Законът на Дарси В какво се състои, експеримент и приложения



на Законът на Дарси Той служи за описване на течността на течности през порести материали. Законът е изведен като универсализация, приложима за изчисляване на водния поток чрез пясъчни филтри. Той е получен от няколко експеримента, направени от френския инженер Хенри Дарси в едър пясък, съдържащ фин чакъл от река Саона..

Въпреки че с течение на времето е бил подложен на изменения, законът, формулиран от Дарси от неговите експерименти, е научната основа на сегашната хидрология. За своето изследване Дарси използва устройство, много сходно с пермеаметрите, които в момента се използват в повечето лаборатории за изследване на течности.

Понастоящем законът е широко използван в различни области като инженерство, хидрогеология и петролна индустрия.

индекс

  • 1 От какво се състои??
    • 1.1 Съображения на закона на Дарси
    • 1.2 Ограничения
    • 1.3 Валидност
  • Експериментът на Дарси
    • 2.1 Пермеаметърът
  • 3 Приложения
  • 4 Препратки

От какво се състои??

В най-простата си форма, математическият израз на закона на Дарси е следният:

Q = K ∙ A ∙ Δh / ΔL

В този израз Q е потокът и K е константа, известна като коефициент на пропускливост на Darcy (константа, която зависи както от материала, така и от свойствата на флуида, който минава през него).

В допълнение, A е площта на напречното сечение, ΔL е разстоянието между две точки на извадката и Δh е потенциалната разлика между тези две същите точки..

По-верният израз на закона ще бъде:

q = - K ∙ (dh / dl)

В това уравнение q = Q / A или поток за секция, K е хидравличната проводимост, а dh / dl е хидравличният градиент.

Съображения на Закона на Дарси

По време на установяването на закона на Дарси, се вземат предвид редица съображения, както върху порестата среда, така и върху флуида:

- Течността не може да се свива.

- Порестата среда, която тече през течността, е хомогенна.

- Потокът е линеен.

- Потокът на флуида е изотермичен.

- Течността не реагира по всяко време с порестата среда, през която преминава.

ограничения

Можете основно да разгледате две основни ограничения на закона на Дарси.

- На първо място, фактът, че константата K не зависи единствено от порестата среда, тъй като нейната стойност зависи също от течността, която минава през нея..

- Второ, нелинейната връзка между потока и хидравличния градиент, която се случва, ако константата има много ниска стойност или скоростите са много високи.

валидност

Като цяло се счита, че законът, изведен от Дарси, е приложим за водните потоци през порести среди, какъвто е случаят с почвите, в които има ламинарен поток..

Истината е, че по-късните произведения на други изследователи са позволили да се потвърди, че законът на Дарси запазва валидността си за повечето от видовете течности, преминаващи през етажите..

Важно е обаче да се има предвид, че за течове на течности при много високи скорости и газове при много ниски скорости, законът на Дарси вече не е приложим.

Експериментът на Дарси

Френският инженер Хенри Дарси е един от най-важните прекурсори за развитието на градската питейна вода.

Той е отговорен за проучването на водоснабдителната мрежа на френския град Дижон. Очевидно сред неговите отговорности трябва да бъде и проектирането на филтри за пречистване на водата; това е, което вероятно го е накарало да проучи водните потоци през пясъчните легла.

Резултатите от неговите проучвания по темата са публикувани като приложение към доклада, който представя във водоразпределителната мрежа на град Дижон; Именно в тези анекси се появи изражението на това, което по-късно се е наричало закон на Дарси..

Истината е, че техните проучвания се оказаха толкова уместни, че оттогава те се считат за основа на всички последващи изследвания на потоците подземни води и на научната основа за изучаване на пропускливостта на течностите..

Въпреки това, стойността на работата на Хенри Дарси не се ограничава само до неговите изследвания. Хенри Дарси също е признат, защото неговите усилия са позволили Дижон да бъде вторият европейски град, след Рим, да има пълна мрежа от водоснабдяване. Тази мрежа достига до всеки етаж на всяка къща във френския град.

Пермеаметърът

Устройството, създадено от Дарси за неговите експерименти, е в основата на текущите пермеаметри. Пермеаметрите се използват за определяне на пропускливостта на различни материали преди преминаването на течност.

По принцип те се състоят от контейнер, напълнен с пясъчен материал с постоянен участък, през който се циркулира воден поток.

Водният поток произхожда от воден резервоар, в който нивото на водата е постоянно. Изходът, който е разположен в другия край на контейнера, се състои от кран, през който протича постоянен поток.

По пътя на флуида се вземат най-малко две измервания на височината на водния стълб, за да се знае пропускливостта на материала.

приложения

Законът на Дарси в момента е широко използван в строителството, селското стопанство и петролната индустрия; и, разбира се, в хидрогеологията.

По този начин едно от най-важните приложения на Закона за Дарси е да се получи поток от вода през водоносите.

Що се отнася до петролната индустрия, законът на Дарси се използва и за описание на потоците на петрол, вода и газ чрез нефтени залежи.

препратки

  1. Законът на Дарси (пр.). В Уикипедия. Възстановен на 23 април 2018 г. от en.wikipedia.org.
  2. Henry Darcy (пр.). В Уикипедия. Възстановен на 23 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
  3. Закон на Дарси (пр.). В Уикипедия. Възстановен на 23 април 2018 г. от es.wikipedia.org.
  4. Дарси, Х. (1856). Les fontaines publiques de la Ville de Dijon. Париж: Далмонт.
  5. Arora, К. R. (1989). Механика на почвата и инженерно строителство. Стандартни издатели.