Процеси та апарати промислових технологій

де Ртерт — сила тертя;

F — площа поверхні шару; d® A®

— ~ градієнт швидкості;

dn An

ц — динамічний коефіцієнт в'язкості; ю — швидкість шару рідини; dn — відстань між двома шарами по нормалі. Цей вираз можна записати в іншій формі:

(1.21а)

де тсд — напруга здвигу або сила тертя на одиницю площі, Па.

Напруга внутрішнього тертя тзд, яка виникає між шарами рідини при її течії, прямо пропорційна градієнту швидкості по нормалі.

У розрахунках часто використовують кінематичний коефіцієнт в'язкості (кінематичну в'язкість):

Динамічний коефіцієнт в'язкості для газів ц при температурах, відмінних від 0°С, розраховують за формулою:

де ц1 — динамічний коефіцієнт в'язкості при 0°С; T — температура, К;

C — TOnst Сатерленда, яка залежить від властивостей газу (наприклад, для повітря C = 124, для водню C = 73, для аміаку C = 626).

Для розбавлених суспензій динамічний коефіцієнт в'язкості цс визначають за емпіричними формулами, залежно від вмісту твердої фази Ств (з об'ємом):

а) при Ств < 10 %, ц = Цр (1 + 2,5ф);

б) при Ств < 30 %,, цс = цр 0,59 ,

(0,77 -ф)2

де цр — динамічний коефіцієнт чистої рідини;

Ф — об'ємна частка (доля) твердої фази в суспензії.

Швидкість і витрати рідини

Розглянемо рух рідини по трубі постійного перетину. Кількість рідини, яка протікає через поперечний перетин потоку за одиницю часу, називають витратою рідини. Розрізняють об'ємну витрату, яку вимірюють, наприклад, у м3/с або м3/год і масову витрату, яку вимірюють у кг/с, кг/год.

У різних точках поперечного перетину потоку швидкість часток рідини різна. Біля осі труби швидкість максимальна, а по мірі наближення до стінок вона зменшується. У розрахунках звичайно використовують фіктивну середню швидкість. Ця швидкість ю (м/с) виражається співвідношенням об'ємної витрати рідини Vc (м3/с) до площі поперечного перетину S (м2) потоку

ю = Vc / S, (1.22)

звідки об'ємна витрата Vc = ю^

Масова витрата M визначається добутком:

M = pюS, (1.22a)

де p — щільність рідини.

Величина pю являє собою масову швидкість рідини (кг/м2с)

W = pю. (1.23)

Наведені основні характеристики руху рідин належать до їх переміщення у каналах з перетином будь-якої форми.

Гідравлічний радіус і еквівалентний діаметр

При русі рідини через площу поперечного перетину будь-якої форми, яка відрізняється від круглої, як розрахунок лінійного розміру, приймають гідравлічний радіус або еквівалентний діаметр.

Під гідравлічним радіусом гг (м) розуміють відношення площі вільного перетину трубопроводу або каналу, через який протікає рідина, до змоченого периметра:

де S — площа перетину потоку рідини, м2; П — змочений периметр, м.

Для круглої труби з внутрішнім діаметром d, тобто площею

_ nd2 .

вільного перетину S = при суцільному заповненні його ріди-

ною П = rnd, звідки гідравлічний радіус