Методические рекомендации к изучению дисциплины и к организации самостоятельной работы студентов для модульно-рейтинговой технологии обучения Бийск (стр. 14 из 29)
Необходимым видом СРС является работа с тестами. Термины и понятия – это язык дисциплины, что и определяет важность изучения их сущности.
3.11 Промежуточный экзамен № 2 (ПЭ № 2)
Применяется автоматизированный контроль – выбор правильного ответа на представленный вопрос. Всего вопросов от 10 до 12.
Необходимыми условиями допуска к ПЭ-2 являются:
1) выполнение плана практических занятий;
2) выполнение и защита:
– лабораторных работ;
– индивидуального расчетного задания;
3) самостоятельная работа.
3.12 Основные понятия и термины
Абсолютный покой – состояние, при котором жидкость неподвижна относительно стенок сосуда, покоящегося относительно Земли.
Автомодельный режим движения – зона, в которой коэффициент потерь на трение практически перестает зависеть от критерия Рейнольдса и определяется лишь шероховатостью стенок труб.
Вязкий подслой – область в турбулентном потоке жидкости, где изменение средней скорости определяется значением кинематической вязкости и практически линейно, как и в ламинарном потоке; при этом n >> nт.
Вязкость – свойство жидкости сопротивляться сдвигающим усилиям; молекулярный механизм переноса импульса.
Вязкость динамическая характеризует сопротивление жидкости смещению ее слоев и является одним из основных физических свойств жидкости.
Вязкость кинематическая – отношение динамической вязкости к плотности жидкости.
Вязкость турбулентная nт – вязкость, которая в отличие от молекулярной, зависит от всех параметров, характеризующих турбулентность, в том числе и от осредненной скорости; nт >>n.
Гидравлическое моделирование аппарата заключается в изучении движения потоков на «холодных» моделях (то есть в отсутствие тепло- и массопереноса), имеющих основные размеры моделируемых аппаратов, но изготовленных из более дешевых материалов. Как правило, эксперименты на таких моделях осуществляют не при рабочих, а при более низких температурах, и не с рабочими, а с более удобными для испытаний веществами (воздух, вода и другие) Применяется для выбора модели аппарата и определения ее параметров (n, PeЭ).
Гидродинамический напор – сумма статического, динамического напоров, нивелирной высоты и потерянного напора:
Н = z + р/rg + w2/2g + hп; полная удельная энергия жидкости, выраженная в метрах столба перемещаемой среды.
Гидростатика – раздел гидравлики, рассматривающий законы равновесия жидкостей в состоянии покоя.
Гидростатический (пьезометрический) напор – (р/rg) – энергия, приходящаяся на единицу веса жидкости; характеризует удельную потенциальную энергию давления.
Гладкое течение – зона, в которой l зависит лишь от критерия Рейнольдса; вязкий подслой перекрывает выступы шероховатости.
Давление – свойство жидкости, возникающее под действием поверхностных и массовых сил; удельная (приходящаяся на единицу площади) нормальная сила р [Па].
Движущая сила гидродинамического процесса – разность давлений между двумя точками или сечениями аппарата.
Диссипация энергии – переход части энергии в тепло.
Дифференциальная функция распределения времени пребывания частиц в аппарате – зависимость концентрации С от времени t, то есть С(t), при импульсном вводе индикатора.
Диффузионная модель – основой ее является модель идеального вытеснения, осложненная обратным перемешиванием, наличие которого описывается формальным законом диффузии:
= - w 
+ DL
,где DL – коэффициент продольной диффузии.
Живое сечение потока – поверхность, проведенная в потоке нормально к направлению движения элементарных струек.
Жидкость – все вещества, обладающие текучестью при приложении к ним самых незначительных сил сдвига.
Зона стабилизации – зона, в которой ламинарный режим течения наступает не сразу при входе жидкости в трубу, а на расстоянии от входного сечения Lст. Длина участка стабилизации может быть определена по формуле
Lст = 0,029 × d × Re.
Идеальная жидкость – жидкость, которая абсолютно несжимаема под действием давления, не изменяет плотности при изменении температуры и не обладает вязкостью.
Изотропная среда – среда, в которой физические свойства в любом направлении проявляются количественно одинаково.
Интегральная функция распределения времени – характеризует долю индикатора, вышедшего из аппарата за время от 0 до произвольного момента t, то есть F(t) при ступенчатом вводе индикатора.
Коэффициент гидравлических сопротивлений показывает, какую часть от скоростного напора, подсчитанного по средней скорости потока, составляют потери на трение для участка трубы длиной l.
Коэффициент продольной диффузии DL характеризует перемешивание потока в направлении его движения и учитывает молекулярную и турбулентную диффузию, а также неравномерность поля скоростей.
Кривые отклика – график изменения концентрации трассера (индикатора) во времени на выходе из аппарата.
Ламинарный режим – режим, при котором все частицы жидкости перемещаются по параллельным траекториям в направлении движения потока.
Массовые силы – силы, действующие по всему объёму жидкости и приложенные к каждой её частице (силы тяжести и инерции и другие)
Массовый расход – масса жидкости, протекающая через какое-либо сечение потока в единицу времени. [М] = [w´s´r] = [кг/с].
Масштаб турбулентности – глубина проникновения вихрей до разрушения (то есть пространственное протяжение элементов турбулентности), которая зависит от степени развития турбулентности в потоке или ее масштаба.
Материальный баланс – баланс, который составляют по закону сохранения массы, согласно которому масса поступающих веществ должна быть равна массе веществ, получаемых в результате проведения процесса, то есть без учета потерь:
SGн = SGк ,
где SGн – количество исходного вещества;
SGк – количество конечных продуктов.
Местные сопротивления – элементы (участки каналов), в которых имеет место резкое или постепенное изменение размеров и конфигурации канала или его направления, вызывающие изменение скорости потока по величине, направлению или по величине и направлению одновременно.
Модель идеального вытеснения (МИВ) – частицы потока движутся параллельно друг другу с одинаковой скоростью, поперечное и продольное перемешивание частиц отсутствует. Описывается уравнением: ¶с/¶t = - w¶с/¶х.
Модель идеального смешения (МИС) – аппарат, который предполагает постоянство состава (параметра) жидкости во всех точках его рабочего объема; следовательно, такой же состав (параметр) будет иметь жидкость и на выходе из аппарата. Описывается уравнением:
с = е -t
где t - приведенное время пребывания частиц потока в аппарате.
Объемный расход – объём жидкости, протекающий через
какое-либо сечение потока в единицу времени. [Q] = [w´s] = [м3/с].
Оптимальная скорость потока – скорость потока в трубах,
которая соответствует минимуму годовых затрат на амортизацию и ремонт трубопровода и его эксплуатацию. В практических расчетах: для жидкости 0,5–3 м/с; для газов 15–20 м/с; для пара 15–25 м/с.
Оптимальный диаметр трубопровода – диаметр, учитывающий противоречивое влияние скорости на величину общих годовых затрат, выбирается на основе технико-экономического расчета, то есть диаметр, который соответствует минимуму общих годовых затрат.
Относительный покой – состояние, при котором жидкость покоится относительно стенок сосуда, движущегося с постоянным ускорением относительно Земли.
Параметр диффузионной модели – критерий Пекле – безразмерный комплекс величин, выражаемый соотношением:
Ре = wl/DL,
где DL –коэффициент продольной диффузии,
l – длина или высота аппарата.
Параметр ячеечной модели – число n таких ячеек, на которые нужно мысленно разбить аппарат, чтобы получить реально достигаемую в нем степень перемешивания потока.
Поверхностные силы – силы, действующие на поверхность жидкости и пропорциональные ей (силы вязкости и давления и другие).
Поверхность уровня – поверхность в объёме жидкости, во всех точках которой одинаковое давление.
Пограничный слой – пристеночная область, в которой происходит переход турбулентного движения в ламинарное.