Đang tải... (xem toàn văn)
Các công thức trong cơ lưu chất giúp cho việc giải các bài tập và trong các đề thi dễ dàng. Tóm tắt lại các kiến thức cần thiết, sinh viên có thể dựa vào đó ứng dụng trong thực tế. Chủ yếu trong lĩnh vực Kỹ thuật Hóa học
PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CƠ LƯU CHẤT CHƯƠNG MỞ ĐẦU – CÁC KHÁI NIỆM Trạng thái vật chất mang tính chảy tính liên tục gọi lưu chất, chất khí chất lỏng lưu chất tồn tự nhiên Chúng thể tính biến dạng lớn, điểm vật chất lưu chất môi trường liên tục Giữa chúng chỗ trống dứt quãng, nghĩa có phân bố liên tục vật chất số vật lý CÁC TÍNH CHẤT CỦA LƯU CHẤT 1.1 Tính có khối lượng riêng: ký hiệu ρ, thứ nguyên [ML-3] Khối lượng riêng lưu chất phụ thuộc vào nhiệt độ Tra cứu bảng số Đặc biệt chất khí tính khối lượng riêng theo công thức: M 273.P kg ρ= ; (1 - 1) 22,4 T.P0 m Trong đó: M - Khối lượng phân tử chất khí; kg kmol T, P - Nhiệt độ áp suất điểm xét; 0K; P0 - Áp suất khí 2730K; N m2 N m2 Nếu lưu chất hỗn hợp gồm nhiều thành phần, khối lượng riêng hỗn hợp tính theo: + Hỗn hợp chất lỏng: ρ =∑ xi (1 – 2a) ρi xi, ρi : Phần khối lượng cấu tử i khối lượng riêng cấu tử i hỗn hợp; kg/m3 + Hỗn hợp chất khí: ρ = ∑ a i ρi (1 – 2b) ai, ρi : Phần thể tích cấu tử i khối lượng riêng cấu tử i hỗn hợp; kg/m3 x 1− x + Hỗn hợp chất lỏng rắn khí rắn: = + (1 – 2c) ρ ρr ρ x: Phần trăm khối lượng pha rắn hỗn hợp; % ρr : Khối lượng riêng pha rắn (pha phân tán) hỗn hợp; kg/m3 ρ : Khối lượng riêng pha liên tục hỗn hợp; kg/m3 1.2 Tính có trọng lượng riêng – ký hiệu γ, thứ nguyên [FL-3] γ = ρg ; N (1 – 3) m3 12 1.3 Tính bị nén lưu chất – ký hiệu β Biểu thị hệ số nén thể tích: β = − dv Vdp V: Thể tích lưu chất: m3 N P: Áp suất nén: m2 Chú ý: Đối với chất lỏng hệ số nén nhỏ nên ta xem không bị nén, với chất khí hệ số nén lớn nên ta coi chất khí lưu chất bị nén 1.4 Tính mao dẫn – Biểu thị sức căng bề mặt lưu chất Ttd N ; A m Ttd: Thế tự lớp bề mặt lưu chất; N.m A: Tiết diện bề mặt tiếp xúc; m2 σ= 1.5 Độ nhớt lưu chất Theo định luật ma sát Newton, hai lớp lưu chất chuyển động chúng có lực ma sát, ta có: du F = µ.A ; N (1 – 4) dn Trong đó: F: Lực ma sát; N A: Diện tích tiếp xúc lớp lưu chất kề nhau; m2 du : Gradien vận tốc theo phương chuyển động: s dn Từ ta có hai loại độ nhớt: • Độ nhớt động lực (hay độ nhớt tuyệt đối) – Ký hiệu µ, thứ nguyên [M.L-1T-1] N S = 1Poa (Viết tắt P) 10 m N - 10 − S = 1centiPoa (Viết tắt cP) m • Độ nhớt động học (hay độ nhớt tương đối) – Ký hiệu ν, thứ nguyên [L2.T-1] 13 µ m2 ν= ; ρ s (1 – 5) cm = 1Stock (Viết tắt St) s −6 m = 1centiStock (viết tắt cSt) - 10 s Giá trị độ nhớt tra theo đồ thị bảng số( xem TL[7]), phụ thuộc vào nhiệt độ Ngoài độ nhớt hỗn hợp chất lỏng tính theo công thức N lg µ = ∑ a i lg µ i ; S (1 - 5a) m a Hoặc = ∑ i µ µi -1 Và hỗn hợp chất khí tính theo công t hức gần N M µ= ; 2S aM ∑ iµ i m i kg M: Khối lượng phân tử hỗn hợp; kmol kg Mi: Khối lượng phân tử cấu tử i; kmol ai: Phần thể tích cấu tử i hỗn hợp 14 (1 – 5b) BÀI TẬP Bài Tìm khối lượng riêng NH3 lỏng 20 oC ? Cách giải kg Tra bảng – trang – T1- [7] ta có ρ = 610 m3 Bài Tìm khối lượng riêng H2O 20 oC 70 oC Cách giải Tra bảng 1.5 trang 11 – T1- [7] Ta có: kg ρ20 = 998,23 m3 ρ70 = 977,81 kg m3 Bài Tìm khối lượng riêng dung dịch HCl – H2O 40 oC nồng độ 22% Cách giải Tra bảng 1.12 trang 17 – T1- [7] Ta có: ρ = 1,0986 kg m3 Bài Tìm độ nhớt động lực nước 10 oC 60 oC Cách giải Tra bảng 1.102 trang 94 – T1 – [7] Ta có: N µ10 = 1,308.10-3 S m µ60 = 0,4688.10-3 N S m2 Bài Chuyển đổi từ độ nhớt động lực sang độ nhớt động học nước 60 oC Cách giải kg Tra bảng 1.5 trang 11 – T1 – [7] ta có: ρ = 983,24 tra bảng 1.102 trang 95 m – T1 – [7] có: µ60 = 0,4688 N S m2 Từ công thức (1 – 5) ta có ν = 0,4688 983,24 = 0,47.10 - ; 15 m2 s CÂU HỎI ÔN TẬP Định nghĩa lưu chất? Thế khối lượng riêng trọng lượng riêng lưu chất? Độ nhớt động lực gì? Độ nhớt động học gì? Phương pháp tra cứu khối lượng riêng độ nhớt? Phương pháp chuyển đổi từ độ nhớt động lực độ nhớt động học? Phương pháp tính độ nhớt hỗn hợp? 16 ... [M.L-1T -1] N S = 1Poa (Viết tắt P) 10 m N - 10 − S = 1centiPoa (Viết tắt cP) m • Độ nhớt động học (hay độ nhớt tương đối) – Ký hiệu ν, thứ nguyên [L2.T -1] 13 µ m2 ν= ; ρ s (1 – 5) cm = 1Stock... giải kg Tra bảng 1. 5 trang 11 – T1 – [7] ta có: ρ = 983,24 tra bảng 1. 102 trang 95 m – T1 – [7] có: µ60 = 0,4688 N S m2 Từ công thức (1 – 5) ta có ν = 0,4688 983,24 = 0,47 .10 - ; 15 m2 s CÂU HỎI... = 1, 0986 kg m3 Bài Tìm độ nhớt động lực nước 10 oC 60 oC Cách giải Tra bảng 1. 102 trang 94 – T1 – [7] Ta có: N 10 = 1, 308 .10 -3 S m µ60 = 0,4688 .10 -3 N S m2 Bài Chuyển đổi từ độ nhớt động lực