Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W 3-4 1 Siła wiatru Wiatr opływa budynek Dla uproszczenia zakładamy, że wiatr wieje poziomo! Wiatr.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W 3-4 1 Siła wiatru Wiatr opływa budynek Dla uproszczenia zakładamy, że wiatr wieje poziomo! Wiatr."— Zapis prezentacji:

1 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Siła wiatru Wiatr opływa budynek Dla uproszczenia zakładamy, że wiatr wieje poziomo! Wiatr działa siłą na budynek. Oddziaływanie to jest spowodowane naprężeniami na powierzchni budynku związanymi z siłą tarcia powietrza o ściany. Oddziaływanie z budynkiem powoduje, że powietrze traci część pędu, a więc pęd powietrza po stronie zawietrznej jest mniejszy niż po stronie nawietrznej. Tę różnicę łatwiej zmierzyć, niż siłę działającą na budynek. Z różnicy pędów można obliczyć siłę Zakładamy, że nie ma opływu w pionie, jak na rysunkach poniżej Obszar kontrolny Widok z góry wiatru wiejącego wokół budynku i działającego na budynek siłą

2 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Obszar kontrolny Siła wiatru Brzegi obszaru kontrolnego stanowią: - dwie linie prądu - dwa przekroje poprzeczne ( i ) Nie ma przepływu masy przez powierzchnie boczne, bo są to LINIE PRĄDU, a więc linie, do których prędkość jest w każdym punkcie styczna Zatem zachowanie masy wymaga: Stan stacjonarny Siła reakcji budynku na powietrze daleko od budynku ciśnienie jednorodne wiatr poziomy Uwaga: Siła nie zależy od wyboru Gdy zwiększamy, to maleje, bo, są prędkościami średnimi Widok z góry wiatru wiejącego wokół budynku i działającego na budynek siłą

3 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Siła wiatru Oddziaływanie wiatru na dach budynku W zależności od kierunku wiatru zwrot działającej siły może być różny (podciśnienie lub nadciśnienie)

4 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Równanie Bernoulliego Bilans masy i pędu dla cylindra, którego oś jest linią prądu, a przekrój poprzeczny jest mały Zachowanie masy Zachowanie pędu Jeśli jest stałe na liniach prądu, to w stacjonarnym przepływie płynu nielepkiego

5 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Przepływ w zwężce Zachowanie masy: Prawo Bernoulliego: (przepływ poziomy, więc możemy pominąć grawitację) Zwężka na końcu rury odprowadzającej ścieki do otwartego zbiornika wodnego. Zadanie: 1. Obliczyć ciśnienie wlotowe, które zapewni odpowiednią prędkość wylotową gwarantującą właściwe mieszanie ścieków z wodą w zbiorniku 2. Obliczyć siłę działającą na zwężkę, aby zaprojektować właściwe mocowanie

6 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Ilustracje prawa Bernoulliego Piłeczka w odwróconym lejkuRozpylacz Przyciąganie płytki Flettner rotator

7 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Równanie stanu Gęstość każdego płynu zależy od ciśnienia i temperatury Dla wody zależność gęstości od ciśnienia (w stałej temperaturze) jest bardzo mała i można ją pominąć. Wodę uznajemy za nieściśliwą. Zmianę gęstości z temperaturą nazywamy rozszerzalnością cieplną (thermal expansion) Lokalny poziom wody w oceanie zależy od gęstości wody W tropikach jest nieco wyższy niż w obszarach chłodniejszych Z tego powodu zmienia się też sezonowo

8 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Wahania poziomu wody w oceanie

9 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Rozszerzalność cieplna Zakres temperatur z jakimi mamy do czynienia w fizyce środowiska jest na ogół na tyle mały, że zależność gęstości od temperatury jest w przybliżeniu liniowa Typowe wartości: amazon.com

10 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Material Fractional expansion per degree C x10^-6 Fractional expansion per degree F x10^-6 Glass, ordinary95 Glass, pyrex42.2 Quartz, fused Aluminum2413 Brass1911 Copper179.4 Iron126.7 Steel137.2 Platinum95 Tungsten Gold147.8 Silver1810 Rozszerzalność cieplna Współczynnik rozszerzalności cieplnej w temperaturze 20 o C

11 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Tabela właściwości wody: Kalkulator właściwości fizycznych płynów woda glikol glikol 30% glikol 50% powietrze dwutlenek węgla argon hel azot gęstość lepkość dynamiczna lepkość kinematyczna ciepło właściwe przewodnictwo cieplne liczba Prandtla współczynnik dyfuzji cieplnej współczynnik rozszerzalności cieplnej Kalkulator wielkości fizycznych bardzo wielu substancji Kalkulator wielkości fizycznych bardzo wielu substancji (1 atm, 25 o C)

12 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Zachowanie energii PRZYBLIŻENIA (zwykle prawdziwe dla przepływów spotykanych w fizyce środowiska): pomijamy ogrzewanie płynu wynikające z zamiany energii kinetycznej ruchu na ciepło na skutek tarcia związanego z lepkością pomijamy ogrzewanie (chłodzenie) płynu związane ze sprężaniem (rozprężaniem) w pełni usprawiedliwione dla wody, zwykle nieźle spełnione dla powietrza przedział temperatur jest niewielki przepływ ciepła wskutek dyfuzji molekularnej jest dużo mniejszy niż unoszenie Prawdziwe dla gazu doskonałego, dla innych płynów spełnione w przybliżeniu W języku angielskim wielkość nazywa się czasem heat content, co na polski tłumaczyłoby się jako zawarte ciepło. Spotyka się też oznaczenie Tej nazwy i oznaczenia należy unikać, bo jest myląca, a z punktu widzenia termodynamiki – błędna. Wartość bierzemy z tablic lub z Kalkulatora

13 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Zachowanie energii Entalpia, w ogólności, nie jest wielkością zachowaną. Jednak w typowych problemach fizyki środowiska, kiedy spełnione są założenia, i, jest ona w przybliżeniu zachowana. Można napisać dla niej równanie bilansu, takie jak dla masy, czy pędu Za podstawiamy (w równaniu bilansu koncentracja musi być na jednostkę objętości) Jeśli mało się zmienia i jest bliskie stałej wartości oraz jest niemal stałe, to Jeśli brak źródeł ciepła, to w stanie stacjonarnym: PRZYBLIŻENIE !!

14 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Ciepło właściwe Specific Heat Capacities Table Values are at Room Temperature and Atmospheric Pressure unless otherwise stated. Substance J/kg/ o C or J/kg/K cal/g/ o C or cal/g/K Water (0 o C to 100 o C) Methyl Alcohol Ice (-10 o C to 0 o C) Steam (100 o C) Benzene Wood (typical) Soil (typical) Air (50 o C) Aluminum Marble Glass (typical) Iron/Steel Copper Silver Mercury Gold Lead Ciepło właściwe na jednostkę masy Na jednostkę masy woda ma ponad czterokrotnie większą pojemność cieplną niż powietrze. Na jednostkę objętości ten stosunek wynosi ok : 1 Woda ma znacznie większą pojemność cieplną niż, na przykład, metale !!

15 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Chłodzenie elektrowni Elektrownia używa wody wodę z pobliskiej rzeki do chłodzenia. Ilość ciepła jakiej trzeba się pozbyć w obiegu chłodzącym wynosi Przepływ wody w rzece wynosi a jej temperatura (powyżej elektrowni) wynosi. Przyjmując, że woda pobierana z rzeki nie powinna być podgrzewana do temperatury wyższej niż oblicz ile wody należy pobierać z rzeki. Oblicz jaka będzie temperatura wody w rzece poniżej elektrowni, czyli o ile stopni podniesie się temperatura wody w rzece w wyniku zrzutu wody z obiegu chłodzącego. (powiększ) Trudności z poborem wody Lewa część pokryta silikonem – małże odpadają +0.9 C

16 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Pytania i zadania

17 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W Pytania i zadania


Pobierz ppt "Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W 3-4 1 Siła wiatru Wiatr opływa budynek Dla uproszczenia zakładamy, że wiatr wieje poziomo! Wiatr."

Podobne prezentacje


Reklamy Google