流體在多孔介質(zhì)內(nèi)運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,也是從宏觀角度描述滲流過程的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,這個(gè)定律是1856年法國水利工程師達(dá)西為解決水的凈化問題從大量實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的。
達(dá)西實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。圓筒橫斷面積為A,其中充填均勻的砂粒,砂層厚度為l,由金屬網(wǎng)支托。水由穩(wěn)壓水箱經(jīng)水管A流入圓筒中,再經(jīng)砂層滲濾后由出水管B流出。其流量由量筒C量測(cè),在砂層上下兩端裝測(cè)壓管以量測(cè)滲流的水頭損失。由于滲流流速極小,所以流速水頭可以忽略不計(jì),總水頭可用測(cè)壓管水頭來表示,水力坡度可以用測(cè)壓管坡度來表示達(dá)西分析了大量實(shí)驗(yàn)資料,得到圓筒內(nèi)的滲流量Q與圓筒橫斷面積A和水力坡度J成正比,并和砂層的透水性能有關(guān)。達(dá)西建立的基本關(guān)系為:Q=kAJ,也可以寫成V=Q/A=kJ,式中 k為滲流系數(shù),反映了土壤的透水性能。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著雷諾數(shù)Re的增加,多孔介質(zhì)(砂層)中的流動(dòng)狀態(tài)經(jīng)歷三個(gè)區(qū)域:①線性層流區(qū):粘性力占優(yōu)勢(shì),達(dá)西定律成立,上限約在Re=10左右;②非線性層流區(qū)(過渡區(qū)):為主要被慣性力制約的層流,達(dá)西定律不成立,上限約在Re=100左右,在上限附近開始有層流到湍流的過渡;③湍流區(qū):慣性力占優(yōu)勢(shì),達(dá)西定律不成立。由此可見,從上限雷諾數(shù)方面偏離達(dá)西定律與層流到湍流的過渡不是完全等價(jià)的。在滲流速度很低時(shí),流體與介質(zhì)間的表面分子力作用顯得更為重要。部分液體的滯流現(xiàn)象使孔隙度發(fā)生變化,從而引起滲透率的相應(yīng)變化。實(shí)驗(yàn)表明,這時(shí)孔隙度和滲透率均隨滲流速度的增加而增加,速度到某一臨界值后不再變化,因此不遵循達(dá)西定律。
KH-LT22達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)儀由水泵、盛沙圓桶、活動(dòng)調(diào)壓盒、溢流板、進(jìn)水管、濾板、溢流管、有機(jī)玻璃管道、銅取樣閥、測(cè)壓管、不銹鋼支架等組成。 掌握達(dá)西定律并能運(yùn)用達(dá)西定律測(cè)定流體滲透率。用于測(cè)量泥沙的滲透系數(shù)。
KH-LT22達(dá)西滲透實(shí)驗(yàn)儀技術(shù)參數(shù):
1、運(yùn)行環(huán)境:溫度0-40℃,相對(duì)濕度:≤90%RH,電源:220V/50Hz,可連續(xù)操作。
2、靜音環(huán)保型水泵:揚(yáng)程:10m,流量:12L/min,功率:90W。
3、盛沙圓桶:內(nèi)徑ф150mm,高500mm,透明加厚有機(jī)玻璃制作,內(nèi)裝天然砂。
4、測(cè)壓排高900mm,寬150mm,活動(dòng)調(diào)壓盒長(zhǎng)100mm,寬100mm,高100mm,有機(jī)玻璃制作。
5、蓄水箱:容積約60L,PVC材質(zhì)。
6、實(shí)驗(yàn)所用的流體--水為全循環(huán)設(shè)計(jì),充分節(jié)約水資源。
7、框架及臺(tái)面均為304不銹鋼材質(zhì),結(jié)構(gòu)緊湊,外形美觀,操作方便。
8、外形尺寸:1200×500×1600mm(長(zhǎng)×寬×高),框架為可移動(dòng)式設(shè)計(jì),帶腳輪及禁錮腳。