست آمد، رابطه بین فشار p، سرعت متوسط ​​υ و ارتفاع پیزومتریک z را در بخش‌های مختلف جریان نشان می‌دهد و قانون بقای انرژی یک سیال متحرک را بیان می‌کند.

خط لوله ای با قطر متغیر را در نظر بگیرید که در فضا با زاویه β قرار دارد (شکل 10 را ببینید).

شکل 11 - نشان دادن معادله برنولی برای سیال ایده آل

اجازه دهید به طور تصادفی دو بخش را در بخش خط لوله مورد بررسی انتخاب کنیم: بخش 1-1 و بخش 2-2. به سمت بالا خط لوله از قسمت اول به قسمت دوم مایعی را با سرعت جریان Q حرکت می دهد.

برای اندازه گیری فشار مایع، از پیزومترها استفاده می شود - لوله های شیشه ای با دیواره نازک که در آنها مایع تا ارتفاع بالا می رود.. در هر بخش پیزومترهایی تعبیه شده است که در آنها سطح مایع تا ارتفاعات مختلف بالا می رود.

علاوه بر پیزومترها در هر قسمت 1-1 و 2-2 لوله ای تعبیه شده است که انتهای خمیده آن به سمت جریان سیال هدایت می شود که به آن لوله پیتو می گویند. مایع در لوله های پیتوت نیز همانطور که از خط پیزومتریک اندازه گیری می شود به سطوح مختلف افزایش می یابد.

خط پیزومتریک را می توان به صورت زیر ساخت. اگر چندین پیزومتر مشابه را بین بخشهای 1-1 و 2-2 قرار دهیم و از طریق قرائت سطوح مایع در آنها منحنی رسم کنیم، یک خط شکسته (در شکل نشان داده شده) به دست می آید.

اما ارتفاع سطوح در لوله های پیتوت نسبت به یک خط افقی دلخواه 0-0 (صفحه مرجع مختصات)، به نام صفحه مقایسه، یکسان خواهد بود.

اگر خطی از طریق قرائت سطوح مایع در لوله های Pitot کشیده شود، آنگاه افقی خواهد بود و سطح انرژی کل خط لوله را منعکس می کند.

برای دو بخش دلخواه 1-1 و 2-2 از جریان سیال ایده آل، معادله برنولی به شکل زیر است:

از آنجایی که بخش های 1-1 و 2-2 به صورت دلخواه در نظر گرفته شده اند، معادله به دست آمده را می توان به صورت متفاوتی بازنویسی کرد:

فرمول معادله به صورت زیر است:

مجموع سه جمله معادله برنولی برای هر بخش از جریان سیال ایده آل یک مقدار ثابت است.

از نقطه نظر انرژی، هر عبارت در معادله نشان دهنده انواع خاصی از انرژی است:

z1 و z2 - انرژی های موقعیت خاص که انرژی پتانسیل را در بخش های 1-1 و 2-2 مشخص می کند.- انرژی های فشار خاص که انرژی پتانسیل فشار را در همان بخش ها مشخص می کند.- انرژی های جنبشی خاص در همان بخش ها.

معلوم می شود که کل انرژی ویژه یک سیال ایده آل در هر بخش ثابت است.

همچنین از دیدگاه هندسی معادله برنولی فرمول بندی شده است. هر جمله معادله یک بعد خطی دارد. z 1 و z 2 - ارتفاعات هندسی بخش های 1-1 و 2-2 بالای صفحه مقایسه.- ارتفاعات پیزومتریک؛- ارتفاعات پرسرعت در مقاطع مشخص شده.

در این مورد، معادله برنولی را می توان به صورت زیر خواند: مجموع ارتفاعات هندسی، پیزومتریک و سرعت برای یک سیال ایده آل ثابت است.

10. معادله برنولی برای یک سیال واقعی

معادله برنولی برای جریان سیال واقعی با معادله برنولی برای سیال ایده آل متفاوت است.

هنگامی که یک سیال چسبناک واقعی حرکت می کند، نیروهای اصطکاک به وجود می آیند، به عنوان مثال، به دلیل این واقعیت که سطح خط لوله دارای زبری خاصی است، برای غلبه بر آن، سیال انرژی صرف می کند. در نتیجه، کل انرژی ویژه مایع در بخش 1-1 با مقدار انرژی از دست رفته بیشتر از کل انرژی ویژه در بخش 2-2 خواهد بود.

شکل 12 - نشان دادن معادله برنولی برای یک سیال واقعی

انرژی از دست رفته (سر از دست رفته) نشان داده می شودابعاد خطی دارد.

معادله برنولی برای یک سیال واقعی به صورت زیر خواهد بود:

همانطور که سیال از بخش 1-1 به بخش 2-2 حرکت می کند، سر از دست رفته همیشه افزایش می یابد (سر گم شده با سایه عمودی مشخص می شود).

بنابراین سطح انرژی اولیه ای که مایع در بخش اول دارد، برای بخش دوم مجموع چهار جزء ارتفاع هندسی، ارتفاع پیزومتریک، ارتفاع سرعت و سر از دست رفته بین بخش های 1-1 و 2-2 خواهد بود.

علاوه بر این، دو ضریب α دیگر در معادله ظاهر شد 1 و α 2 ، که ضرایب کوریولیس نامیده می شوند و به رژیم جریان سیال بستگی دارند (α = 2 برای رژیم آرام، α = 1 برای رژیم آشفته).

قد از دست رفتهشامل افت سر در طول خط لوله، ناشی از نیروی اصطکاک بین لایه‌های مایع، و تلفات ناشی از مقاومت‌های موضعی (تغییرات در پیکربندی جریان، به عنوان مثال، شیر دروازه، چرخش لوله) است.

طول H + مکان h

با کمک معادله برنولی، اکثر مسائل هیدرولیک عملی حل می شود. برای انجام این کار، دو بخش را در طول جریان انتخاب کنید، به طوری که برای یکی از آنها مقادیر p، ρ مشخص باشد و برای بخش دیگر یک یا مقادیر برابر باشد. تعیین شود. با دو مجهول برای بخش دوم، از معادله ثبات جریان سیال υ استفاده شده است 1 ω 1 = υ 2 ω 2 .

11. سوالات خودآمادگی دانش آموزان

1. چه نیروهایی باعث شناور شدن جسم در آب می شود؟ شرایطی را که در آن یک جسم شروع به غرق شدن می کند توضیح دهید.
2. به نظر شما تفاوت بین یک مایع ایده آل و یک مایع واقعی چیست؟ آیا مایع ایده آل در طبیعت وجود دارد؟
3. چه نوع فشار هیدرواستاتیکی را می شناسید؟
4. اگر فشار هیدرواستاتیک را در نقطه ای از مایع در عمق تعیین کنیمساعت ، پس چه نیروهایی در این نقطه عمل خواهند کرد؟ پاسخ خود را نام ببرید و توضیح دهید.
5. چه قانون فیزیکی زیربنای معادله پیوستگی و معادله برنولی است؟ پاسخ را توضیح دهید.
6. دستگاه هایی را که اصل آنها بر اساس قانون پاسکال استوار است نام برده و به اختصار توضیح دهید.
7. پدیده فیزیکی به نام پارادوکس هیدرواستاتیک چیست؟
8. ضریب کوریولیس، متوسط ​​نرخ جریان، فشار، افت هد در طول خط لوله .... توضیح دهید که کدام معادله به همه این مقادیر مربوط می شود، و چه چیزی هنوز در این فهرست نشان داده نشده است.
9. فرمول مربوط به وزن مخصوص و چگالی را نام ببرید.
10. معادله تداوم جت سیال نقش نسبتاً مهمی در هیدرولیک دارد. برای چه نوع مایعی صادق است؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
11. اسامی تمام دانشمندانی را که در این کتابچه راهنمای روش شناسی نام برده شده است نام ببرید و اکتشافات آنها را به اختصار توضیح دهید.
12. آیا سیال ایده آل، جریان، خلاء در دنیای اطراف ما وجود دارد؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
13. دستگاه های اندازه گیری انواع فشار را با توجه به این طرح نام ببرید: «نوع فشار ... .. - دستگاه ... ..».
14. مثال هایی از زندگی روزمرهانواع حرکت سیال تحت فشار و بدون فشار، ثابت و ناپایدار.
15. در عمل از پیزومترها، فشارسنج ها و لوله های پیتوت برای چه اهدافی استفاده می شود؟
16. چه اتفاقی می افتد اگر هنگام اندازه گیری فشار مشخص شود که بسیار بالاتر از مقادیر هنجاری است؟ اگه کمتر باشه چی؟ پاسخ خود را توضیح دهید.
17. تفاوت بین موضوعات مورد مطالعه بخش "هیدرواستاتیک" و "هیدرودینامیک" چیست؟
18. معنای هندسی و انرژی معادله برنولی را توضیح دهید؟
19. محیط خیس شده، بخش روشن... این لیست را ادامه دهید و توضیح دهید که اصطلاحات ذکر شده چه ویژگی هایی دارند.
20. فهرست کنید که چه قوانین هیدرولیک را از این کتابچه راهنمای روش شناختی آموخته اید و چه معنای فیزیکی دارند؟

نتیجه

امیدوارم که این راهنما به دانش آموزان کمک کند تا مطالب آموزشی رشته های "هیدرولیک"، "مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارتی و آیرودینامیک" را بهتر درک کنند و مهمتر از همه، ایده ای از "روشن ترین" لحظات را پیدا کنند. رشته مورد مطالعه، یعنی در مورد قوانین اساسی هیدرولیک عملکرد بسیاری از دستگاه هایی که ما در محل کار و زندگی روزمره از آنها استفاده می کنیم بر اساس این قوانین است، اغلب بدون اینکه متوجه باشیم.

با احترام، Markova N.V.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. بریوخانوف O.N. مبانی هیدرولیک و مهندسی حرارت: کتاب درسی برای دانش آموزان. inst میانگین پروفسور آموزش و پرورش / Bryukhanov O.N., Melik-Arakelyan A.T., Korobko V.I. - M.: ITs Academy, 2008. - 240 p.
2. بریوخانوف O.N. مبانی هیدرولیک، مهندسی حرارت و آیرودینامیک: کتاب درسی برای دانش آموزان. inst میانگین پروفسور آموزش و پرورش / بریوخانوف O.N.، Melik-Arakelyan A.T.، Korobko V.I. - م.: Infra-M، 2014، 253 ص.
3. Gusev A. A. مبانی هیدرولیک: کتاب درسی برای دانش آموزان. inst میانگین پروفسور آموزش و پرورش / A. A. Gusev. - م.: انتشارات یورایت، 1395. - 285 ص.
4. اوخین بی.وی. هیدرولیک: کتاب درسی برای دانش آموزان. inst میانگین پروفسور آموزش / Ukhin B.V., Gusev A.A. - م.: Infra-M، 2013، 432 ص.

هیدرولیک علمی است که قوانین تعادل و حرکت یک سیال و همچنین روش ها را مطالعه می کند. کاربرد عملیاین قوانین قوانین هیدرولیک در طراحی و ساخت سازه های هیدرولیک، ماشین های هیدرولیک، محاسبه خطوط لوله و غیره استفاده می شود.

اولین نتایج بسیار مهم تحقیقات در زمینه هیدرولیک با نام ارشمیدس دانشمند یونان باستان (287-212 قبل از میلاد) مرتبط است که قانون تعادل جسم غوطه ور در مایع را کشف کرد. با این حال، پست ارشمیدس برای تقریبا 1700 سال، هیدرولیک پیشرفت قابل توجهی دریافت نکرده است.

مرحله جدیدی در توسعه هیدرولیک در رنسانس آغاز شد. در اینجا باید به کار دانشمند هلندی استوین (1548-1620) توجه کنیم که قوانینی را برای تعیین نیروی فشار بر کف و دیواره رگ ها ارائه کرد. دانشمند ایتالیایی Torricelli (1608-1647)، که خواص یک سیال در جریان را مطالعه کرد و قانون خروج سیال از یک سوراخ در یک ظرف را کشف کرد. پاسکال، ریاضیدان و فیزیکدان فرانسوی (1623-1662)، که قانون انتقال فشار وارد شده بر سطح توسط یک مایع را فرموله کرد.

B قرن های XVII-XVIII. قوانین مهمی وضع شد
هیدرومکانیک کشف قوانین مکانیک توسط نیوتن (1643-1727) زمینه لازم را برای مطالعه قوانین حرکت سیالات ایجاد کرد. نیوتن مبانی تئوری اصطکاک داخلی مایعات را ایجاد کرد که توسط پیروان او از جمله دانشمند روسی N.P. Petrov (1836-1920) توسعه یافت. نظریه ای که او ایجاد کرد، نظریه هیدرودینامیکی روانکاری نام داشت.

مبانی نظری فرآیندهای تبرید و ماشین آلات و همچنین مفاهیم تهویه مطبوع عمدتاً بر دو علم اساسی استوار است: ترمودینامیک و هیدرولیک.

تعریف 1

ترمودینامیک علمی است که الگوهای تبدیل انرژی درونی به فرآیندهای مختلف شیمیایی، فیزیکی و سایر فرآیندهای مورد توجه دانشمندان را در سطح کلان مطالعه می کند.

مفاد ترمودینامیکی مبتنی بر قوانین اول و دوم ترمودینامیک است که برای اولین بار در آغاز قرن نوزدهم تدوین شد و به توسعه مبانی فرضیه مکانیکی گرما و همچنین قانون تبدیل و بقای انرژی تبدیل شد. فرموله شده توسط محقق بزرگ روسی M.V.، Lomonosov.

جهت اصلی ترمودینامیک ترمودینامیک فنی است که فرآیندهای تبدیل متقابل گرما به کار و شرایطی را که در آن این پدیده ها به طور موثرتر رخ می دهند را مطالعه می کند.

تعریف 2

هیدرولیک علمی است که قوانین تعادل و حرکت سیالات را مطالعه می کند و همچنین روش هایی را برای استفاده از آنها برای حل مسائل پیچیده مهندسی توسعه می دهد.

اصول هیدرولیک اغلب در حل بسیاری از مسائل مربوط به طراحی، طراحی، بهره برداری و ساخت خطوط لوله، سازه ها و ماشین آلات هیدرولیک مختلف استفاده می شود.

بنیانگذار برجسته هیدرولیک، متفکر یونان باستان ارشمیدس است که کار علمی "در مورد اجسام شناور" را نوشت. هیدرولیک به عنوان یک علم خیلی زودتر از ترمودینامیک بوجود آمد که مستقیماً با فعالیت فکری اجتماعی انسان مرتبط است.

توسعه هیدرولیک و ترمودینامیک

شکل 1. اندازه گیری جریان هیدرولیک. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

هیدرولیک یک رشته نظری پیچیده است که به بررسی دقیق مسائل مربوط به حرکت مکانیکی سیالات مختلف در شرایط طبیعی و مصنوعی می پردازد. از آنجایی که همه عناصر به عنوان اجسام فیزیکی غیرقابل تقسیم و پیوسته در نظر گرفته می شوند، هیدرولیک را می توان یکی از بخش های مکانیک پیوسته در نظر گرفت که مرسوم است که یک ماده خاص - یک مایع را شامل شود.

قبلاً در چین و مصر باستان، مردم قادر به ساختن سدها و آسیاب‌های آبی بر روی رودخانه‌ها، سیستم‌های آبیاری در مزارع عظیم برنج بودند که در آن از ماشین‌های آب‌بر قوی استفاده می‌شد. روم، شش قرن قبل از میلاد. ه. یک لوله آب ساخته شد که از فرهنگ فنی فوق العاده آن زمان صحبت می کند. اولین رساله در مورد هیدرولیک را باید آموزه های ارشمیدس دانست که اولین کسی بود که ماشینی برای بلند کردن آب اختراع کرد که بعدها "پیچ ارشمیدس" نامیده شد. این دستگاه است که نمونه اولیه پمپ های هیدرولیک مدرن است.

اولین مفاهیم پنوماتیک بسیار دیرتر از مفاهیم هیدرولیک بوجود آمد. فقط در قرن هجدهم. n ه. در آلمان، ماشینی برای "حرکت گاز و هوا" معرفی شد. با توسعه فناوری، سیستم های هیدرولیک مدرن شدند و دامنه کاربرد عملی آنها به سرعت گسترش یافت.

در توسعه ترمودینامیک در قرن 19، دانشمندان سه دوره اصلی را تشخیص دادند که هر یک دارای ویژگی های متمایز خود بود:

• اولی با شکل گیری اصول ترمودینامیکی اول و دوم مشخص شد.
• دوره دوم تا اواسط قرن نوزدهم به طول انجامید و با آثار علمی فیزیکدانان برجسته اروپایی مانند انگلیسی J. Joule، محقق آلمانی Gottlieb و W. Thomson متمایز شد.
• نسل سوم ترمودینامیک توسط دانشمند معروف اتریشی و عضو آکادمی علوم سن پترزبورگ، لودویگ بولتزمن، که با آزمایش های متعدد، رابطه بین اشکال مکانیکی و حرارتی حرکت را برقرار کرد، افتتاح شد.

علاوه بر این، توسعه ترمودینامیک متوقف نشد، اما با سرعتی شتابان پیشرفت کرد. بنابراین، گیبز آمریکایی در سال 1897 ترمودینامیک شیمیایی را توسعه داد، یعنی او ساخت شیمی فیزیکعلم مطلقاً قیاسی

مفاهیم و روشهای اساسی دو گرایش علمی

شکل 2. مقاومت هیدرولیک. نویسنده24 - تبادل آنلاین مقالات دانشجویی

تبصره 1

موضوع تحقیق در هیدرولیک قوانین اساسی تعادل و حرکت بی نظم سیالات و همچنین روش های فعال سازی سیستم های هیدرولیک برای تامین آب و آبیاری می باشد.

همه این فرضیه ها مدت ها قبل از عصر ما برای بشر شناخته شده بود. اصطلاح "سیال" در مکانیک سیالات معنای گسترده‌تری نسبت به آنچه در ترمودینامیک وجود دارد دارد. مفهوم "سیال" مطلقاً شامل تمام اجسام فیزیکی است که می توانند تحت تأثیر نیروهای خودسرانه کوچک تغییر شکل دهند.

بنابراین، این تعریف نه تنها مایعات معمولی (قطره ای) مانند ترمودینامیک، بلکه به معنای گازها نیز می باشد. علیرغم تفاوت در شاخه های فیزیک مورد مطالعه، قوانین حرکت ریزش گازها و مایعات در شرایط خاصی را می توان یکسان دانست. اصلی ترین این شرایط نشانگر سرعت در مقایسه با همان پارامتر صدا است.

هیدرولیک عمدتاً جریان سیالات را در کانال های مختلف مطالعه می کند، یعنی جریان هایی که توسط دیوارهای متراکم محدود می شوند. مفهوم "کانال" شامل تمام دستگاه هایی است که خود جریان را محدود می کند، از جمله قسمت های جریان پمپ ها، خطوط لوله، شکاف ها و سایر عناصر مفاهیم هیدرولیک. بنابراین در هیدرولیک عمدتاً جریان های داخلی و در ترمودینامیک جریان های خارجی مورد مطالعه قرار می گیرند.

تبصره 2

موضوع تحلیل ترمودینامیکی سیستمی است که می توان از آن جدا کرد محیط خارجیمقداری سطح کنترل

روش تحقیق در ترمودینامیک، روش ماکروسکوپی است.

برای توصیف دقیق ویژگی های کلان ساختاری سیستم، از مقادیر مفهوم ماکروسکوپی استفاده می شود:

• طبیعت:
• درجه حرارت؛
• فشار؛
• حجم مشخص.

ویژگی روش ترمودینامیکی در این واقعیت نهفته است که پایه آن تنها قانون اساسی طبیعت است - قانون تبدیل و بقای انرژی. این بدان معنی است که تمام روابط کلیدی که اساس دستگاه ریاضی را تشکیل می دهند فقط از این موقعیت مشتق می شوند.

مبانی هیدرولیک و ترمودینامیک

هنگام مطالعه اصول هیدرولیک و ترمودینامیک، لازم است به بازنمایی آن بخش‌های فیزیک تکیه کنیم که به تسلط و درک بهتر اصل عملکرد ماشین‌های هیدرولیک کمک می‌کند.

تمام اجسام فیزیکی از اتم هایی تشکیل شده اند که در حرکت ثابت هستند. چنین عناصری در فاصله نسبتاً کوتاهی جذب می شوند و در فاصله نسبتاً نزدیک دفع می شوند. در مرکز کوچکترین ذره یک هسته با بار مثبت وجود دارد که الکترون ها به طور تصادفی در اطراف آن حرکت می کنند و لایه های الکترونی را تشکیل می دهند.

تعریف 3

کمیت فیزیکی توصیف کمی از خواص یک جسم مادی است که واحد اندازه گیری خاص خود را دارد.

تقریباً یک قرن و نیم پیش، فیزیکدان آلمانی K. Gauss ثابت کرد که اگر واحدهای اندازه گیری مستقل را برای چندین پارامتر انتخاب کنید، بر اساس آنها، با استفاده از قوانین فیزیکی، می توان واحدهای کمیت را کاملاً در هر یک از آنها ایجاد کرد. بخش فیزیک

واحد سرعت در هیدرولیک یک واحد مفهومی مشتق شده از واحدهای سیستم متر و ثانیه است. کمیت های فیزیکی در نظر گرفته شده (شتاب، سرعت، وزن) در ترمودینامیک با استفاده از واحدهای اندازه گیری پایه تعیین می شوند و دارای بعد هستند. با وجود نیروهای مولکولی، مولکول های آب همیشه در حرکت ثابت هستند. هر چه دمای مایع بالاتر باشد، اجزای تشکیل دهنده آن سریعتر حرکت می کنند.

اجازه دهید با جزئیات بیشتری در مورد برخی از خواص فیزیکی مایعات و گازها صحبت کنیم. مایعات و گازها در یک سیستم هیدرولیک می توانند به راحتی تغییر شکل دهند و حجم اولیه خود را حفظ کنند. در یک سیستم ترمودینامیکی، همه چیز کاملاً متفاوت به نظر می رسد. برای چنین تغییر شکلی در ترمودینامیک، انجام هیچ کار مکانیکی لازم نیست. این بدان معنی است که عناصری که در یک مفهوم خاص عمل می کنند، در برابر تغییر احتمالی مقاومت ضعیفی دارند.