HIDRODINAMIKAI MŰVELETEK Készítette: Varga István VEGYÉSZETI-ÉLELMISZERIPARI KÖZÉPISKOLA CSÓKA varga.i@neobee.net

Azokat a műveleteket, amelyek sebességét a hidrodinamika törvényei határozzák meg, hidrodinamikai műveleteknek nevezzük. A hidrodinamika törvényeivel és gyakorlati alkalmazásával az ÁRAMLÁSTAN foglalkozik, amely két fő részre osztható: Hidrosztatikára (a nyugalmi állapotú fluidum egyensúlyi törvényszerűségeit tárgyalja) és Hidrodinamikára, amely a mozgó fluidum tulajdonságaival foglalkozik.

A fluidum fogalma Az áramlástanban célszerű a folyadékoknak, gázoknak, gőzöknek közös elnevezést adni, ez a fluidum vagy rövidebben fluid.

Az ideális fluidum Ideálisnak tekinthetünk egy fluidumot, ha gyakorlatilag: Összenyomhatatlan, nem viszkózus, azaz nincs belső súrlódása és a sűrűsége nem változik a hőmérséklet változásával.

A reális fluidumok egyes fizikai tulajdonságai A gyakorlatban csak reális fluidumok léteznek. A reális fluidumok fontosabb tulajdonságai a következők: Sűrűség; Nyomás; Viszkozitás; Felületi feszültség.

Sűrűség A fluidumok egységnyi térfogatában levő tömeget, sűrűségnek nevezzük. A folyadékok sűrűsége nagyobb, mint a gázoké és gőzöké.

A gázok sűrűsége az ideális gáztörvényből számítható ki: R = 8,314 [ kJ / kmol K ] – egyetemes gázállandó

A nyomás A fluidum nyomást gyakorol a tárolóedény, csővezeték falára és bármilyen belemerülő test felszínére.

Hidrosztatikus nyomás alatt a folyadékoszlop nyomását értjük, amely egyenesen arányos az: edényben levő folyadék magasságával ( h ) és súlyával ( G ):

p0 G = ρ · g p h

A nyomás definíciójából következik, hogy SI-egysége N/m2. Ha 1 négyzetméter felületre 1 Newton erő hat, akkor a nyomás 1 Pascallal egyenlő. A műszaki gyakorlatban a nyomást gyakran bar-ban, fizikai atmoszférában (atm), vagy technikai atmoszférában (at) szokás kifejezni.

1 fizikai atmoszféra (1 atm) = 760 mm Hg oszlop = 101300 N/m2 1 bar = 105 Pa 1 fizikai atmoszféra (1 atm) = 760 mm Hg oszlop = 101300 N/m2 1 technikai atmoszféra (1 at) = 735,6 mm Hg oszlop = 1 kp/cm2 = 98100 N/m2 1 kp = 9,81 N (Newton)

A viszkozitás A fluidumnak azt a tulajdonságát, hogy ellenállást tanúsít a részecskék egymás közti relatív elmozdulása során keletkezett erőhatásokkal szemben, viszkozitásnak nevezzük. a viszkozitást az a belső súrlódási erő fejezi ki, amely fellép két folyadékréteg közt, egymás mellett történő elmozdulásukkor.

Megkülönböztetünk: abszolút, dinamikus és kinematikus viszkozitást.

A gyakorlatban a fluidum viszkozitását a kinematikai viszkozitási tényezővel vagy kinematikai viszkozitással fejezik ki, ami a dinamikus viszkozitás és a fluidum sűrűségének a hányadosa: A folyadékok viszkozitása a hőmérséklet növekedésével jelentősen csökken, a gázok viszkozitása viszont növekszik.

A felületi feszültség a hőmérséklet növelésével csökken. A felületi feszültség (σ) a fluidumok érintkezési határfelületének egységnyi hosszán működő erő. A felületi feszültség a hőmérséklet növelésével csökken.