Darcyjev zakon Kaj vsebuje, eksperiment in aplikacije



The Darcyjev zakon Služi za opis tekočih tekočin skozi porozne materiale. Zakon je bil izpeljan kot univerzalizacija, ki se uporablja za izračun pretoka vode s pomočjo peščenih filtrov. Dobili smo ga iz nekaj poskusov, ki jih je izvedel francoski inženir Henry Darcy v grobem pesku z drobnim gramozom iz reke Saone..

Čeprav je bil sčasoma podvržen spremembam, je zakon, ki ga je Darcy oblikoval iz njegovih poskusov, znanstvena osnova trenutne hidrologije. Za svoje raziskave je Darcy uporabil napravo, ki je zelo podobna permeametrom, ki se trenutno uporabljajo v večini laboratorijev pri raziskavah tekočin.

Trenutno se zakon široko uporablja na področjih, kot so inženiring, hidrogeologija in naftna industrija.

Indeks

  • 1 Kaj vsebuje??
    • 1.1 Premisleki o Darcyjevem zakonu
    • 1.2 Omejitve
    • 1.3 Veljavnost
  • 2 Darcyjev eksperiment
    • 2.1 Permeameter
  • 3 Aplikacije
  • 4 Reference

Od česa je sestavljen??

V najpreprostejši obliki je matematični izraz Darcyjevega zakona naslednji:

Q = K ∙ A ∙ /h / ΔL

V tem izrazu je Q pretok in K je konstanta, znana kot koeficient prepustnosti Darcyja (konstanta, ki je odvisna od materiala in lastnosti tekočine, ki gre skozi).

Poleg tega je A območje preseka, ΔL je razdalja med dvema točkama vzorca in Δh je potencialna razlika med tema dvema točkama..

Bolj pravilen izraz zakona bi bil:

q = - K ∙ (dh / dl)

V tej enačbi q = Q / A ali pretok na odsek, K je hidravlična prevodnost, dh / dl pa je hidravlični gradient.

Premisleki o Darcyjevem zakonu

V času uveljavitve Darcyjevega zakona se upošteva vrsta pomislekov, tako na poroznem mediju kot na tekočini:

- Tekočina ni stisljiva.

- Porozni medij, ki teče skozi tekočino, je homogen.

- Pretok je linearen.

- Tok tekočine je izotermičen.

- Tekočina ne reagira kadarkoli s poroznim medijem, ki gre skozi.

Omejitve

V bistvu lahko upoštevate dve temeljni omejitvi Darcyjevega zakona.

- Prvič, dejstvo, da konstanta K ni odvisna samo od porozne snovi, saj je njena vrednost odvisna tudi od tekočine, ki gre skozi..

- Drugič, nelinearno razmerje med pretokom in hidravličnim gradientom, ki se zgodi, če konstanta ima zelo nizko vrednost ali če so hitrosti zelo visoke..

Veljavnost

Na splošno velja, da je zakon, ki ga je Darcy sklenil, uporaben za vodne tokove skozi porozne snovi, kot je to pri tleh, v katerih je laminarni tok.

Resnica je, da so kasnejša dela drugih raziskovalcev potrdila, da zakon Darcy ohranja svojo veljavo za večino vrst tekočin, ki tečejo skozi tla..

Vendar pa je treba upoštevati, da za uhajanje tekočin pri zelo visokih hitrostih in plinih pri zelo nizkih hitrostih zakon Darcy ne velja več..

Darcyjev eksperiment

Francoski inženir Henry Darcy je bil eden najpomembnejših predhodnikov razvoja mestne pitne vode.

Bil je odgovoren za preučevanje vodovodnega omrežja francoskega mesta Dijon. Očitno mora biti med njegovimi odgovornostmi tudi oblikovanje filtrov za prečiščevanje vode; to je tisto, kar ga je verjetno pripeljalo do preiskovanja vodnih tokov skozi pesek.

Rezultati njegovih študij na to temo so bili objavljeni kot priloga k poročilu, ki ga je predstavil na vodovodnem omrežju mesta Dijon; V teh prilogah se je pojavil izraz tega, kar se je kasneje končalo imenovano Darcyjev zakon..

Dejstvo je, da so se njihove preiskave izkazale za tako pomembne, da se od takrat štejejo za osnovo vseh nadaljnjih študij o tokovih podzemne vode in znanstvene podlage za proučevanje prepustnosti tekočin..

Vendar vrednost dela Henryja Darcyja ni omejena na njegove preiskave. Henry Darcy je priznan tudi zato, ker je njegovo prizadevanje Dijonu omogočilo, da je po Rimu drugo evropsko mesto, ki ima popolno mrežo oskrbe z vodo. Ta mreža je dosegla vsako nadstropje vsake hiše v francoskem mestu.

Permeameter

Naprava, ki jo je za svoje poskuse razvil Darcy, je osnova trenutnih permeametrov. Permeametri se uporabljajo za določanje prepustnosti različnih materialov pred prehodom tekočine.

Na splošno so sestavljeni iz posode, napolnjene s peščenim materialom s konstantno določenim odsekom, skozi katerega kroži pretok vode.

Pretok vode izvira iz rezervoarja za vodo, v katerem je vodostaj konstanten. Izhod, ki se nahaja na drugem koncu posode, je sestavljen iz pipe, skozi katero poteka konstanten pretok.

Vzemimo vsaj dve meritvi višine vodnega stebra vzdolž poti tekočine, da bi poznali prepustnost materiala.

Aplikacije

Darcyjev zakon se trenutno pogosto uporablja v gradbeništvu, kmetijskem inženirstvu in naftni industriji; in seveda v hidrogeologiji.

Na ta način je ena od najpomembnejših uporab zakona Darcyja pridobivanje pretoka vode skozi vodonosnike.

Kar zadeva naftno industrijo, se Darcyjev zakon uporablja tudi za opis pretoka nafte, vode in plina preko naftnih nahajališč.

Reference

  1. Darcyjev zakon (št.). V Wikipediji. Pridobljeno 23. aprila 2018, z en.wikipedia.org.
  2. Henry Darcy (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 23. aprila 2018 s strani es.wikipedia.org.
  3. Zakon Darcy (št.). V Wikipediji. Pridobljeno 23. aprila 2018 s strani es.wikipedia.org.
  4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la Ville de Dijon. Pariz: Dalmont.
  5. Arora, K. R. (1989). Mehanika tal in temeljni inženiring. Standardni založniki.