Tính chất hoá học của lưu chất

Chương 1: Tính chất học lưu chất Bài giảng TS Nguyễn Quốc Ý nguyenquocy@hcmut.edu.vn Ngày 18 tháng năm 2015 Nội dung cần nắm Các tính chất học: ρ, γ, δ, K , ν, µ Định luật Newton ma sát nhớt τ, du ④dy + Bài tập Các tượng: căng bề mặt, mao dẫn, cavitation / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng ρ Tổng quát ρ✏ khối lượng thể tích tương ứng ✏ –Vm , kg ④m3 Theo nhiệt độ :ρ × nhiệt độ Õ Đo Khối lượng riêng: - đo m, đo V – - Cách khác? / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Khối lượng riêng chất khí: khí lý tưởng (khí khơng gần trạng thái hóa lỏng) ρ✏ p RT đó: p : áp suất tuyệt đối (N/m2 ) T : nhiệt độ tuyệt đối ( ✆ K) R : số chất khí (J ④♣Kg ✆ Kq), 287.1J ④♣Kg ✆ Kq e.g 20 ✆ C=293.15 ✆ K, pat ✏ 101KN ④m2 101, 000 p ✏ 287x293.15 ✏ 1.2kg ④m3 ρair ✏ RT ✏ 101, 000N ④m2 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tỉ trọng/ tỉ khối: tỉ số KLR ρ chất KLR nước ρw ✆ C (1000kg ④m3 ) δ ✏ ρρ w Trọng lượng riêng: trọng lượng thể tích đơn vị (1m3 , 1l ) γ ✏ ρg , N ④m3 Thể tích riêng: thể tích khối lượng đơn vị υ ✏ ρ1 , m3④kg / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt Độ nhớt lưu chất: thể tính chất gì? (so sánh ly nước- ly dầu nhờn) độ nhớt lớn, ma sát lớn hay nhỏ? so sánh: nước & dầu chảy mặt nghiêng bơi trơn / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Thí nghiệm độ nhớt- ma sát Chất lỏng hai phẳng (mặt cố định, mặt có vận tốc U ✏ const.) Lực F cần để đẩy mặt F cần để di chuyển phẳng= ứng suất tiếp, ∼ U, ∼ A h F U τ ✏ ✏µ A h µ: độ nhớt, hay hệ số nhớt, hay hệ số nhớt động lực học / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mở rộng: phân bố vận tốc tuyến du U ✏ dy tính, h Tổng quát τ du ✏ µ dy Định luật Newton ma sát nhớt, Lực ma sát F du ✏ τ Ama sát ✏ τ dy Ama sát Bàn luận: Ama sát phẳng, trục tròn Làm để giảm ma sát hai bề mặt / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt động học ν ✏ µρ thể ảnh hưởng độ nhớt lên chuyển động (vận tốc, PT Navier-Stokes) Đơn vị: m2 ④s, St 1St ✏ 1cm2④s cần nhớ Độ nhớt nước điều kiện thường, Khối lượng riêng nước điều kiện thường / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ Các công thức thực nghiệm: Khí : cơng thức Sutherland CT 3④2 µ✏ T  S Lỏng : cơng thức Adrade µ ✏ De B ④T g Đơn vị µ: Pa s, , m.s Poise (P) 1P=100cP=0.1Pas Bàn luận: ví dụ thực tế? ứng xử khác nhiệt độ tăng chất lỏng chất khí? / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Lưu chất Newtonian & Phi-Newtonian Quan hệ τ du ④dy cho Lưu chất Newton: y ✏ a.x, Lưu chất Phi Newton: y ✘ a.x Lưu chất lý tưởng: τ ✏ hay µ ✏ 10 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Tính chịu nén Tính nén β mà m ✏ ρ– V, K ✏ K1 ✏ dρdp④ρ Nén, giãn nở khí: - đẳng nhiệt: p thể tích V – áp suất p Đ thể tích –V   d–V áp suất p   dp, vậy: dp suất đàn hồi: K ✏ ✁ d–V ④– V ✏ ρRT Ñ pρ ✏ const Ñ K ✏ p - đoạn nhiệt: p ✏ const Ñ K ✏ kp ρk cp where k ✏ cv So sánh K β chất lỏng- khí 11 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất ? 12 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Sức căng bề mặt Xét giọt nước/ chất lỏng (đơn giản hóa) hình cầu: σ ∆ p π R2 σ : sức căng bề mặt (N/m) ∆p : chênh lệch áp suất bên bên giọt chất lỏng R cân lực: πdσ σ or ∆p ✏ 2σ④R ✏ ∆pπR 13 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Mao dẫn θ π Rσ θ h γ π R2 h h 2R (a) ( b) (c) Hình: a) dính ướt b) free-body diagram c) khơng dính ướt Cân lực theo phương đứng: lực căng bề mặt= trọng lực 2πRσ cos θ ✍ ✏ γπR 2h ñ h ✏ 2σcosθ ➻ 0, nên h ✾ R1 γR nước/cồn - ống thủy tinh: θ ≈ ✆ , thủy ngân- ống thủy tinh: θ ≈ 130 ✁ 140 ✆ 14 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Áp suất bão hịa-Cavitation ✏ ASHBH Đ bắt đầu sơi! Trong dịng lưu chất, vận tốc lớn Ñ as nhỏ, Áp suất bên chất lỏng Đ Đ sơi cục bộ, cavitation 15 / 16 Chương 2: Tính chất học lưu chất Các dạng tập Ñ lực ma sát Biết phân bố vận tốc Biết lực ma sát BT liên quan ρ, δ, γ Ñ vận tốc 16 / 16 ... pρ ✏ const Ñ K ✏ p - đoạn nhiệt: p ✏ const Ñ K ✏ kp ρk cp where k ✏ cv So sánh K β chất lỏng- khí 11 / 16 Chương 2: Tính chất h? ?c lưu chất ? 12 / 16 Chương 2: Tính chất h? ?c lưu chất S? ?c căng... K) R : số chất khí (J ④♣Kg ✆ Kq), 287.1J ④♣Kg ✆ Kq e.g 20 ✆ C= 293 .15 ✆ K, pat ✏ 10 1KN ④m2 10 1, 000 p ✏ 287x293 .15 ✏ 1. 2kg ④m3 ρair ✏ RT ✏ 10 1, 000N ④m2 / 16 Chương 2: Tính chất h? ?c lưu chất Tỉ... dịng lưu chất, vận t? ?c lớn Ñ as nhỏ, Áp suất bên chất lỏng Đ Đ sơi c? ? ?c bộ, cavitation 15 / 16 Chương 2: Tính chất h? ?c lưu chất C? ?c dạng tập Ñ l? ?c ma sát Biết phân bố vận t? ?c Biết l? ?c ma sát BT