Zdieľam:
Darcyho zákon Čo sa skladá z experimentu a aplikácií
Darcyho zákon Slúži na opis prúdenia tekutiny cez pórovité materiály. Zákon bol odvodený ako univerzalizácia platná pre výpočet prietoku vody pomocou pieskových filtrov. Bol získaný z niekoľkých experimentov, ktoré vykonal francúzsky inžinier Henry Darcy v hrubom piesku s jemným štrkom z rieky Saona.
Hoci časom bol podrobený úpravám, zákon formulovaný Darcy z jeho experimentov je vedeckým základom súčasnej hydrológie. Pre jeho výskum použil Darcy zariadenie veľmi podobné permeametrom, ktoré sa v súčasnosti používajú vo väčšine laboratórií vo fluidnom výskume.
V súčasnej dobe je zákon široko používaný v takých oblastiach, ako sú inžinierstvo, hydrogeológia a ropný priemysel.
index
- 1 Z čoho sa skladá??
- 1.1 Posúdenie Darcyho zákona
- 1.2 Obmedzenia
- 1.3 Platnosť
- 2 Darcyho experiment
- 2.1 Permeameter
- 3 Aplikácie
- 4 Odkazy
Z čoho sa skladá??
Vo svojej najjednoduchšej forme je matematické vyjadrenie Darcyho zákona nasledovné:
Q = K = A Δh / AL
V tomto výraze Q je prietok a K je konštanta známa ako koeficient priepustnosti Darcy (konštanta, ktorá závisí ako na materiáli, tak aj na vlastnostiach tekutiny, ktorá cez ňu prechádza)..
Okrem toho A je plocha prierezu, ΔL je vzdialenosť medzi dvoma bodmi vzorky a Δh je potenciálny rozdiel medzi týmito dvoma rovnakými bodmi.
Správnejšie vyjadrenie zákona by bolo:
q = - K ∙ (dh / dl)
V tejto rovnici q = Q / A alebo prietoku na sekciu, K je hydraulická vodivosť a dh / dl je hydraulický gradient.
Úvahy o Darcyho zákone
V čase založenia Darcyho zákona sa berie do úvahy rad úvah na poréznom médiu aj na tekutine:
- Tekutina nie je stlačiteľná.
- Porézne médium, ktoré preteká kvapalinou, je homogénne.
- Prietok je lineárny.
- Tok tekutiny je izotermický.
- Tekutina nereaguje nikdy s poréznym médiom, ktoré prechádza.
obmedzenia
Môžete v podstate zvážiť dve základné obmedzenia Darcyho zákona.
- V prvom rade skutočnosť, že konštanta K nezávisí výlučne od porézneho média, pretože jeho hodnota závisí aj od tekutiny, ktorá cez ňu prechádza..
- Po druhé, nelineárny vzťah medzi prietokom a hydraulickým gradientom, ktorý sa stane, ak konštanta má veľmi nízku hodnotu alebo ak sú rýchlosti veľmi vysoké.
platnosť
Vo všeobecnosti sa predpokladá, že zákon odvodený zo zákona Darcy je uplatniteľný na toky vody cez pórovité médiá, ako je to v prípade pôd, v ktorých je laminárny prúd..
Pravdou je, že neskoršie diela iných výskumníkov umožnili potvrdiť, že zákon Darcy si zachováva platnosť pre väčšinu typov tekutín prúdiacich cez podlahy..
Je však dôležité mať na pamäti, že pre úniky kvapalín pri veľmi vysokých rýchlostiach a plynoch pri veľmi nízkych rýchlostiach už Darcyho zákon neplatí.
Darcyho experiment
Francúzsky inžinier Henry Darcy bol jedným z najdôležitejších prekurzorov rozvoja mestskej dodávky pitnej vody.
Bol zodpovedný za štúdium vodovodnej siete francúzskeho mesta Dijon. Zrejme by medzi jeho zodpovednosti mala patriť aj príprava filtrov na čistenie vody; toto ho pravdepodobne viedlo k preskúmaniu prúdenia vody cez pieskové lôžka.
Výsledky jeho štúdií o tejto téme sa objavili ako príloha k správe, ktorú prezentoval v sieti distribúcie vody v meste Dijon; Práve v týchto prílohách sa objavil výraz toho, čo sa neskôr skončilo ako Darcyov zákon..
Pravdou je, že sa ich vyšetrovanie ukázalo ako také dôležité, že odvtedy sú považované za základ všetkých následných štúdií o tokoch podzemných vôd a vedeckého základu pre štúdium priepustnosti kvapalín..
Avšak hodnota práce Henryho Darcyho sa neobmedzuje na jeho vyšetrovanie. Henry Darcy je tiež uznávaný, pretože jeho úsilie umožnilo Dijon byť druhým európskym mestom po Ríme, aby mal kompletnú sieť zásobovania vodou. Táto sieť dosiahla každé poschodie každého domu vo francúzskom meste.
Permeameter
Zariadenie navrhnuté Darcym pre jeho experimenty je základom súčasných permeametrov. Permeametre sa používajú na stanovenie priepustnosti rôznych materiálov pred prechodom tekutiny.
Všeobecne sa skladajú z nádoby naplnenej piesočnatým materiálom s konštantne určeným úsekom, ktorým prúdi prúd vody.
Prietok vody má svoj pôvod v nádrži na vodu, v ktorej je hladina vody konštantná. Výstup, ktorý je umiestnený na druhom konci zásobníka, pozostáva z kohútika, ktorým je konštantný prietok.
Aspoň dve merania výšky vodného stĺpca sú vedené pozdĺž dráhy tekutiny, aby sa poznala priepustnosť materiálu.
aplikácie
Darcyho zákon je v súčasnosti široko používaný v stavebníctve, poľnohospodárstve a ropnom priemysle; a samozrejme v hydrogeológii.
Týmto spôsobom je jedným z najrelevantnejších uplatnení zákona Darcy získať prúd vody cez vodonosné vrstvy.
Čo sa týka ropného priemyslu, Darcyho zákon sa používa aj na opis tokov ropy, vody a plynu cez ložiská ropy.
referencie
- Darcyho zákon (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 23. apríla 2018, z en.wikipedia.org.
- Henry Darcy (n.d.). Vo Wikipédii. Získané dňa 23. apríla 2018 z adresy es.wikipedia.org.
- Zákon Darcy (n.d.). Vo Wikipédii. Získané dňa 23. apríla 2018 z adresy es.wikipedia.org.
- Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paríž: Dalmont.
- Arora, K. R. (1989). Mechanika zemín a základy inžinierstva. Štandardní vlastníci.