Darcyjev zakon iz čega se sastoji, eksperiment i primjene



Darcyjev zakon Služi za opisivanje protoka tekućine kroz porozne materijale. Zakon je izveden kao univerzalizacija koja se primjenjuje na izračun protoka vode pomoću pješčanih filtera. Dobiven je iz nekoliko pokusa koje je proveo francuski inženjer Henry Darcy u krupnom pijesku s finim šljunkom iz rijeke Saona..

Iako je s vremenom bio podvrgnut modifikacijama, zakon koji je Darcy formulirao iz njegovih eksperimenata znanstvena je osnova trenutne hidrologije. Za svoje istraživanje Darcy je koristio uređaj vrlo sličan permeametrima koji se trenutno koriste u većini laboratorija u istraživanju tekućina.

Trenutno se zakon široko koristi u područjima kao što su inženjering, hidrogeologija i naftna industrija.

indeks

  • 1 Od čega se sastoji??
    • 1.1 Razmatranja Darcynog zakona
    • 1.2 Ograničenja
    • 1.3 Valjanost
  • 2 Darcyjev eksperiment
    • 2.1 Permeameter
  • 3 Aplikacije
  • 4 Reference

Od čega se sastoji??

U svom najjednostavnijem obliku, matematički izraz Darcyjevog zakona je sljedeći:

Q = K ∙ A Δ /h / ΔL

U ovom izrazu Q je protok i K je konstanta poznata kao koeficijent permeabilnosti Darcyja (konstanta koja ovisi kako o materijalu, tako io svojstvima tekućine koja prolazi kroz nju).

Osim toga, A je površina poprečnog presjeka, ΔL je udaljenost između dvije točke uzorka i Δh je razlika potencijala između tih dviju istih točaka..

Točniji izraz zakona bio bi:

q = - K (dh / dl)

U toj jednadžbi q = Q / A ili protok po sekciji, K je hidraulička provodljivost, a dh / dl je hidraulički gradijent.

Razmatranja Darcynog zakona

U vrijeme utvrđivanja Darcyjeva zakona, uzima se u obzir niz razmatranja, i na poroznom mediju i na tekućini:

- Tekućina nije stlačiva.

- Porozni medij koji teče kroz fluid je homogen.

- Protok je linearan.

- Protok tekućine je izotermičan.

- Tekućina ne reagira u bilo kojem trenutku s poroznim medijem koji prolazi.

ograničenja

U osnovi možete razmotriti dva temeljna ograničenja Darcynog zakona.

- Na prvom mjestu, činjenica da konstanta K ne ovisi isključivo o poroznom mediju, jer njegova vrijednost ovisi io tekućini koja prolazi kroz nju..

- Drugo, nelinearni odnos između protoka i hidrauličkog gradijenta, koji se događa ako konstanta ima vrlo malu vrijednost ili ako su brzine vrlo visoke.

vrijednost

Općenito se smatra da je zakon koji je donio Darcy primjenjiv na vodene tokove kroz porozne medije, kao što je slučaj s tlima, u kojima postoji laminarni protok.

Istina je da su kasniji radovi drugih istraživača dopustili da potvrde da Zakon Darcyja zadržava svoju valjanost za većinu vrsta tekućina koje prolaze kroz podove.

Međutim, važno je imati na umu da za propuštanje tekućina pri vrlo visokim brzinama i plinovima pri vrlo malim brzinama, Darcyev zakon više nije primjenjiv..

Darcyev eksperiment

Francuski inženjer Henry Darcy bio je jedan od najvažnijih preteča razvoja gradske opskrbe pitkom vodom.

Bio je odgovoran za proučavanje vodovodne mreže francuskog grada Dijona. Očigledno, među njegovim odgovornostima treba biti i dizajn filtera za pročišćavanje vode; to je ono što ga je vjerojatno navelo da istraži vodene tokove kroz pješčane stijene.

Rezultati njegovih studija na tu temu objavljeni su kao dodatak izvješću koje je predstavio na distribucijskoj mreži vode grada Dijona; U tim aneksima pojavio se izraz onoga što se kasnije nazvalo Darcyjevim zakonom..

Istina je da su se njihova istraživanja pokazala tako važnima da se od tada smatraju i temeljima svih naknadnih istraživanja tokova podzemnih voda i znanstvene osnove za proučavanje propusnosti tekućina..

Međutim, vrijednost djela Henryja Darcyja nije ograničena samo na njegova istraživanja. Henry Darcy je također prepoznat jer je njegov trud omogućio Dijonu da bude drugi europski grad, nakon Rima, da ima potpunu mrežu opskrbe vodom. Ta je mreža dopirala do svakog kata svake kuće u francuskom gradu.

Permeameter

Uređaj koji je Darcy osmislio za svoje pokuse temelj je trenutnih permeametara. Permeametri se koriste za određivanje propusnosti različitih materijala prije prolaska tekućine.

Općenito se sastoje od spremnika ispunjenog pješčanim materijalom s konstantno određenim dijelom kroz koji cirkulira protok vode.

Protok vode ima svoj izvor u spremniku vode u kojem je razina vode konstantna. Izlaz koji se nalazi na drugom kraju spremnika sastoji se od slavine kroz koju se odvija konstantan protok.

Najmanje dva mjerenja visine vodenog stupca uzimaju se duž putanje fluida kako bi se znala propusnost materijala.

aplikacije

Darcyjev zakon trenutno se široko koristi u građevinarstvu, poljoprivrednom inženjerstvu i naftnoj industriji; i, naravno, u hidrogeologiji.

Na taj način, jedna od najvažnijih primjena Zakona o Darcyju je dobivanje protoka vode kroz vodonosnike.

Što se tiče naftne industrije, Darcyjev se zakon također koristi za opisivanje tokova nafte, vode i plina preko naftnih ležišta.

reference

  1. Darcyjev zakon (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 23. travnja 2018. s en.wikipedia.org.
  2. Henry Darcy (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 23. travnja 2018. s es.wikipedia.org.
  3. Zakon Darcyja (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 23. travnja 2018. s es.wikipedia.org.
  4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la Ville de Dijon. Paris: Dalmont.
  5. Arora, K. R. (1989). Mehanika tla i temeljno inženjerstvo. Standardni izdavači.