АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Основные определения

Капельно-жидкое и газообразное состояние вещества. Вещество в жидком состоянии характеризуется почти неограниченной подвиж­ностью частиц и почти полным отсутствием сопротивления разрыву или изменению формы.

Различают капельно-жидкое и газообразное состояния вещества. К а п е л ь н о-ж и д к и м называется состояние, отличающееся почти полной несжимаемостью тела и весьма малой его температурной расши­ряемостью; плотность капельно-жидких тел остается почти неизменной, не зависящей от давления и температуры.

На9борот, газообразное состояние характеризуется весьма значительной сжимаемостью и сравнительно большим коэффициентом объемного расширения вещества; поэтому с изменением температуры и давления плотность газов изменяется в широких пределах. Движение газов происходит по законам, аналогичным законам для капельных жид­костей, но до тех пор, пока скорость газового потока не достигнет опре­деленного предела, а именно скорости звука.

При рассмотрении ряда теоретических вопросов, касающихся со­стояния покоя и движения жидких тел, в гидравлике оперируют с так называемой идеальнойжидкость ю—абсолютно не сжимаемой под действием давления, не изменяющей своего объема с изменением тем­пературы и не обладающей силами внутреннего трения частиц. «Идеаль­ная жидкость» обладает постоянной плотностью, а коэффициенты

Температурного расширения и внутреннего трения ее принимаются рав - / ными нулю.

Удельный вес. Вес единицы объема жидкости или газа называют их удельным весом (у).

Обозначим: G—вес жидкости или газа в кгс\ V—объем жидкости или газа в м3.

Тогда размерность удельного веса найдем из равенства

G = JV

Откуда

М = [■£■] = [* (1-1)

Удельный вес выражают не только в технических единицах (кгс/м3),. но также и в других единицах: кгс/дм3, гс/см3, тс/м3. Зависимость между отдельными единицами удельного веса выражается следующим образом:

1000 кгс/м3 = 1 кгс/дм3 = 981 дн/см3

Практически для технических расчетов, не требующих особой точ­ности, принимая свойства жидкостей аддитивными, можно удельные веса растворов, так же как и смесей газов, определять по формуле

Трас. = 0,01 (та 4- г2а2 +-...+ y„aj (1—2)

Где Ylf ї2, ... y„—УД - вес компонентов смеси;

Alf а2, ... ап—процентное содержание компонентов в смеси.

Плотность. Массу единицы объема жидкости или газа называют их плотностью и обозначают через р. Размерность плотности находят из равенства

M = PV

От к уда

[pi = i^l lHJ м8

Подставив значение пг —— (где g—ускорение силы тяжести в м/сек2), получим

__ Jn____ _G_____ JV

Р— у — gV — gV

Или

= = (і—З)

Сжимаемость. Уменьшение объема жидкости при повышении давле­ния на ее поверхность на 1 am называют коэффициентом сжа­тия. Этот коэффициент равен для воды (44-^-47) • 10-6 и для бензола 82- Ю-6.

Считая капельные жидкости практически несжимаемыми, можно в дальнейшем при всех выводах принимать, что плотность их и удельный вес с изменением давления не изменяются.

Газы и пары, в отличие от капельно-жидких тел, обладают большой сжимаемостью, вследствие чего их плотность и удельный вес изменяются в зависимости от температуры и от давления. Объем идеальных газов

Изменяется с изменением температуры и давления согласно уравнению состояния

Pv = RT

Где р—давление газа в кгс/м2;

V—уд. объем газа в мг1кгс\

848

R—газовая постоянная, равная-^ (М—молекулярный вес газа);

Т—температура газа в °К.

Давление. Давление жидкости, приходящееся на единицу поверх­ности, называют удельным давлением. Если Р—сила, дей­ствующая на поверхность жидкости, F—площадь поверхности и р—удель­ное давление, то

Р

Р = - рг кгс/м2 (1—4)

Удельное давление измеряют в атмосферах (am), миллиметрах ртут­ного столба (мм рт. ст.), в метрах или миллиметрах водяного столба (м вод. ст. или мм вод. ст.). Различают атмосферы физическую и техни­ческую. Физическая атмосфера соответствует давлению столба ртути вы­сотой 760 мм при 0°С или давлению столба воды высотой 10,33 м при 4°С и равна давлению 1,033 кгс на 1 см2 поверхности. В технике для удобства вычислений принимают так называемую техническую атмосферу, равную давлению 1 кгс на 1 см2 поверхности или 981 ООО дин.

Таким образом, между единицами давления существует зависи­мость:

1 Am физическая = 760 мм рт. ст. = 10,33 м вод. ст. = 1,033 кгс/см2; 1 Am техническая = 735,6 мм рт. ст. = 10 м вод. ст. = 1 кгс/см2.

Приборы, служащие для измерения давления жидкостей и газов в трубопроводах и сосудах (манометры), обычно показывают разность между абсолютным давлением внутри сосуда и давлением атмосферы. Это давление называют и з б ы т о ч н ы м и выражают в ати. Абсолют - _нве-дав#ениег (в атмосферах) равно избыточному плюс барометрическое давление (обычно 1 am) и выражается в ата.