Darcyův zákon Co se skládá z experimentu a aplikací

Darcyho zákon Slouží k popisu proudění tekutiny porézními materiály. Zákon byl odvozen jako univerzalizace platná pro výpočet průtoku vody pomocí pískových filtrů. Byl získán z několika experimentů provedených francouzským inženýrem Henrym Darcym v hrubém písku s jemným štěrkem ze řeky Saona.

Ačkoli časem to bylo podrobeno změnám, zákon formulovaný Darcy od jeho experimentů je vědecký základ současné hydrologie. Pro jeho výzkum Darcy používal zařízení velmi podobné permeameters, které jsou současně používány ve většině laboratoří v tekutém výzkumu.

V současné době je zákon široce používán v oblastech, jako je inženýrství, hydrogeologie a ropný průmysl.

Index

• 1 Z čeho se skládá??
  • 1.1 Úvahy o Darcyho zákoně
  • 1.2 Omezení
  • 1.3 Platnost
• 2 Darcyho experiment
  • 2.1 Permeameter
• 3 Aplikace
• 4 Odkazy

Z čeho se skládá??

Ve své nejjednodušší podobě je matematické vyjádření Darcyho zákona následující:

Q = K ∙ A ∙h / AL

V tomto výrazu Q je tok a K je konstanta známá jako koeficient propustnosti Darcy (konstanta, která závisí jak na materiálu, tak na vlastnostech tekutiny, která jím prochází).

A je navíc plocha průřezu, ΔL je vzdálenost mezi dvěma body vzorku a Δh je potenciální rozdíl mezi těmito dvěma stejnými body.

Správnější vyjádření zákona by bylo:

q = - K ∙ (dh / dl)

V této rovnici q = Q / A nebo průtoku na sekci, K je hydraulická vodivost a dh / dl je hydraulický gradient.

Úvahy o Darcyho zákoně

V době založení Darcyho zákona se bere v úvahu řada úvah, a to jak na porézním médiu, tak na tekutině:

- Tekutina není stlačitelná.

- Porézní médium, které protéká kapalinou, je homogenní.

- Průtok je lineární.

- Tok tekutiny je izotermický.

- Tekutina nereaguje kdykoliv s porézním médiem, které prochází.

Omezení

V zásadě můžete zvážit dvě základní omezení Darcyho zákona.

- Především skutečnost, že konstanta K nezávisí pouze na porézním médiu, protože její hodnota závisí také na tekutině, která jím prochází..

- Za druhé, nelineární vztah mezi průtokem a hydraulickým gradientem, který se stane, když konstanta má velmi nízkou hodnotu nebo pokud jsou rychlosti velmi vysoké.

Platnost

Obecně se má za to, že právo odvozené společností Darcy je použitelné na proudění vody porézními médii, jako je tomu v případě půd, ve kterých je laminární proudění..

Pravdou je, že pozdější práce jiných výzkumníků umožnily potvrdit, že zákon Darcy zachovává platnost většiny typů tekutin proudících podlahami..

Je však důležité mít na paměti, že pro úniky kapalin při velmi vysokých rychlostech a plynech při velmi nízkých rychlostech již Darcyho zákon neplatí.

Darcyho experiment

Francouzský inženýr Henry Darcy byl jedním z nejdůležitějších předchůdců rozvoje zásobování městskou pitnou vodou.

Byl zodpovědný za studium vodovodní sítě francouzského města Dijon. Mezi jeho povinnosti by zřejmě měla patřit i konstrukce filtrů na čištění vody; toto bylo pravděpodobně to vedlo jej, aby prozkoumal toky vody přes pískové postele.

Výsledky jeho studií na toto téma se objevily jako příloha ke zprávě, kterou představil v síti distribuce vody města Dijon; Právě v těchto přílohách se objevil výraz toho, co se později stalo, že se nazývá Darcyův zákon..

Pravdou je, že se jejich vyšetřování ukázalo být tak důležité, že od té doby jsou považovány za základ všech následných studií o tocích podzemních vod a vědeckého základu pro studium propustnosti kapalin..

Nicméně hodnota práce Henryho Darcyho není omezena na jeho vyšetřování. Henry Darcy je také rozpoznán protože jeho úsilí dovolilo Dijon být druhé evropské město, po Římě, mít kompletní síť zásobování vodou. Tato síť dosáhla každého patra každého domu ve francouzském městě.

Permeameter

Zařízení navržené Darcym pro jeho experimenty je základem současných permeametrů. Permeametry se používají k určení propustnosti různých materiálů před průchodem tekutiny.

Obecně se skládají z nádoby naplněné písčitým materiálem s konstantně určeným průřezem, kterým proudí vodní proud.

Průtok vody má svůj původ ve vodní nádrži, ve které je hladina vody konstantní. Výstup, který je umístěn na druhém konci nádoby, sestává z kohoutku, kterým proudí konstantní proud.

Nejméně dvě měření výšky vodního sloupce se provádějí podél dráhy tekutiny, aby se zjistila propustnost materiálu.

Aplikace

Darcyův zákon je v současnosti široce používán ve stavebnictví, zemědělském inženýrství a ropném průmyslu; a samozřejmě v hydrogeologii.

Tímto způsobem je jedním z nejpodstatnějších aplikací zákona Darcy získat proud vody skrze vodonosné vrstvy.

Co se týče ropného průmyslu, Darcyův zákon se také používá k popisu toků ropy, vody a plynu skrze ložiska ropy.

Odkazy

1. Darcyův zákon (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 23. dubna 2018, z en.wikipedia.org.
2. Henry Darcy (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 23. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
3. Zákon Darcy (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 23. dubna 2018, z es.wikipedia.org.
4. Darcy, H. (1856). Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paříž: Dalmont.
5. Arora, K. R. (1989). Mechanika půdy a základy inženýrství. Standardní vydavatelé.