PYTANIA EGZAMINACYJNE 1 PUNKT

1. Wymień operacje jednostkowe.

• operacje dynamiczne (mechaniczne)

• przepływ płynów

• opadanie cząstek ciał stałych w płynach

• filtracja

• mieszanie

• operacje cieplne

• ruch ciepła przez przewodzenie, promieniowanie i konwekcję

• przenikanie ciepła

• stężanie roztworów w aparatach wyparnych

• operacje dyfuzyjne

• ogólne prawa dyfuzyjnego ruchu masy

• destylacja

• rektyfikacja

• absorpcja

• nawilżanie i suszenie powietrza

• ekstrakcja

• suszenie

2. Co to są operacje jednostkowe?

Podstawowe etapy o charakterze fizycznym lub fizykochemicznym, w których nie występują reakcje chemiczne, jakie można wyróżnić w procesie technologicznym. Każda z nich ma zdefiniowany i przewidywalny wpływ na przetwarzany surowiec, a ich przebieg może być opisany fizycznie i matematycznie.

3. Wymień części składowe procesu technologicznego.

• operacje jednostkowe

• procesy bio-/chemiczne (zjawiska, których istotę stanowi przemiana jednych substancji (substratów) w inne, o odmiennych własnościach (produkty))

4. Co jest przedmiotem mechaniki płynów?

Prawa rządzące spoczynkiem (statyka płynów) i ruchem (dynamika) płynów. Dla cieczy wyróżnia się hydromechanikę, a w niej hydrostatykę i hydrodynamikę. Natomiast gazy podlegają aeromechanice, czyli aerostatyce i aerodynamice.

Ponieważ siły masowe w gazach są bardzo małe statykę płynów utożsamia się ze statyką cieczy.

5. Co to są płyny?

Ciała, których cząsteczki odznaczają się duża ruchliwością, co umożliwia dowolną zmianę postaci geometrycznej płynu wywołanej znikomo małymi siłami.

dzieli się je na:

• ciecze - mają określoną, samoistną objętość i swobodną powierzchnię, oraz powierzchniową błonę o ustalonym napięciu powierzchniowym

• gazy - ściśliwe, bez samoistnej powierzchni swobodnej i objętości, wypełniają samorzutnie cała dostępną przestrzeń

6. Jakie znasz uproszczone modele cieczy i gazów?

• płyn doskonały - nieściśliwy i nielepki

• ciecz rzeczywista lub gaz płynący z umiarkowanymi prędkościami - nieściśliwy i lepki

• gaz płynący z dużymi prędkościami (podlegający prawom dynamiki gazów) - ściśliwy i nielepki

• gaz rzeczywisty - ściśliwy i lepki

7. Scharakteryzuj gaz doskonały.

• spełnia prawa Boyle'a-Mariotte'a, Gay-Lussaca-Charlesa, równanie stanu gazu Clapeyrona

• składa się z cząsteczek doskonale sprężystych, będących materialnymi punktami, między którymi nie występują siły międzycząsteczkowe

8. Scharakteryzuj ciecz doskonałą.

• doskonale nieściśliwa

• pozbawiona lepkości - cząsteczki cieczy są idealnie ruchliwe, nie istnieją pomiędzy nimi żadne siły

• pozbawiona sprężystości - nie stawia żadnego oporu przy rozciąganiu i rozrywaniu wzdłuż dowolnie dużych powierzchni

• pozbawiona rozszerzalności cieplnej - nie zmienia objętości pod wpływem temperatury, posiada więc stałą gęstość, niezależną od warunków zewnętrznych

9. Wyjaśnij istotę koncepcji kontinuum.

Materia składa się z pojedynczych cząsteczek, atomów lub jonów, znajdujących się w ciągłym ruchu. Aby w pełni opisać zachowanie dowolnej substancji powinno się opisać zachowanie wszystkich cząsteczek tej substancji..

Z praktycznego punktu widzenia jest to niemożliwe oraz niepotrzebne, ponieważ istotne są nie ruchy cząsteczek materii, tylko efekty tych ruchów, takie jak temperatura, ciśnienie, prędkość.

Efekty te wynikają z uśrednienia bardzo dużej liczby ruchów cząsteczek - zatem stosując ujęcie makroskopowe w mechanice płynów posługuje się koncepcją ośrodka ciągłego czyli kontinuum, który umożliwia określenie właściwości makroskopowych płynu jako funkcji przestrzeni oraz czasu.

Można przyjąć, że gaz, traktowany jako ośrodek ciągły, składa się nie z molekuł, ale z przylegających do siebie elementów mających kształt np. kostki prostopadłościanu o objętości różniczkowej
.

10. Wyjaśnij pojęcie elementu płynu.

Objętość o rozmiarach dużo mniejszych od rozmiaru naczynia, przewodu lub opływanego ciała stałego, a jednocześnie o rozmiarach dużo większych od długości swobodnych dróg międzycząsteczkowych - najmniejszy element płynu posiadający wszystkie własności makroskopowe bryły cieczy.

11. Jakie siły działają w płynach?

• masowe - wywierane na każdy element masy płynu zawartej wewnątrz objętości V przez zewnętrzne pole sił

• ciążenia (ciężar płynu)

• bezwładności (inercji)

• odśrodkowe wywołane ruchem naczynia z płynem

• powierzchniowe - działają z zewnątrz na powierzchnię płynu w obszarze objętości V

• tarcia

• parcie hydrostatyczne

12. Co jest przedmiotem statyki płynów.

Prawa, którym podlegają płyny w spoczynku (w stanie równowagi, gdy wypadkowa wszystkich sił działających na dowolną cząsteczkę płynu jest równa zeru).

w operacjach jednostkowych szersze zastosowanie mają:

• prawo Eulera - o niezależności wartości ciśnienia od orientacji elementu powierzchniowego, na który to ciśnienie działa

• prawo Pascala - o równomiernym rozchodzeniu się ciśnienia w płynach we wszystkich kierunkach

• prawo Archimedesa - o wielkości siły wyporu, działającej na ciała zanurzone w płynie

13. Wyjaśnij pojęcia: podciśnienie, nadciśnienie i ciśnienie absolutne.

podciśnienie - różnica między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem atmosferycznym w przypadku, gdy jest ono mniejsze od bezwzględnego

nadciśnienie - różnica między ciśnieniem bezwzględnym a ciśnieniem atmosferycznym w przypadku, gdy jest ono większe od bezwzględnego

ciśnienie absolutne - określone względem próżni

14. Czym zajmuje się dynamika płynów?

• badaniem przejawów ruchu płynu

• badaniem zależności zachodzących między ciśnieniem występującym w różnych punktach masy płynu a położeniem tych punktów oraz prędkością z jaką płyn porusza się przez te punkty

15. Co to jest lepkość?

Zdolność płynu do przenoszenia naprężeń stycznych przy przemieszczaniu się elementów płynu z różnymi prędkościami. Powstające przy tym siły są styczne do kierunku ruchu i noszą nazwę sił stycznych lub oporu tarcia.

16. Omów równanie Darcy-Weisbacha.

Dla cieczy rzeczywistej spadek ciśnienia związany z oporami liniowymi jest proporcjonalny do długości przewodu
, gęstości cieczy
, energii kinetycznej jednostki masy płynącej cieczy
i odwrotnie proporcjonalny do średnicy
.

17. Opisz współczynnik oporów miejscowych.

Zależy od kształtu przewodu lub charakteru elementu wywołującego opór lokalny.

Występuje we wzorze na straty miejscowe (opory lokalne):

Przy obliczaniu sumarycznych oporów miejscowych (np. zagięcie, zawór, zwężenie, rozszerzenie przewodu) podlega sumowaniu.

18. Wyjaśnij pojęcie długości zastępczej przewodu dla oporów lokalnych.

Długość rury prostoosiowej, w której straty ciśnienia płynu są takie same jak przy przepływie przez dany opór miejscowy. Zależy nie tylko od charakteru oporu miejscowego, ale także od średnicy przewodu.

19. Do czego służą zwężki pomiarowe?

pomiaru natężenia lub prędkości przepływu płynu w przewodach rurowych

20. Wyjaśnij pojęcia: sferyczność cząstek i czynnik kształtu.

sferyczność cząstek - stosunek powierzchni kuli o objętości równej objętości cząstki do powierzchni cząstki

czynnik kształtu - odwrotność sferyczności

8

---