שתף:
חוק של דארסי מה זה מורכב, ניסוי ויישומים
ה חוק דארסי הוא משמש לתיאור נוזל זורם דרך חומרים נקבוביים. החוק נחקק כאוניברסליזציה החלה על חישוב זרימת המים באמצעות מסנני חול. זה היה מתקבל על ידי כמה ניסויים שנעשו על ידי המהנדס הצרפתי הנרי דארסי בחול גס המכיל חצץ דק מן נהר סונה.
למרות שבמשך הזמן הוא היה נתון לשינויים, החוק שגובש על ידי דרסי מהניסויים שלו הוא הבסיס המדעי של ההידרולוגיה הנוכחית. עבור המחקר שלו Darcy השתמשו במכשיר דומה מאוד הפרמטרים המשמשים כיום ברוב המעבדות במחקר נוזל.
כיום החוק נעשה שימוש נרחב בתחומים מגוונים כמו הנדסה, hydrogeology ותעשיית הנפט.
אינדקס
- 1 מה זה מורכב??
- 1.1 שיקולים של חוק דארסי
- 1.2 מגבלות
- 1.3 תוקף
- 2 הניסוי של דארסי
- 2.1 הפרמטר
- 3 יישומים
- 4 הפניות
מה זה מורכב??
בצורתו הפשוטה ביותר, הביטוי המתמטי של חוק דארסי הוא כדלקמן:
Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL
בביטוי זה ש 'הוא זרימה ו- K הוא קבוע המכונה מקדם החדירות של דארסי (קבוע זה תלוי הן בחומר והן בתכונות הנוזל העובר דרכו).
בנוסף, A הוא השטח של חתך רוחב, ΔL הוא המרחק בין שתי נקודות של המדגם Δh הוא ההפרש הפוטנציאלי בין שתי נקודות אותו.
ביטוי נכון יותר של החוק יהיה:
q = - K ∙ (dh / dl)
במשוואה זו q = Q / A או זרימה לכל סעיף, K הוא מוליכות הידראולית, ו- dh / dl הוא שיפוע הידראולי.
שיקולים של חוק דארסי
בעת הקמתה של דארסי, נלקחים בחשבון שורה של שיקולים, הן על המדיום הנקבובית והן על הנוזל:
- הנוזל אינו ניתן לדחיסה.
- המדיום הנקבובי הזורם דרך הנוזל הוא הומוגני.
- הזרם הוא ליניארי.
- זרימת הנוזל isothermal.
- הנוזל אינו מגיב בכל עת עם המדיום הנקבובית העוברת.
מגבלות
אתה יכול בעצם לשקול שתי מגבלות בסיסיות לחוק של דארסי.
- מלכתחילה, העובדה כי K קבוע אינו תלוי רק על המדיום נקבובי, שכן הערך שלה גם תלוי הנוזל שעובר דרכו..
- שנית, היחסים הלא לינאריים בין הזרימה לבין שיפוע הידראולי, אשר קורה אם קבוע לוקח ערך נמוך מאוד או אם במהירויות גבוהות מאוד.
תוקף
באופן כללי זה נחשב כי החוק להסיק על ידי דארסי חל על זרימת מים דרך התקשורת נקבובי, כמו במקרה של קרקעות, שבו יש זרימה למינרית.
האמת היא כי מאוחר יותר עבודות של חוקרים אחרים אפשרו לאשר כי חוק Darcy שומר על תוקפו עבור רוב סוגי נוזלים הזורמים דרך קומות.
עם זאת, חשוב לזכור כי עבור דליפות של נוזלים במהירויות גבוהות מאוד וגזים במהירויות נמוכות מאוד, החוק של דארסי כבר לא ישים.
הניסוי של דארסי
המהנדס הצרפתי הנרי דארסי היה אחד המבשרים החשובים ביותר בפיתוח של אספקת מים עירונית.
הוא היה אחראי על המחקר של רשת אספקת המים של העיר הצרפתית דיז'ון. ככל הנראה, בין האחריות שלה צריך להיות גם את העיצוב של מסנני טיהור מים; זה מה שהוביל אותו כנראה לחקור את זרימת המים דרך מיטות חול.
תוצאות מחקריו בנושא הופיעו כנספח לדוח שהציג על רשת חלוקת המים של העיר דיז'ון; בנספחים אלה הופיע הביטוי של מה שבסופו של דבר נקרא "חוק דארסי"..
האמת היא כי החקירות שלהם התברר כל כך רלוונטית, כי מאז, הם נחשבים הן הבסיס של כל המחקרים הבאים על זרימות מי התהום הבסיס המדעי לחקר חדירות של נוזלים.
עם זאת, הערך של העבודה של הנרי דרסי אינו מוגבל החקירות שלו. הנרי דארסי מוכר גם משום שמאמציו אפשרו לדיז'ון להיות העיר האירופית השנייה, אחרי רומא, שתהיה לה רשת שלמה של אספקת מים. רשת זו הגיעה לכל קומה בכל בית בעיר הצרפתית.
הפרמטר
המכשיר שהותקן על ידי דרסי עבור הניסויים שלו הוא הבסיס של הפרמטרים הנוכחי. Permeameters משמשים כדי לקבוע את חדירות של חומרים שונים לפני המעבר של נוזל.
באופן כללי הם מכילים מיכל מלא בחומר חול עם קטע קבוע קבוע באמצעותו זרם המים מופץ.
את זרימת המים יש מקורו במיכל מים שבו מפלס המים הוא קבוע. שקע הממוקם בקצה השני של המכולה מורכב הברז שדרכו זרם קבוע.
לפחות שתי מדידות גובה של עמודה המים נלקחים לאורך הנתיב נוזל כדי לדעת את חדירות של החומר.
יישומים
החוק של דארסי נמצא בשימוש נרחב בהנדסה אזרחית, הנדסה חקלאית ותעשיית הנפט; וכמובן, בהידרוגאולוגיה.
בדרך זו, אחד היישומים הרלוונטיים ביותר של חוק דארסי הוא להשיג את זרימת המים דרך האקוויפרים.
בכל הנוגע לתעשיית הנפט, חוק דארסי משמש גם לתיאור נפט, מים וגז זורמים באמצעות משקעי נפט.
הפניות
- חוק דארסי (n.d). בוויקיפדיה. ב -23 באפריל 2018, מתוך en.wikipedia.org.
- הנרי דארסי (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -23 באפריל 2018, מ es.wikipedia.org.
- חוק דארסי (n.d). בוויקיפדיה. אוחזר ב -23 באפריל 2018, מ es.wikipedia.org.
- דרסי, ח '(1856). Les pubneiques publiques de la ville de Dijon. פריז: דאלמונט.
- Arora, K. R. (1989). מכניקת קרקע והנדסת קרנות. בעלי אתרים רגילים.