To Predavanje 02 Osobine Fluida

7/25/2019 To Predavanje 02 Osobine Fluida

1/39

TEHNOLOKE

OPERACIJE

Predavanje 2


2/39

Agregatna stanja - faze

http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.png
http://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/15/Water-elpot-transparent-3D-balls.pnghttp://hr.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Watermolecule.png


3/39

Vazduh, voda, mleko, voni sok, krv ... - gasovi i tenosti

Tri agregatna stanja:

vrsto - stalan oblik izapremina

Teno - (manje-vie)stalan oblik i zapremina

Gasovito - ni stalan oblik

ni stalna zapremina

Dijagram promene agregatnih stanjahttp://sh.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Phase-diag.svg
http://sh.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Phase-diag.svghttp://sh.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Phase-diag.svghttp://sh.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Phase-diag.svghttp://sh.wikipedia.org/wiki/Datoteka:Phase-diag.svghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_3//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/30/Phase-diag.svg


4/39

vrsto stanje

Atomi se nalaze relativno blizu

Sile (privlaneili odbojne) dozvoljavaju atomima samo da oscilirajuoko ravnotenihpoloajaali ne i da menjaju mesto na kome senalaze

Veze (slineelastinimoprugama koje povezuju atome) isteuse isabijaju ali ne kidaju

Zato se materija u vrstomagregatnom stanju malo deformie, a

nakon prestanka dejstva sila moese vratiti u prethodni oblik

Kristalna struktura natrijum-hlorida


5/39

Teno stanje

Molekuli se, kao u vrstomstanju, nalaze relativno blizu jednidrugima, ali mogu da se pomeraju kroz tenost - menjaju susede

Tenost seopire sabijanju, ali moelako da se deformie tj.promeni oblik (tenostnema otpornost na deformacije uvrtanja) -teku

Meumolekularnesile su samo privlane, nedozvoljavajumolekulima da lako napuste tenost

Kada se nauu sudu, poprimaju njegov oblik i formira se slobodna

povrina


6/39

Gasovito stanje

Molekuli su udaljeni jedni od drugih

Sile koje deluju izmeunjih su slabe, osim u sudarima

Usled toga neotporni su na deformacije smicanja -mogu da teku, ali i da se komprimuju

Iz otvorenog suda izlaze

http://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQ
http://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQhttp://www.google.com/search?q=molecules+in+gas&hl=en&biw=1603&bih=759&prmd=imvns&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=gOCNTvfEJ8H64QTGztXEAQ&ved=0CFMQsAQ


7/39

Fluidi

Uglavnom se malo deformiu

Ne vraajuse u prethodni oblik

Mogu dateku

Fluid - stanje materije u kome ona moe da tee i menjaoblik i zapreminu pod dejstvom sila

Krem, sladoled? vrstoagregatno stanje? Kada se zagreje slojevi tekujedan preko drugog - ponaase kao

tenost

Stanje supstance zavisi od uslovapod kojima se nalazi !!!


8/39

Fluidi

Sile mogu da deformiutelo na sledeenaine:- Komprimovanje

- Istezanje

- Uvrtanje

Fluidi su tenosti i gasovi, a njihov zajedniki naziv ukazuje nazajednike osobine. Razlikuju se, pre svega, po stiljivosti, jergasovi imaju veustiljivostod tenostikada se naupod dejstvomsila

Mehanika fluida:

- Statika

- Dinamika


9/39

Statika fluida

Stanje fluida koji se ne kree odreeno je njegovom gustinomistatikim pritiskom.

Fluid uvek vri pritisak na zidove suda u kome se nalazi.

S1 S2

F1 F2

p1 p2


10/39

Gustina- definisana je kao masajedininezapremine

Gustina nestiljivih fluida se ne menja, ali zato se menja gustinastiljivihfluida. Prema tome, gustina stiljivihgasova proporcionalnaje pritisku.

V

m

3m

kg

Sastojak Gustina, kg/m3 Proizvod Gustina, kg/m3

Glukoza 1560 Sveevoe 865-1067

Saharoza 1590 Smrznuto voe 625-801

Skrob 1500 Sveepovre 801-1095

Celuloza 1270-1610 Smrznuto povre 561-977

Proteini 1400 Sveariba 967

Masti 900-950 Smrznuta riba 1056

So 2160 Meso (spec. gustina) 1,07

Limunska kiselina 1540 Led (0 C) 916

Voda 1000 Led (-20 C) 948


11/39

Pritisak u bilo kojoj taki fluida (tenosti ili gasa) zavisi odpovrinskihi masenih sila

Pritisak u fluidima u stanju mirovanja uvek je

pod pravim uglom na zidove

Jedna ista sila primenjena na razliitepovrineima razliitefekat

Pritisak - odnos normalne sile i povrinena koju je primenjena sila

S

Fp

2m

NPa


12/39

Paskalov zakon

Pritisak kojim se deluje na tenost prenosi se ravnomerno poitavoj zapremini tenosti u sudu

Na Paskalovom zakonu zasniva se rad hidrauline prese

2

2

1

1

S

F

S

F


13/39

Promena pritiska sa dubinom

Pritisak deluje na sve povrine

Voda (ronioci): na svakih 10 mraste za po 1 atmosferu Atmosferski pritisak: opada sa visinom (znaajnoza planinarenje i

let aviona)

Zakljuci: Pritisak zavisi od dubine

Brese menja u vodi nego u vazduhu Ima veze sa gustinom fluida


14/39

Posledica je teinafluida - dno posude nosi celu teinu

S

gmp

Vm

hSm

S

ghSp

hgp


15/39

paskal bartehnika

atmosfera

standardna

atmosfera

torr

(mmHg)

funta sile po

etvornom palcu

1 Pa 1N/m = 10-5

bar 10,197106

at 9,8692106

atm 7,5006103

torr 145,04106

psi

1 bar = 100 000 Pa 106din/cm 1,0197 at 0,98692 atm 750,06 torr 14,504 psi

1 at = 98 066,5 Pa = 0,980665 bar 1 kp/cm 0,96784 atm 735,56 torr 14,223 psi

1 atm = 101 325 Pa = 1,01325 bar 1,0332 at 101 325 Pa = 760 torr 14,696 psi

1 torr 133,322 Pa 1,3332103

bar 1,3595103

at 1,3158103

atm 1 mmHg 19,337103

psi

1 psi 6894,76 Pa 68,948103

bar 70,307103

at 68,046103

atm 51,715 torr 1 lbf/in


16/39

Viskozitet - rezultat unutranjeg trenja u fluidu, pa se i meri silomtrenja koja se javlja pri kretanju

Viskozniji fluidi daju vei otpor pri kretanju Tenosti su viskoznije od gasova

Maseni protok - masa fluida koji u jedinici vremena protie kroz bilokoji popreni presek cevi ili kanala

t

mm

s

kg

Dinamika fluida

Pomeranje slojeva fluida


17/39

Zapreminski protok - zapremina fluida koji u jedinici vremena protiekroz bilo koji popreni presek cevi ili kanala.

Takoe je jednak proizvodu povrine poprenog preseka cevi ilikanala S(m2) i srednje brzine strujanja ws(ms

-1)

s

m3

SwSt

lSV

s

m3

tVV


18/39

Primer 1:

Potronja vode maine u industriji je 20 m3na mesenom nivou (30 dana).

Izraunati:- zapreminski protok vode u m3/s- maseni protok vode u kg/s(gustina vode 1000 kg/m3)

maseni protok vode 00771,0

t

mm

s

kg

zapreminski protok vode

sm

3

61071,7

tVV

Reenje:


19/39

Jednaina kontinuiteta

Pri proticanju fluida, krozsvaki popreni presek voda(cevovoda), mora daprotekne ista koliina fluida

u jedinici vremena !!!

Jednainakontinuiteta -brzina fluida je veatamogde je presek cevi manji

Fluid se ubrzava u pravcusuenjacevi - u tom smerudeluje sila - tamo je pritisakmanji

11 lSV 22 lSV

twl 11 twl 22

2211 wSwS


20/39

Bernoulli-jevajednaina

- Fluid se ubrzava kada teekroz tesan kanal

- Raste brzina - raste i kinetikaenergija

- Promena energije znaida se vri rad


21/39


22/39

Bernoulli-jevajednaina

Bernoulli-jeva jednainaprikazuje odnos izmeu:

visine, brzine, pritiskai gustinetenostiu kretanju.

Ona kae da je u sluaju stabilnog strujanja nestiljive tenosti, beztrenja, ukupna energija tenostijednaka du svih preseka;porastom brzine tenostipada njen statiki pritisak i obratno

12

222

2

211

122

fg

w

g

pz

g

w

g

pz

za idealnu tenost

122222

22111

122

fgw

gpz

gw

gpz

za realnu tenost

g

p

g

ppf

2112

0


23/39

Granini sloj


24/39

Taka turbulencijexul


25/39

Zavisnost toka fluida kroz cev na granini sloj(od ulaza u cev do potpuno razvijenog toka fluida)

Re05,00

d

xul

50400

d

xul


26/39

Reynolds-ov broj

SS wxwx

Re

x- karakteristina duina (m)ws- brzina fluda (m

.s-1)

- gustina fluida (kg.

m-3

)- (apsolutni) viskozitet fluida (N .s .m-2ili Pa .s)- kinematski viskozitet fluida, definisan kao =/(m2 .s-1)

Ozborn Rejnolds, engleski fiziar


27/39
http://sr.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BB%D0%B8%D0%BA%D0%B0:Ogled.svg


28/39

Dimenzionisanje cevovoda

Ako se cevovod predimenzionie poveavaju se trokovi njegovemontae. Ako se poddimenzioniepoveavase pad pritiska.

Prekomerni pad pritiska ima za posledicu vei troakrada pumpe. Tose izbegava dimenzionisanjem cevi (odnos protok brzina se uzima uobzir), a potvruje se proraunima (uzima se u obzir brzina fluida,Reynolds-ovi brojevi, faktori trenja).

Vrlo velike brzine fluida skrauju vek trajanja cevovoda, uzkontaminaciju procesnih fluida metalima.Male brzine fluida mogu imati za posledicu neeljeno naseljavanjemikroorganizmima.

- koeficijent podunog trenja

Eksperimentalni rezultati pokazuju da je za veinu homogenih tenostistrujanje laminarno ako je Re < 2100. Onda je:

Re

64


29/39

Naprave za obustavljanje ipodeavanje protoka fluida

Protok kroz cevi se obustavlja i podeava:- Ventilima- Preklopkama- Zasunima

- Slavinama

Ove naprave treba da:- nepropusno zatvore vod- tomanje menjaju smer strujanja fluida- lako se iste- zauzimaju tomanje mesta- lako se ugraujuu cevovode


30/39

Ventili

Ventili se dele na:

- Ventile za cevovode- Automatske ventile (u pumpama i kompresorima)- Ventile koji se pokreu posebnim mehanizmom (u motorima sa

unutranjimsagorevanjem i parnim mainama)- Posebne ventile (sigurnosni, povratni, redukcioni)

Proticanje se obustavlja tanjirastom ploom.Pri obrtanju tokau smeru kazaljke na satuobrese vreteno a sa njim zajedno i ploaprema seditu. Kada ploadotakne sedite,proticanje se obustavlja.

Zaptivne povrineventila mogu biti:ravnekupaste

kuglaste


31/39

Preklopke

Zasuni

Slavine


32/39

Manometar

Druga vrsta istrumenatakoriste injenicuda fluidi imaju

pritisak usled teine

U cev - manometar

Pritisak sa obe strane mora dase uravnotei, inaefluid tee

hgp

Merai pritiska


33/39

Pritisak u sistemu veiodatmosferskog

Pritisak u sistemu manji odatmosferskog


34/39

Merenje pritiska

Aneroid

Koriste osobinu da se pritisakkroz fluide prenosi bez gubitka

Istrumenti mogu da bududovoljno udaljeni od sistemau kome mere pritisak


35/39

Relativno kretanje fluida i tela

Sluajeviu praksi

Strujanju fluida oko nepominihtela Kretanje tela razliitogoblika kroz miran fluid

Industrija mesa - rashlaivanje ivotinjskihtrupova vazdunomstrujomili dimljenje proizvoda (fluid se kreeoko nepominihtela)

Industrija mleka - razdvajanje faza (taloenje estica u fluidu,centrifugiranje, izdvajanje mlenemasti iz mleka)


36/39

Primer 2:

U fluidu izdvojimo element fluida u obliku valjka na koji delujenadpritisak od 400 kPa.

Izraunati:nadpritisak u metrima vodenog stuba ako je gustina vode 1000 kg/m3,nadpritisak u metrima ivinog stuba ako je gustina ive 13600 kg/m3,apsolutni pritisak koji deluje na element fluida ako je atmosferskipritisak 101,3 kPa.


37/39

Reenje:

nadpritisak u metrima vodenog stuba:

= 40,78 mV.S.

nadpritisak u metrima ivinog stuba:

= 3 mHg.S.

apsolutni pritisak: p= 400 + 101,3 = 501,3 kPa

1360081,9

10400 3

h

100081,9

10400 3

h


38/39

Primer 3:

Koliki je maksimalni nadpritisak vode koji se meri pomou piezometraako je visina stuba tenosti u piezometrijskoj cevi 1 m?

Reenje:

Izrauna se manometarski pritisak, ako je gustina vode = 1000 kg/m3i visina stuba tenosti u piezometrijskoj cevi od take B je h= 1 m:

PahgpmB31081,9181,91000


39/39

Primer 4:

Piezometar u obliku U cevi koristi se za merenje nadpritiska fluidagustine = 800 kg/m3. Gustina ive u U cevi je 13600 kg/m3. Izvrenasu dva oitavanja i to:h1= 0,4 mi h2= 0,8 m,h1= 0,1 mi h2= - 0,3 m.

Izraunati manometarski pritisak?

Reenje:za prvo oitavanje:

za drugo oitavanje:

kPahghgpmB 594,1034,081,98008,081,913600120

kPahghgpmB 81,401,081,98003,081,913600120

Documents

To Predavanje 02 Osobine Fluida