«ГИДРАВЛИКА для курсантов и слушателей по специальности 280104.65 – Пожарная безопасность (очной и заочной формы обучения) РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Учебный план набора _ года с изменениями _ года Рекомендовано к рассмотрению на ...»

МИНИСТРЕСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ

«УТВЕРЖДАЮ»

Начальник Академии ГПС МЧС России

генерал-полковник внутренней службы

И.М. Тетерин «_»_2010 года

ГИДРАВЛИКА

для курсантов и слушателей по специальности 280104.65 – «Пожарная безопасность»

(очной и заочной формы обучения)

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

Учебный план набора _ года с изменениями _ года Рекомендовано к рассмотрению на ученом совете УМЦ Академии ГПС МЧС России «» _2010 г.

Одобрено Ученым советом Академии ГПС МЧС России Протокол № от «_» _ 20_г.

Москва 1. Характеристика дисциплины Дисциплина «Гидравлика» является основной для изучения таких специальных дисциплин, как: «Противопожарное водоснабжение», «Пожарная автоматика», «Пожарная безопасность технологических процессов», «Производственная и пожарная автоматика», «Пожарная техника».

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных учащимися при изучении высшей математики, физики, механики.

2. Цель дисциплины - приобретение обучаемыми теоретических знаний и практических навыков по применению законов механики жидкости при решении вопросов противопожарной защиты.

3. Задачи дисциплины - теоретически и практически подготовить будущих специалистов к творческому применению различных методов гидравлического расчета при решении вопросов пожарной безопасности.

4. Требования к уровню освоения дисциплины В результате изучения курса слушатель должен знать:

- основные понятия и законы гидравлики;

- физическую сущность изучаемых явлений и закономерностей;

- факторы, влияющие на потери напоров в линейных и местных сопротивлениях;

- влияние на истечение жидкостей через отверстия, насадки, короткие трубопроводы, на характеристики пожарных струй, режимных и геометрических параметров;

- причины, вызывающие гидравлический удар и способы борьбы сними;

уметь:

- применять основные законы и закономерности гидравлики при решении вопросов обеспечения противопожарной защиты;

- производить расчет систем аварийного слива ЛВЖ и ГЖ, параметров траектории струи ее реакции, перфорированных трубопроводов, потерь напора в системах подачи воды, потерь давления в газовых АУП.

владеть навыками:

- по применению законов механики жидкости при решении вопросов противопожарной защиты.

быть компетентным:

- о струйной модели движения жидкости;

- о дифференциальных уравнениях гидростатики и гидродинамики и методах их решения, о теории подобия и критериальных зависимостях;

- об основных принципах работы и совершенствования приборов и аппаратов пожаротушения;

- о методах повышения пропускной способности трубопроводов и пожарных рукавов.

Объем дисциплины и виды учебной работы 5.

Срок обучения 5 лет очно (6 лет заочно) Количество Формы обучения часов по очная заочная № Виды учебной работы учебному п/п семестр семестр плану 5 1 Общая трудоемкость дисциплины 119 119 Аудиторные занятия с преподавателем:

2 76 - лекции 20 - практические занятия 26 - лабораторные занятия 30 - консультации (для заочников, экстернов) - Самостоятельная работа:

3 43 - изучение теоретических вопросов 43 - расчетно-графические работы (кол-во) - контрольные работы (кол-во) 1 домашние задания (кол-во) - - прочие - Виды итогового контроля (зачет, экзамен) Д. зачт Д. зачт Аудиторные занятия с преподавателем:

Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов.

Силы, действующие в жидкостях.

Гидростатическое давление и его Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики.

Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

разрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости).

Движение реальных жидкостей.

Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости..

Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

Истечение жидкостей через отверстия и насадки.

Гидравлические струи.

Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в трубопроводах.

ческие свойства жидкостей и газов.

Силы, действующие в жидкостях.

Гидростатическое давление и его Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики.

Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

разрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости).

Движение реальных жидкостей.

Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости..

ний Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

дов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

Гидравлические струи.

лический удар в трубопроводах.

ческие свойства жидкостей и газов.

Силы, действующие в жидкостях.

Гидростатическое давление и его Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики.

Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

разрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости).

Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости..

6 ний Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

7 подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

дов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

лический удар в трубопроводах.

Итоговая форма контроля – зачет Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов.

Силы, действующие в жидкостях.

Гидростатическое давление и его Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики.

Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости).

Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости.

движения жидкости.

Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газо- проводов при малых и больших перепадах давления.

Истечение жидкостей через отвер- лический удар в трубопроводах.

Итоговая форма контроля – зачет Контрольная работа по темам 1-7.

Предмет, задачи и содержание курса Гидравлика. Значение знаний гидравлики для сотрудников пожарной охраны. Место и роль курса в общей системе подготовки специалистов для органов и подразделений пожарной охраны. Структура и методика изучения курса.

Тема 1. Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Силы, действующие в жидкостях. Гидростатическое давление и Вводные сведения о предмете «Гидравлика». Краткая история развития гидравлики, роль русских ученых. Место и роль курса в общей подготовке специалистов для органов и подразделений пожарной охраны. Взаимосвязь с дисциплинами других кафедр. Методы исследований используемые в гидравлике. Основные физические свойства жидкостей и газов. Силы, действующие в жидкостях. Динамический и кинематический коэффициент вязкости. Гидростатическое давление и его свойства.

Тема 2. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное Дифференциальные уравнения гидростатики и их интегрирование. Равновесие несжимаемой жидкости в поле сил тяжести. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Поверхности равных давлений. Закон Паскаля, использование его в пожарной технике. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум. Диаграмма давлений. Пьезометрическая высота и гидростатический напор. Энергетический смысл основного уравнения гидростатики.

Тема 3. Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки.

Аналитический и графоаналитический методы определения силы и центра давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности. Эпюры давления. Закон Архимеда. Практическое применение законов гидравлики в пожарном деле.

Тема 4. Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости) Установившееся и неустановившееся движение жидкости. Линия тока, элементарная струйка, поток. Уравнение неразрывности в интегральной и дифференциальной форме. Расход жидкости. Живое сечение потока. Средняя скорость. Плавно и резко изменяющиеся потоки. Гидравлический радиус.

Дифференциальные уравнения движения жидкости и их интегрирование.

Уравнение Бернулли для идеальной жидкости и его интерпретация.

Тема 5. Движение реальных жидкостей. Общее уравнение энергии.

Уравнение Бернулли для элементарной струйки Особенности движения реальных жидкостей. Распределение давлений в живых сечениях потока при установившемся, плавно изменяющимся движением. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости при установившемся движении жидкости. Ограничения использования уравнения Бернулли. Его геометрическая интерпретация и физический смысл.

Тема 6. Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике.

Гидравлическое уравнение количества движения реальных жидкостей.

Примеры практического применения уравнения Бернулли в проектировании аппаратов пожарной техники. Принцип действия струйных насосов. Режим движения жидкости. Число Рейнольдса.

Тема 7. Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе Виды гидравлических сопротивлений. Теория подобия и метод анализа размерности. Вывод общих формул для определения потери напора. Теоретические методы определения потери напора и коэффициентов гидравлического сопротивления. Экспериментальные методы определения потерь напора и коэффициентов гидравлического сопротивления. График Никурадзе.

Влияние режима движения жидкости и шероховатости трубопровода на линейный коэффициент гидравлического сопротивления и потери напора. Физический смысл влияния шероховатостей. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Методика расчета потери напора в трубах. Местные сопротивления. Изменение коэффициента местного сопротивления в зависимости от числа Рейнольдса и вида местного сопротивления.

Тема 8. Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления Классификация трубопроводов и основные расчетные формулы. Гидравлический расчет «длинных» трубопроводов при параллельном и последовательном соединении. Схемы прокладки рукавных линий и трубопроводных систем при тушении лесных пожаров. Расчет «коротких» трубопроводов.

Определение потерь напора в пожарных рукавах. Методы снижения потери напора. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давлений.

Тема 9. Истечение жидкостей через отверстия и насадки Истечение жидкости из круглого отверстия в тонкой стенке. Сжатие струи. Коэффициенты скорости истечения и расхода. Истечение жидкости через затопленные отверстия. Истечение жидкости через насадки. Типы насадков. Скорость и расход при истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок. Вакуум в цилиндрическом насадке. Особенности истечения жидкости из насадков других типов.

Классификация струй. Компактные и раздробленная части струи. Методы анализа устойчивости и причины распада компактной части струи. Инверсия струи. Траектория струи. Высота подъема и дальность полета струи.

Формулы Люгера и Фримана. Расчет наклонных струй. Влияние насадок на формирование струи. Связь между радиусом действия компактной части струи, диаметром насадка, напором и расходом. Реакция струи. Давление струи. Распыленные струи и способы их получения.

Уравнение Бернулли для неустановившегося движения. Гидравлический удар в трубопроводах. Повышение давления при гидравлическом ударе. Скорость распространения ударной волны. Фаза удара. Полный и неполный удар. Диаграмма давлений при гидравлическом ударе. Способы уменьшения давления при гидравлическом ударе.

дисциплины: 119 часа дисциплины: 72 часа Тема 1 Вводные сведения. Основные физические свойства Дифференциальное уравнение равновесия жидкости.

Тема 3 Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

Тема 4 Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель Тема 5 Движение реальных жидкостей. Общее уравнение Тема 6 Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

Тема 7 Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных Тема 9 Истечение жидкостей через отверстия и насадки.

Тема 10 Гидравлические струи.

Тема 11 Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в Тема 1 Вводные сведения. Основные физические свойства жид- ЛР костей и газов. Силы, действующие в жидкостях. ГидроЗанятие Основные физические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление и его свойства.

Тема 2 Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики.

Тема 3 Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки.

Тема 4 Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости).

Тема 5 Движение реальных жидкостей. Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и Тема 6 Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

Тема 7 Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

Тема 9 Истечение жидкостей через отверстия и насадки.

Тема 10 Гидравлические струи.

Тема 11 Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в трубопроводах.

Тема 1 Вводные сведения. Основные физические свойства Дифференциальное уравнение равновесия жидкости.

Тема 3 Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

Тема 4 Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель Тема 5 Движение реальных жидкостей. Общее уравнение Тема 6 Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

Тема 7 Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

Тема 9 Истечение жидкостей через отверстия и насадки.

Тема 10 Гидравлические струи.

Тема 11 Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в Тема 1 Вводные сведения. Основные физические свойства Тема 2 Дифференциальное уравнение равновесия жидкости.

Тема 3 Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления.

Тема 4 Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель Тема 5 Движение реальных жидкостей. Общее уравнение энергии. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости.

Тема 6 Практическое применение уравнений Бернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости.

Тема 7 Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Тема 8 Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления.

Тема 9 Истечение жидкостей через отверстия и насадки.

Тема 10 Гидравлические струи.

Тема 11 Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в Тема № 1. «Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей.

Силы, действующие в жидкостях. Гидростатическое давление и его свойства».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Предмет Гидравлика и краткая история ее развития.

Гидравлика - прикладная техническая наука, в которой изучаются законы равновесия и движения жидкостей, а также методы применения этих законов в различных областях инженерной практики.

2 учебный вопрос. Состав курса «Гидравлика в пожарном деле» и ее связь с другими дисциплинами.

Курс пожарной гидравлики разбивается на 3 раздела: гидростатику, где рассматривается покоящаяся жидкость; гидродинамику, где изучается движущаяся жидкость и насосно-рукавные системы, где рассматривается работа пожарных насосов при подаче огнетушащего вещества на пожар.

Раздел гидростатики посвящен рассмотрению основных законов равновесия жидкости.

Раздел гидродинамики, в свою очередь разбивается на две части.

В первой части даются основные понятия, выводятся и поясняются общие уравнения.

Вторая часть гидродинамики посвящается различным практическим приложениям. В ней даются расчеты систем трубопроводов, рассматривается истечение жидкостей через отверстия и насадки, а также пожарные струи, т.е. изучается ряд вопросов, связанных непосредственно с практикой в ПО.

3 учебный вопрос. Основные свойства жидкости.

Свойствами жидкостей, которые принципиально важны для гидравлики, являются их сплошность и деформируемость (текучесть).

Основными отличиями жидкого тела от газообразного являются их малая сжимаемость, наличие пограничной свободной поверхности, большая вязкость.

При рассмотрении состояния покоя и движения жидкости используются понятия плотности, сжимаемости и вязкости.

плотность – это отношение массы жидкости к объему.

Удельный вес - вес единицы объема жидкости.

Способность жидкости изменять свой объем под действием внешних сил называется сжимаемостью.

Свойство жидкости оказывать сопротивление скольжению слоев жидкости относительно друг друга называется вязкостью.

4 учебный вопрос. Силы, действующие на жидкость.

Внешние силы, действующие на данный объем или частичку жидкости, могут быть разделены на две группы.

Силы массовые. Эти силы действуют на все частички, составляющие рассматриваемый объем жидкости.

К массовым (объемным) силам относятся силы тяжести, силы инерции и т.д. Плотность распределения объемных сил в различных точках пространства, занятого жидкостью, в общем случае может быть разной.

Силы поверхностные. Эти силы приложены к поверхности, ограничивающей рассматриваемый объем жидкости, выделенной внутри этой жидкости. Поверхностные силы можно разложить на две составляющие: нормальную (характеризуется нормальным напряжением) и касательную (характеризуется касательным напряжением).

5. учебный вопрос. Гидростатическое давление и ее свойства.

В гидростатике рассматривают жидкость, находящуюся в относительном покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления.

Гидростатическое давление - отношение силы давления покоящейся жидкости к площади ее действия.

Гидростатическое давление обладает двумя основными свойствами.

Первое свойство.

Гидростатическое давление действует нормально к площадке и является сжимающим, т.е. оно направлено внутрь того объема жидкости, давление на который рассматриваем.

Второе свойство.

Гидростатическое давление действует одинаково по всем направлениям.

Тема №2. «Дифференциальное уравнение равновесия жидкости.

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Л. Эйлера).

Поверхность, в каждой точке которой давление постоянно, называют поверхностью уровня. Gxdx + Gydy + Gzdz = Это и есть уравнение плоскости равных давлений.

Свободные поверхности жидкости (поверхности раздела газ – жидкость) являются поверхностями равного давления (уровня).

2 учебный вопрос. Равновесие несжимаемой жидкости в поле сил тяжести.

const -основное уравнение гидростатики.

Давление в любой точке покоящейся жидкости равно внешнему давлению (т.е. давление на поверхность), сложенному с весом столба жидкости высотой от поверхности до данной точки и с площадью основания, равной единице.

Закон Паскаля. Изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные точки без изменения. На использовании этого закона основана работа ряда гидравлических машин, наиболее распространенной из которых является гидравлический пресс.

3 учебный вопрос. Абсолютное и избыточное давление. Вакуум. Пьезометрическая высота и гидростатический напор Превышение давления в точке над атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением (pм, pизб).

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений.

Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений. Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

4 учебный вопрос. Физический смысл основного уравнения гидростатики Энергия, отнесенная к единице веса жидкости, называемая удельной потенциальной энергией.

пьезометрическая высота (давление) зависит от координат точки и является переменной величиной для всей массы жидкости, а гидростатический напор относительно плоскости сравнения является величиной постоянной и не зависит от координат рассматриваемых точек.

5 учебный вопрос. Относительный покой жидкости.

На любую частичку жидкости массой m действуют сила тяжести mg и сила инерции mj. Проекции массовой силы на оси координат x, y, z, отнесенные к единице массы будут равны: GX j; GY 0; GZ g.

Тема №3. «Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки.

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Определение силы и центра давления жидкости на плоские фигуры.

Сила гидростатического давления на плоскую фигуру равна гидростатическому давлению в центре тяжести ее, умноженному на величину площади этой фигуры.

Давление, обусловленное весом жидкости, неравномерно распределяется по площади фигуры: чем глубже расположена точка фигуры, тем большее давление она испытывает. Поэтому точка приложения силы P = ghц.т будет лежать ниже центра тяжести фигуры.

2 учебный вопрос. Эпюры гидростатического давления. Графическое определение силы и центра давления.

Эпюра - графическое изображение распределения гидростатического давления в плоскости рассматриваемой поверхности, выполненное в определенном масштабе.

Сила давления равна площади эпюры давления, умноженной на ширину поверхности, Сила гидростатического давления равна объему эпюры давления.

Для определения силы и центра давления графическим способом необходимо:

1. Построить эпюру давления.

2. Определить площадь эпюры давления.

3. Определить силу давления, которая равна площади эпюры, умноженной на ширину поверхности, т.е. объему эпюры давления.

4. Определить центр тяжести эпюры давления.

5. Сила давления проходит через центр тяжести эпюры и направлена по нормали к поверхности. Точка пересечения вектора Р и поверхности - центр давления.

3 учебный вопрос. Определение силы и центра давления жидкости на криволинейные поверхности.

Сила давления dP всегда направлена нормально к площадке d.

Элементарная сила dP избыточного гидростатического давления на площадку d равна:

dP = gyd, где у - глубина погружения площадки d.

Горизонтальная составляющая Рx силы давления на криволинейную поверхность равна силе давления на проекцию у криволинейной поверхности на вертикальную плоскость.

Вертикальная составляющая силы давления жидкости на криволинейную поверхность равна весу жидкости в объеме тела давления:

Результирующая сила давления Р определяется по правилу сложения векторов.

4 учебный вопрос. Закон Архимеда.

Вертикальная составляющая Py1 силы избыточного давления жидкости на верхнюю часть поверхности тела направлена вниз и равна весу жидкости в объеме.

Вертикальная составляющая силы давления жидкости на нижнюю часть поверхности тела Py 2 направлена вверх и равна весу жидкости в объеме.

Вертикальная равнодействующая сил давления жидкости на тело будет направлена вверх и равна весу жидкости в объеме, равном разности указанных двух объемов.

На погруженное в жидкость тело действует сила, направленная вертикально вверх (выталкивающая) и равная весу жидкости в объеме тела (погруженной части).

Тема № 4. «Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной жидкости».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Основные понятия и определения.

Г и д р о д и н а м и к а – это раздел гидромеханики, изучающий движение несжимаемых жидкостей.

И д е а л ь н а я ж и д к о с т ь – жидкость, не обладающая свойством вязкости.

Установившееся движение - скорость в каждой точке данного сечения по величине и направлению не меняется во времени.

Совокупность линий тока, проходящих через все точки элементарной площадки d и перпендикулярно к ней, называется элементарной струйкой жидкости.

Расход элементарной струйки - объем жидкости, протекающей за единицу времени через живое сечение.

Отношение расхода к площади живого сечения d называют местной скоростью движения v в данном сечении струйки.

2 учебный вопрос. Поток жидкости. Уравнение неразрывности для потока.

Поток жидкости есть совокупность элементарных струек жидкости, движущихся с разными скоростями.

Потоки разделяются на безнапорные, напорные и гидравлические струи.

Б е з н а п о р н ы е п о т о к и - потоки, ограниченные твердыми стенками и имеющие свободную поверхность (потоки в реке, канале и т.п.).

Н а п о р н ы е п о т о к и - потоки, не имеющие свободной поверхности (потоки в трубах).

Г и д р а в л и ч е с к и е с т р у и - потоки, ограниченные жидкостью или газовой средой (струи из насадков или отверстий).

Расход жидкости для потока:

Q V11 V22... const. - уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости при установившемся движении.

3 учебный вопрос. Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости Эти уравнения позволяют определить изменение давления и скорости при изменении положения частиц струйки жидкости (координат x, y, z) и времени.

4 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для элементарной струйки 5 учебный вопрос. Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.

Z – геометрической высотой положения или геометрическим напором, – пьезометрической высотой или пьезометрическим напором, v2 – скоростной высотой или скоростным напором.

v 2 – гидродинамический напор, (напорная линия) – гидростатический напор, (пьезометрическая линия) Тема № 5. « Движение реальных жидкостей. Общее уравнение энергии.

Уравнение Бернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.

При рассмотрении движения реальной жидкости необходимо учитывать неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока.

Величина h1-2 называется потерей энергии или потерей напора при 2 учебный вопрос. Распределение давления в живом сечении потока при установившемся движении.

z p / g const.

Для установившегося плавноизменяющегося движения жидкости давление в живом сечении распределяется по гидростатическому закону.

3 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости при установившемся движении Каждая элементарная струйка в данном живом сечении потока имеет удельную энергию, т.е. энергию, отнесенную к весу жидкости в этой струйке.

При использовании уравнения Бернулли для решения задач следует иметь в виду, что при этом должны выполняться следующие условия:

1. Расход жидкости между сечениями I-I и II-II должен быть постоянным.

2. Движение жидкости должно быть установившимся.

3. Движение жидкости в сечениях I-I и II-II должно быть равномерным или неравномерным, но плавноизменяющимся; в промежутке между сечениями движение может быть и резкоизменяющимся.

4 учебный вопрос. Режимы движения реальной жидкости Л а м и н а р н ы м (слоистым) режимом движения, называется такое движение, при котором отдельные слои жидкости скользят относительно друг друга не перемешиваясь.

Т у р б у л е н т н ы м (turbulentus – беспорядочный) называется такое движение, при котором на главное движение налагается пульсационное движение, в результате чего возникает перемешивание отдельных частей жидкости.

При ламинарном режиме определяющее значение оказывают силы вязкого трения, а при турбулентном - силы инерции.

5 учебный вопрос. Примеры практического применения уравнения Бернулли.

Ствол-водомер используется для измерения расхода воды, проходящей по рукавным линиям.

Водомер Вентури является одним из устройств, предназначенных для измерения расхода жидкости в трубопроводах.

Трубка полного напора (гостированное название - приемник полного давления), позволяет измерить полный напор потока жидкости. Она представляет собой трубку, изогнутую под прямым углом и направленную навстречу потоку.

Тема № 7. «Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические 1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Виды гидравлических сопротивлений. (потери напора).

Различают два вида потерь напора:

- потери напора по длине hl, - местные потери напора hм.

Общую величину потерь напора для участка трубопровода, заключенного между двумя сечениями, определяют как сумму потерь напора по длине рассматриваемого участка и всех местных потерь напора общ.

2 учебный вопрос. Метод теории размерностей и его приложение к выводу общих формул для определения потерь напора При установившемся движении жидкости средняя скорость течения V и перепад давлений p зависят от физических свойств жидкости, размеров трубопровода, в котором происходит изучаемое движение жидкости, и шероховатости стенок трубы.

Физические свойства жидкостей определяются такими размерными характеристиками, как плотность и вязкость размеры трубопровода - диаметром d и длиной l, а шероховатость стенок трубы оценивается средним значением линейных размеров выступов шероховатости.

3 учебный вопрос. Влияние режима движения жидкости на потери напора.

Различия в условиях движения жидкости при ламинарном и турбулентном режимах порождают соответствующие изменения потерь напора.

Потери напора при ламинарном режиме пропорциональны первой степени средней скорости потока h K лV, где K л - коэффициент пропорциональности при ламинарном режиме.

При турбулентном режиме потери напора пропорциональны средней скорости в степени m 1 h K тV, где К т - коэффициент пропорциональности при турбулентном режиме;

m - показатель степени, обычно равный 1,75 - 2.

4 учебный вопрос. Гидравлические сопротивления при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.

Первая - область ламинарного режима (прямая 1), при Re 2320.

Вторая - область перехода ламинарного режима к турбулентному, 3,3 < lgRe < 3, Третья - область турбулентного движения в гидравлически гладких трубах, f(Re), lgRe > 3, Четвертая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах =f Re, Пятая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах.

При значениях чисел Рейнольдса до 2320 для определения коэффициента применяется формула Пуазейля-Стокса:

В области гладких труб при значениях чисел Рейнольдса до 10 5 для определения коэффициента применяется формула Блазиуса.

Для определения в квадратичной области сопротивлений можно использовать формулу Шифринсона, которая применима при Re > 500:

Для определения существует универсальная формула А.Д. Альтшуля, применяемую во всех областях турбулентного режима, 5 учебный вопрос. Физический смысл влияния шероховатости труб на потери напора.

Рис. Схемы течения жидкости в трубах:

а - гидравлически гладких; б - гидравлически шероховатых 6 учебный вопрос. Местные сопротивления.

Наиболее типичные местные сопротивления.

Внезапное расширение трубопровода.

Колена и закругления.

Вход в трубу и выход из резервуара.

Тема № 8. «Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давления».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Классификация трубопроводов Различают короткие и длинные трубопроводы.

В зависимости от схемы работы трубопроводы подразделяют на простые и сложные, которые, в свою очередь, могут быть последовательно соединенными, параллельно соединенными, и разветвленными.

2 учебный вопрос. Гидравлический расчет трубопроводов Гидравлический расчет трубопроводов сводится к решению трех основных задач: определению потерь напора, расхода воды, диаметра трубопровода при других заданных параметрах.

2.1. учебный вопрос. Последовательное соединение трубопроводов.

При последовательном соединении труб расход жидкости на всем пути остается постоянным, а общие потери напора во всей системе получают путем сложения потерь напора на отдельных участках.

2.2. учебный вопрос. Параллельное соединение трубопроводов При параллельном соединении расход жидкости распределяется по ответвлениям, а потом снова сливается в точке схода и становится равным первоначальному.

2.3. учебный вопрос. Трубопроводы с непрерывным расходом Все установленные выше расчетные формулы относятся к случаям, когда по всему участку трубопровода между двумя точками проходит некоторый постоянный расход. Однако водоотбор может производиться и по длине трубопровода. Примером могут служить перфорированные трубопроводы, используемые в практике пожаротушения как системы орошения.

3 учебный вопрос. Потери напора в пожарных рукавах В отличие от жестких трубопроводов в мягких рукавах при подаче воды происходит изменение длины и площади поперечного сечения. Кроме того, прямая рукавная линия при удлинении рукавов принимает волнистую форму.

Таким образом, с одной стороны, имеет место уменьшение потерь напора вследствие увеличения диаметра и, с другой стороны, возрастание потерь напора из-за удлинения рукавной линии и увеличения шероховатости. Для упрощения расчетов рукавных систем экспериментально устанавливают величину сопротивления одного пожарного рукава длиной 20 м при рабочих напорах, имеющих место в практике пожаротушения.

4 учебный вопрос. Повышение пропускной способности трубопроводов.

Пропускную способность трубопроводов можно значительно повысить при добавлении к воде полимерных веществ.

Обнаружено, что растворы полимеров в воде оказывают влияние на число Рейнольдса, характеризующее переход ламинарного режима течения к турбулентному. Определенные концентрации увеличивают переходное число Re до 104. Любой полимер, уменьшающий сопротивление, может давать максимальный эффект для данной трубы и скорости течения при соответствующем подборе концентрации. Максимальное снижение сопротивления будет наблюдаться в том случае, если течение раствора по всему сечению потока станет ламинарным.

Введение полиакриламида в поток воды ( C 0,02 % ) позволяет уменьшить сопротивление в трубопроводах спринклерных и дренчерных установок водяного пожаротушения на 67,5 % и увеличить их пропускную способность в 1,77 раза. Потери напора в пожарных рукавах при добавках полиоксиэтилена ( C 0,0002 % ) уменьшаются на 40 %. Таким образом, при той же мощности насоса будет увеличиваться дальнобойность струи.

Тема № 9. «Истечение жидкости через отверстия и насадки».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Классификация отверстий.

В зависимости от условия вытекания жидкости из отверстия различают малые и большие отверстия в тонкой и толстой стенке. К малым относятся отверстия, размер которых в 10 раз меньше заглубления в жидкости. Отверстием в тонкой стенке считается такое, которое имеет края с заостренной кромкой.

В зависимости от расположения отверстия по отношению к стенкам и дну резервуара различают совершенное и несовершенное, полное и неполное сжатие струи.

Совершенное сжатие наблюдается в том случае, когда расстояние от стенок до отверстия оказывается не меньше, чем утроенная длина соответствующего размера отверстия. Для круглого отверстия это расстояние должно быть не менее трех диаметров отверстия, для прямоугольного условиями совершенного сжатия будут m > 3a, n > 3в. Если это условие не соблюдается и отверстие находится на более близких расстояниях от боковых стенок, сжатие называется несовершенным. Встречаются случаи, когда отверстия частью периметра примыкают к стенкам резервуара и сжатие струи на этом участке вообще отсутствует. Такое сжатие называется неполным в отличие от полного, когда струя по всему периметру отверстия претерпевает то или иное сжатие.

2 учебный вопрос. Истечение жидкости из малого круглого отверстия в тонкой стенке.

Незатопленное отверстие.

Затопленное отверстие.

3 учебный вопрос. Истечение жидкости из насадков.

Насадком называется присоединенная к отверстию в стенке трубка, длина которой составляет три-четыре диаметра. Различают следующие основные типы насадков:

Цилиндрические, конические, коноидальные 4 учебный вопрос. Истечение жидкости через короткие трубопроводы Для определения скорости истечения и расхода жидкости при постоянном напоре H составляется уравнение Бернулли., Общие потери напора – это сумма потерь напора по длине трубопровода и в местных сопротивлениях.

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Классификация струй.

Струей называется поток жидкости, не ограниченный стенками, движущийся в массе такой же или другой жидкости.

Различают жидкие и газовые струи. В зависимости от условий движения струи могут быть затопленными и незатопленными.

Струя называется затопленной, если она движется в массе, однородной со струей жидкости, или в пространстве, заполненном водой.

Струя (жидкая) называется незатопленной, если она движется в газовом пространстве.

Водяные струи подразделяются на сплошные, получаемые от ручных и лафетных стволов, и распыленные, образуемые от специальных насадковраспылителей.

При больших напорах в струе можно выделить две ее части: сплошную или компактную, и раздробленную.

2 учебный вопрос. Траектория сплошной струи.

Вывод формулы для определения высоты вертикально направленной струи, максимальная теоретическая дальность полета струи будет при угле = 45о.

3 учебный вопрос. Эмпирические формулы для расчета сплошной струи.

Вертикальная струя. S в - высота вертикальной сплошной струи симости от требуемой высоты струи S к - величина компактной части струи Наклонная струя.

траектория abc называется огибающей кривой компактной струи траектория a b c, называется огибающей кривой раздробленной струи Расстояния по прямой от насадка до граничных кривых соответственно называются радиусом действия компактной струи Rк и радиусом действия раздробленной струи Rp.

4 учебный вопрос. Реакция струи. Влияние насадков на характеристику сплошных струй.

Реакцией струи называется сила, возникающая при истечении жидкости из насадка 5 учебный вопрос. Распыленные струи и способы их получения Распыленная водяная струя представляет собой массу отдельно летящих капель. Для ее получения применяют специальные насадки, которые называются распылителями.

Струйный распылитель представляет собой цилиндрический насадок, из которого вытекает струя жидкости, распадающаяся на капли и образующая факел с малым углом при вершине. воды.

6 учебный вопрос. Затопленные струи Затопленные свободные струи наблюдаются при подаче или отсасывании масс воздуха из помещения, при истечении газа из насадка в воздушную среду, при выходе в водоем трубопровода, заглубленного под уровень, при истечении жидкости через затопленное отверстие и т.п.

Тема № 11. «Неустановившееся движение жидкости. Гидравлический удар в трубопроводах».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для неустановившегося движения.

Неустановившееся (нестационарное) движение жидкости 2 учебный вопрос. Гидравлический удар в трубопроводах 2.1. учебный вопрос. Физические основы явления гидроудара.

Гидравлическим ударом называется резкое изменение во времени в некотором сечении трубопровода скорости движения жидкости сопровождается рядом чередующихся повышений и понижений давления внутри жидкости, действующих в виде ударов на стенки трубопроводов.

Фазы удара называют время, равное половине периода колебаний давления.

2.2. учебный вопрос. Повышение давления при гидроударе.

E, где Е - модуль упругости материала стенки трубопровода.

где K - модуль объемной упругости жидкости 2.3. учебный вопрос. Прямой и непрямой гидравлический удар. Способы снижения давления при гидравлическом ударе.

Гидравлический удар называется прямым, если время закрытия регулирующего органа (крана, задвижки, клапана и т.д.) меньше фазы удара (t3 < t0).

Зависимостью (8) можно пользоваться для прямого удара.

Гидравлический удар называется непрямым, если время закрытия крана больше фазы удара, т.е. t3 > to = 2 l/c.

Способы снижения давления при гидравлическом ударе:

- использование арматуры, исключающей опасные гидравлические удары;

- использование компенсаторов гидравлических ударов, позволяющих сохранить режим быстродействия установок тушения.

3 учебный вопрос. Опорожнение резервуаров.

Время истечения объема жидкости W при постоянном напоре равно Тема № 1, № 5. «Основные физические свойства жидкостей. Гидростатическое давление и его свойства. Движение реальной жидкости».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Гидростатическое давление и ее свойства.

В гидростатике рассматривают жидкость, находящуюся в относительном покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления.

Гидростатическое давление - отношение силы давления покоящейся жидкости к площади ее действия.

Гидростатическое давление обладает двумя основными свойствами.

Первое свойство.

Гидростатическое давление действует нормально к площадке и является сжимающим, т.е. оно направлено внутрь того объема жидкости, давление на который рассматриваем.

Второе свойство.

Гидростатическое давление действует одинаково по всем направлениям.

2 учебный вопрос. Основное уравнение гидростатики. Пьезометрическая высота. Вакуум. Вакуумметрическая высота.

const -основное уравнение гидростатики.

Давление в любой точке покоящейся жидкости равно внешнему давлению (т.е. давление на поверхность), сложенному с весом столба жидкости высотой от поверхности до данной точки и с площадью основания, равной единице.

Закон Паскаля. Изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные точки без изменения. На использовании этого закона основана работа ряда гидравлических машин, наиболее распространенной из которых является гидравлический пресс.

Превышение давления в точке над атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением (pм, pизб).

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений.

Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений. Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

3 учебный вопрос. Определение силы и центра давления жидкости на плоские фигуры.

Сила гидростатического давления на плоскую фигуру равна гидростатическому давлению в центре тяжести ее, умноженному на величину площади этой фигуры.

Давление, обусловленное весом жидкости, неравномерно распределяется по площади фигуры: чем глубже расположена точка фигуры, тем большее давление она испытывает. Поэтому точка приложения силы P = ghц.т будет лежать ниже центра тяжести фигуры.

4 учебный вопрос. Эпюры гидростатического давления. Графическое определение силы и центра давления.

Эпюра - графическое изображение распределения гидростатического давления в плоскости рассматриваемой поверхности, выполненное в определенном масштабе.

Сила давления равна площади эпюры давления, умноженной на ширину поверхности, Сила гидростатического давления равна объему эпюры давления.

Для определения силы и центра давления графическим способом необходимо:

1. Построить эпюру давления.

2. Определить площадь эпюры давления.

3. Определить силу давления, которая равна площади эпюры, умноженной на ширину поверхности, т.е. объему эпюры давления.

4. Определить центр тяжести эпюры давления.

5. Сила давления проходит через центр тяжести эпюры и направлена по нормали к поверхности. Точка пересечения вектора Р и поверхности - центр давления.

5 учебный вопрос. Движение реальной жидкости.

При рассмотрении движения реальной жидкости необходимо учитывать неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока.

Величина h1-2 называется потерей энергии или потерей напора при Каждая элементарная струйка в данном живом сечении потока имеет удельную энергию, т.е. энергию, отнесенную к весу жидкости в этой струйке.

При использовании уравнения Бернулли для решения задач следует иметь в виду, что при этом должны выполняться следующие условия:

1. Расход жидкости между сечениями I-I и II-II должен быть постоянным.

2. Движение жидкости должно быть установившимся.

3. Движение жидкости в сечениях I-I и II-II должно быть равномерным или неравномерным, но плавноизменяющимся; в промежутке между сечениями движение может быть и резкоизменяющимся.

Тема № 7. «Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические Тема № 11. «Неустановившееся движение жидкости. Гидравлический удар в трубопроводах».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Виды гидравлических сопротивлений.

Различают два вида потерь напора:

- потери напора по длине hl, - местные потери напора hм.

Общую величину потерь напора для участка трубопровода, заключенного между двумя сечениями, определяют как сумму потерь напора по длине рассматриваемого участка и всех местных потерь напора общ.

2 учебный вопрос. Гидравлические сопротивления при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.

Первая - область ламинарного режима (прямая 1), при Re 2320.

Вторая - область перехода ламинарного режима к турбулентному, 3,3 < lgRe < 3, Третья - область турбулентного движения в гидравлически гладких трубах, f(Re), lgRe > 3, Четвертая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах =f Re, Пятая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах.

При значениях чисел Рейнольдса до 2320 для определения коэффициента применяется формула Пуазейля-Стокса:

В области гладких труб при значениях чисел Рейнольдса до 10 5 для определения коэффициента применяется формула Блазиуса.

Для определения существует универсальная формула А.Д. Альтшуля, 3 учебный вопрос. Физический смысл влияния шероховатости труб на потери напора.

Рис. Схемы течения жидкости в трубах:

а - гидравлически гладких; б - гидравлически шероховатых 4 учебный вопрос. Гидравлический удар в трубопроводах Гидравлическим ударом называется резкое изменение во времени в некотором сечении трубопровода скорости движения жидкости сопровождается рядом чередующихся повышений и понижений давления внутри жидкости, действующих в виде ударов на стенки трубопроводов.

Фазы удара называют время, равное половине периода колебаний давления.

Гидравлический удар называется прямым, если время закрытия регулирующего органа (крана, задвижки, клапана и т.д.) меньше фазы удара (t3 < t0).

Зависимостью (8) можно пользоваться для прямого удара.

Гидравлический удар называется непрямым, если время закрытия крана больше фазы удара, т.е. t3 > to = 2 l/c.

Способы снижения давления при гидравлическом ударе:

- использование арматуры, исключающей опасные гидравлические удары;

- использование компенсаторов гидравлических ударов, позволяющих сохранить режим быстродействия установок тушения.

5 учебный вопрос. Опорожнение резервуаров.

Время истечения объема жидкости W при постоянном напоре равно 1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Основные физические свойства жидкости.

Свойствами жидкостей, которые принципиально важны для гидравлики, являются их сплошность и деформируемость (текучесть).

Основными отличиями жидкого тела от газообразного являются их малая сжимаемость, наличие пограничной свободной поверхности, большая вязкость.

При рассмотрении состояния покоя и движения жидкости используются понятия плотности, сжимаемости и вязкости.

плотность – это отношение массы жидкости к объему.

Удельный вес - вес единицы объема жидкости.

Способность жидкости изменять свой объем под действием внешних сил называется сжимаемостью.

Свойство жидкости оказывать сопротивление скольжению слоев жидкости относительно друг друга называется вязкостью.

2 учебный вопрос. Гидростатическое давление и ее свойства.

В гидростатике рассматривают жидкость, находящуюся в относительном покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления.

Гидростатическое давление - отношение силы давления покоящейся жидкости к площади ее действия.

Гидростатическое давление обладает двумя основными свойствами.

Первое свойство.

Гидростатическое давление действует нормально к площадке и является сжимающим, т.е. оно направлено внутрь того объема жидкости, давление на который рассматриваем.

Второе свойство.

Гидростатическое давление действует одинаково по всем направлениям.

3 учебный вопрос. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Л. Эйлера).

Поверхность, в каждой точке которой давление постоянно, называют поверхностью уровня. Gxdx + Gydy + Gzdz = Это и есть уравнение плоскости равных давлений.

Свободные поверхности жидкости (поверхности раздела газ – жидкость) являются поверхностями равного давления (уровня).

4 учебный вопрос. Основное уравнение гидростатики. Пьезометрическая высота. Вакуум. Вакуумметрическая высота const -основное уравнение гидростатики.

Давление в любой точке покоящейся жидкости равно внешнему давлению (т.е. давление на поверхность), сложенному с весом столба жидкости высотой от поверхности до данной точки и с площадью основания, равной единице.

Превышение давления в точке над атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением (pм, pизб).

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений.

Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений. Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

5 учебный вопрос. Физический смысл основного уравнения гидростатики.

Энергия, отнесенная к единице веса жидкости, называемая удельной потенциальной энергией.

Пьезометрическая высота (давление) зависит от координат точки и является переменной величиной для всей массы жидкости, а гидростатический напор относительно плоскости сравнения является величиной постоянной и не зависит от координат рассматриваемых точек.

6 учебный вопрос. Давление жидкости на плоские. Центр давления.

Сила гидростатического давления на плоскую фигуру равна гидростатическому давлению в центре тяжести ее, умноженному на величину площади этой фигуры.

Давление, обусловленное весом жидкости, неравномерно распределяется по площади фигуры: чем глубже расположена точка фигуры, тем большее давление она испытывает. Поэтому точка приложения силы P = ghц.т будет лежать ниже центра тяжести фигуры.

Эпюра - графическое изображение распределения гидростатического давления в плоскости рассматриваемой поверхности, выполненное в определенном масштабе.

Сила давления равна площади эпюры давления, умноженной на ширину поверхности, Сила гидростатического давления равна объему эпюры давления.

Сила давления dP всегда направлена нормально к площадке d.

Элементарная сила dP избыточного гидростатического давления на площадку d равна:

dP = gyd, где у - глубина погружения площадки d.

Горизонтальная составляющая Рx силы давления на криволинейную поверхность равна силе давления на проекцию у криволинейной поверхности на вертикальную плоскость.

Вертикальная составляющая силы давления жидкости на криволинейную поверхность равна весу жидкости в объеме тела давления:

Результирующая сила давления Р определяется по правилу сложения векторов.

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Основные понятия и определения.

Г и д р о д и н а м и к а – это раздел гидромеханики, изучающий движение несжимаемых жидкостей.

И д е а л ь н а я ж и д к о с т ь – жидкость, не обладающая свойством вязкости.

Установившееся движение - скорость в каждой точке данного сечения по величине и направлению не меняется во времени.

Совокупность линий тока, проходящих через все точки элементарной площадки d и перпендикулярно к ней, называется элементарной струйкой жидкости.

Расход элементарной струйки - объем жидкости, протекающей за единицу времени через живое сечение.

Отношение расхода к площади живого сечения d называют местной скоростью движения v в данном сечении струйки.

Поток жидкости есть совокупность элементарных струек жидкости, движущихся с разными скоростями.

Потоки разделяются на безнапорные, напорные и гидравлические струи.

Б е з н а п о р н ы е п о т о к и - потоки, ограниченные твердыми стенками и имеющие свободную поверхность (потоки в реке, канале и т.п.).

Н а п о р н ы е п о т о к и - потоки, не имеющие свободной поверхности (потоки в трубах).

Г и д р а в л и ч е с к и е с т р у и - потоки, ограниченные жидкостью или газовой средой (струи из насадков или отверстий).

Расход жидкости для потока:

Q V11 V22... const. - уравнение неразрывности для несжимаемой жидкости при установившемся движении.

2 учебный вопрос. Дифференциальное уравнение движения идеальной жидкости Эти уравнения позволяют определить изменение давления и скорости при изменении положения частиц струйки жидкости (координат x, y, z) и времени.

3 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для элементарной струйки и его физический смысл.

Z – геометрической высотой положения или геометрическим напором, – пьезометрической высотой или пьезометрическим напором, v2 – скоростной высотой или скоростным напором.

v 2 – гидродинамический напор, (напорная линия) – гидростатический напор, (пьезометрическая линия) 4 учебный вопрос. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости при установившемся движении.

Каждая элементарная струйка в данном живом сечении потока имеет удельную энергию, т.е. энергию, отнесенную к весу жидкости в этой струйке.

При использовании уравнения Бернулли для решения задач следует иметь в виду, что при этом должны выполняться следующие условия:

1. Расход жидкости между сечениями I-I и II-II должен быть постоянным.

2. Движение жидкости должно быть установившимся.

3. Движение жидкости в сечениях I-I и II-II должно быть равномерным или неравномерным, но плавноизменяющимся; в промежутке между сечениями движение может быть и резкоизменяющимся.

5 учебный вопрос. Примеры практического применения уравнения Бернулли.

Ствол-водомер используется для измерения расхода воды, проходящей по рукавным линиям.

Водомер Вентури является одним из устройств, предназначенных для измерения расхода жидкости в трубопроводах.

Трубка полного напора (гостированное название - приемник полного давления), позволяет измерить полный напор потока жидкости. Она представляет собой трубку, изогнутую под прямым углом и направленную навстречу потоку.

Тема № 7, 8. «Гидравлические сопротивления. Гидравлический расчет трубопроводов. Расчет газопроводов при малых и больших перепадах давлений».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Виды гидравлических сопротивлений.

Различают два вида потерь напора:

- потери напора по длине hl, - местные потери напора hм.

Общую величину потерь напора для участка трубопровода, заключенного между двумя сечениями, определяют как сумму потерь напора по длине рассматриваемого участка и всех местных потерь напора общ.

2 учебный вопрос. Гидравлические сопротивления трубопроводов.

График Никурадзе. Физический смысл влияния шероховатости труб на потери напора.

Первая - область ламинарного режима (прямая 1), при Re 2320.

Вторая - область перехода ламинарного режима к турбулентному, 3,3 < lgRe < 3, Третья - область турбулентного движения в гидравлически гладких трубах, f(Re), lgRe > 3, Четвертая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах =f Re, Пятая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах.

При значениях чисел Рейнольдса до 2320 для определения коэффициента применяется формула Пуазейля-Стокса:

В области гладких труб при значениях чисел Рейнольдса до 10 5 для определения коэффициента применяется формула Блазиуса.

Для определения в квадратичной области сопротивлений можно использовать формулу Шифринсона, которая применима при Re > 500:

Для определения существует универсальная формула А.Д. Альтшуля, применяемую во всех областях турбулентного режима, Рис. Схемы течения жидкости в трубах:

а - гидравлически гладких; б - гидравлически шероховатых 3 учебный вопрос. Местные сопротивления.

Наиболее типичные местные сопротивления.

Внезапное расширение трубопровода.

Диффузор.

Конфузор Колена и закругления.

Вход в трубу и выход из резервуара.

4 учебный вопрос. Гидравлический расчет трубопроводов Гидравлический расчет трубопроводов сводится к решению трех основных задач: определению потерь напора, расхода воды, диаметра трубопровода при других заданных параметрах.

Последовательное соединение трубопроводов.

При последовательном соединении труб расход жидкости на всем пути остается постоянным, а общие потери напора во всей системе получают путем сложения потерь напора на отдельных участках.

Параллельное соединение трубопроводов При параллельном соединении расход жидкости распределяется по ответвлениям, а потом снова сливается в точке схода и становится равным первоначальному.

Трубопроводы с непрерывным расходом Все установленные выше расчетные формулы относятся к случаям, когда по всему участку трубопровода между двумя точками проходит некоторый постоянный расход. Однако водоотбор может производиться и по длине трубопровода. Примером могут служить перфорированные трубопроводы, используемые в практике пожаротушения как системы орошения.

5 учебный вопрос. Потери напора в пожарных рукавах.

В отличие от жестких трубопроводов в мягких рукавах при подаче воды происходит изменение длины и площади поперечного сечения. Кроме того, прямая рукавная линия при удлинении рукавов принимает волнистую форму.

Таким образом, с одной стороны, имеет место уменьшение потерь напора вследствие увеличения диаметра и, с другой стороны, возрастание потерь напора из-за удлинения рукавной линии и увеличения шероховатости. Для упрощения расчетов рукавных систем экспериментально устанавливают величину сопротивления одного пожарного рукава длиной 20 м при рабочих напорах, имеющих место в практике пожаротушения.

Тема № 9. «Истечение жидкости через отверстия и насадки».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Истечение из отверстий.

В инженерной практике часто приходится рассматривать вопросы истечения жидкости через отверстия различных форм и размеров: короткие патрубки, называемые насадками, трубы малой длины и т.п.

В зависимости от расположения отверстия по отношению к стенкам и дну резервуара различают совершенное и несовершенное, полное и неполное сжатие струи.

Совершенное сжатие наблюдается в том случае, когда расстояние от стенок до отверстия оказывается не меньше, чем утроенная длина соответствующего размера отверстия. Если это условие не соблюдается и отверстие находится на более близких расстояниях от боковых стенок, сжатие называется несовершенным. Встречаются случаи, когда отверстия частью периметра примыкают к стенкам резервуара и сжатие струи на этом участке вообще отсутствует. Такое сжатие называется неполным в отличие от полного, когда струя по всему периметру отверстия претерпевает то или иное сжатие.

Для оценки степени сжатия струи применяется понятие о коэффициенте сжатия ;

Для малого округлого отверстия в тонкой стенке в случае совершенного сжатия = 0,6 - 0,64.

Скорости в сжатом сечении струи практически одинаковы, поэтому можно принять 2 = 1. Тогда Так как скорость определена в сжатом сечении с площадью c =, то расход жидкости из отверстия будет Произведение коэффициентов скорости и сжатия называется коэффициентом расхода отверстия и обозначается 0:

2 учебный вопрос. Истечение жидкости через насадки.

Насадком называется присоединенная к отверстию в стенке трубка, длина которой составляет три-четыре диаметра. Различают следующие основные типы насадков: цилиндрические, конические (сходящиеся и расходящиеся), коноидальные (с закругленными очертаниями по форме сжатия струи).

выходе в насадок сжимается, после чего вновь расширяется и заполняет все сечение насадка. В промежутке между сжатым сечением и стенками насадка образуется вихревая зона. Так как струя выходит из насадка полным сечением (без сжатия), то коэффициент сжатия струи = 1, а коэффициент расхода =, т.е. для насадка коэффициенты расхода и скорости имеют одинаковую величину.

В случае истечение жидкости под уровень формулы для скорости и расхода принимают вид:

где H - разность уровней или напоров воды.

Для определения величины вакуума в сжатом сечении струи составим уравнение Бернулли для двух сечений: поверхности воды в сосуде I-I и сжатого сечения С-С:

3 учебный вопрос. Расчетные формулы для расхода и напора из насадков.

Формулу для определения расхода можно представить в виде где p 2 g называется проводимостью насадка.

Напор перед насадком определяется из выражения Значение p и s насадков при напора H, м, для пожарных стволов приводится в табл.

4 учебный вопрос. Истечение жидкости через короткие трубопроводы.

Рассмотрим в качестве примера резервуар с присоединенной к нему системой трубопроводов, включающий как линейные, так и местные сопротивления.

Для определения скорости истечения и расхода жидкости при постоянном напоре H составим уравнение Бернулли для сечения I-I и 0- 1. Классификация струй. Формулы для расчта сплошных струй.

2. Реакция струи.

3. Гидравлический удар в трубопроводах.

4. Опорожнение резервуаров.

Тема № 10, 11. «Гидравлические струи. Гидравлический удар в трубопроводах».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Классификация струй.

Струей называется поток жидкости, не ограниченный стенками, движущийся в массе такой же или другой жидкости.

Различают жидкие и газовые струи. В зависимости от условий движения струи могут быть затопленными и незатопленными.

Струя называется затопленной, если она движется в массе, однородной со струей жидкости, или в пространстве, заполненном водой.

Струя (жидкая) называется незатопленной, если она движется в газовом пространстве.

Водяные струи подразделяются на сплошные, получаемые от ручных и лафетных стволов, и распыленные, образуемые от специальных насадковраспылителей.

При больших напорах в струе можно выделить две ее части: сплошную или компактную, и раздробленную.

Эмпирические формулы для расчета сплошной струи.

Вертикальная струя. S в - высота вертикальной сплошной струи симости от требуемой высоты струи S к - величина компактной части струи 2 учебный вопрос. Реакция струи.

Реакцией струи называется сила, возникающая при истечении жидкости из насадка 3 учебный вопрос. Гидравлический удар в трубопроводах.

Гидравлическим ударом называется резкое изменение во времени в некотором сечении трубопровода скорости движения жидкости сопровождается рядом чередующихся повышений и понижений давления внутри жидкости, действующих в виде ударов на стенки трубопроводов.

Фазы удара называют время, равное половине периода колебаний давления.

V0c - формула Н.Е. Жуковского.

E, где Е - модуль упругости материала стенки трубопровода.

где K - модуль объемной упругости жидкости Гидравлический удар называется прямым, если время закрытия регулирующего органа (крана, задвижки, клапана и т.д.) меньше фазы удара (t3 < t0).

Зависимостью (8) можно пользоваться для прямого удара.

Гидравлический удар называется непрямым, если время закрытия крана больше фазы удара, т.е. t3 > to = 2 l/c.

4 учебный вопрос. Опорожнение резервуаров.

Время истечения объема жидкости W при постоянном напоре равно Тема № 1, № 5. «Основные физические свойства жидкостей. Гидростатическое давление и его свойства. Движение реальной жидкости».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Гидростатическое давление и ее свойства.

В гидростатике рассматривают жидкость, находящуюся в относительном покое. Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления.

Гидростатическое давление - отношение силы давления покоящейся жидкости к площади ее действия.

Гидростатическое давление обладает двумя основными свойствами.

Первое свойство.

Гидростатическое давление действует нормально к площадке и является сжимающим, т.е. оно направлено внутрь того объема жидкости, давление на который рассматриваем.

Второе свойство.

Гидростатическое давление действует одинаково по всем направлениям.

2 учебный вопрос. Основное уравнение гидростатики. Пьезометрическая высота. Вакуум. Вакуумметрическая высота.

const -основное уравнение гидростатики.

Давление в любой точке покоящейся жидкости равно внешнему давлению (т.е. давление на поверхность), сложенному с весом столба жидкости высотой от поверхности до данной точки и с площадью основания, равной единице.

Закон Паскаля. Изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные точки без изменения. На использовании этого закона основана работа ряда гидравлических машин, наиболее распространенной из которых является гидравлический пресс.

Превышение давления в точке над атмосферным давлением называется избыточным или манометрическим давлением (pм, pизб).

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений.

Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

Абсолютное (или полное) давление pабс - это сумма избыточного и атмосферного давлений. Вакуумом (pвак) называется недостаток абсолютного давления до атмосферного.

3 учебный вопрос. Определение силы и центра давления жидкости на плоские фигуры.

Сила гидростатического давления на плоскую фигуру равна гидростатическому давлению в центре тяжести ее, умноженному на величину площади этой фигуры.

Давление, обусловленное весом жидкости, неравномерно распределяется по площади фигуры: чем глубже расположена точка фигуры, тем большее давление она испытывает. Поэтому точка приложения силы P = ghц.т будет лежать ниже центра тяжести фигуры.

4 учебный вопрос. Эпюры гидростатического давления. Графическое определение силы и центра давления.

Эпюра - графическое изображение распределения гидростатического давления в плоскости рассматриваемой поверхности, выполненное в определенном масштабе.

Сила давления равна площади эпюры давления, умноженной на ширину поверхности, Сила гидростатического давления равна объему эпюры давления.

Для определения силы и центра давления графическим способом необходимо:

1. Построить эпюру давления.

2. Определить площадь эпюры давления.

3. Определить силу давления, которая равна площади эпюры, умноженной на ширину поверхности, т.е. объему эпюры давления.

4. Определить центр тяжести эпюры давления.

5. Сила давления проходит через центр тяжести эпюры и направлена по нормали к поверхности. Точка пересечения вектора Р и поверхности - центр давления.

5 учебный вопрос. Движение реальной жидкости.

При рассмотрении движения реальной жидкости необходимо учитывать неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока.

Величина h1-2 называется потерей энергии или потерей напора при Каждая элементарная струйка в данном живом сечении потока имеет удельную энергию, т.е. энергию, отнесенную к весу жидкости в этой струйке.

При использовании уравнения Бернулли для решения задач следует иметь в виду, что при этом должны выполняться следующие условия:

1. Расход жидкости между сечениями I-I и II-II должен быть постоянным.

2. Движение жидкости должно быть установившимся.

3. Движение жидкости в сечениях I-I и II-II должно быть равномерным или неравномерным, но плавноизменяющимся; в промежутке между сечениями движение может быть и резкоизменяющимся.

Тема № 7, 11. «Гидравлические сопротивления. График Никурадзе.

Гидравлический удар в трубопроводах».

1. Абросимов Ю.Г. Гидравлика. Учебник. – М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. – 312 с.

2. Задачник по гидравлике и противопожарному водоснабжению. / Под ред. Качалова А.А. Часть I. Гидравлика в пожарном деле. – М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989 г.

3. Абросимов Ю.Г. Лабораторный практикум по курсу «Гидравлика»

[текст]: Лаб. Раб. /Ю.Г. Абросимов, В.В. Жучков, Ю.Л. Карасв и др. – М:

АГПС МЧС России, 2010 – 72 с.

1 учебный вопрос. Виды гидравлических сопротивлений.

Различают два вида потерь напора:

- потери напора по длине hl, - местные потери напора hм.

Общую величину потерь напора для участка трубопровода, заключенного между двумя сечениями, определяют как сумму потерь напора по длине рассматриваемого участка и всех местных потерь напора общ.

2 учебный вопрос. Гидравлические сопротивления при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.

Первая - область ламинарного режима (прямая 1), при Re 2320.

Вторая - область перехода ламинарного режима к турбулентному, 3,3 < lgRe < 3, Третья - область турбулентного движения в гидравлически гладких трубах, f(Re), lgRe > 3, Четвертая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах =f Re, Пятая - область турбулентного движения в гидравлически шероховатых трубах.

При значениях чисел Рейнольдса до 2320 для определения коэффициента применяется формула Пуазейля-Стокса:

В области гладких труб при значениях чисел Рейнольдса до 10 5 для определения коэффициента применяется формула Блазиуса.

Для определения в квадратичной области сопротивлений можно использовать формулу Шифринсона, которая применима при Re > 500:

Для определения существует универсальная формула А.Д. Альтшуля, применяемую во всех областях турбулентного режима, 3 учебный вопрос. Физический смысл влияния шероховатости труб на потери напора.

Рис. Схемы течения жидкости в трубах:

а - гидравлически гладких; б - гидравлически шероховатых 4 учебный вопрос. Гидравлический удар в трубопроводах Гидравлическим ударом называется резкое изменение во времени в некотором сечении трубопровода скорости движения жидкости сопровождается рядом чередующихся повышений и понижений давления внутри жидкости, действующих в виде ударов на стенки трубопроводов.

Фазы удара называют время, равное половине периода колебаний давления.

E, где Е - модуль упругости материала стенки трубопровода.

где K - модуль объемной упругости жидкости Гидравлический удар называется прямым, если время закрытия регулирующего органа (крана, задвижки, клапана и т.д.) меньше фазы удара (t3 < t0).

Зависимостью (8) можно пользоваться для прямого удара.

Гидравлический удар называется непрямым, если время закрытия крана больше фазы удара, т.е. t3 > to = 2 l/c.

Способы снижения давления при гидравлическом ударе:

- использование арматуры, исключающей опасные гидравлические удары;

- использование компенсаторов гидравлических ударов, позволяющих сохранить режим быстродействия установок тушения.