«ГИДРАВЛИКА Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 270102.65 Промышленное и гражданское строительство всех форм обучения Сыктывкар 2012 УДК 621.22 ББК 30.123 Г46 Рекомендован к изданию в ...»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного

образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет

имени С. М. Кирова»

Кафедра теплотехники и гидравлики

ГИДРАВЛИКА

Учебно-методический комплекс по дисциплине для студентов специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения Сыктывкар 2012 УДК 621.22 ББК 30.123 Г46 Рекомендован к изданию в электронном виде кафедрой теплотехники и гидравлики Сыктывкарского лесного института 11 мая 2012 г.

Утвержден к изданию в электронном виде советом технологического факультета Сыктывкарского лесного института 21 июня 2012 г.

Составитель:

кандидат химических наук, доцент Т. Л. Леканова Гидравлика [Электронный ресурс] : учеб.-метод. комплекс по Г46 дисциплине для студ. спец. 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» всех форм обучения : самост. учеб. электрон. изд. / Сыкт. лесн. ин-т ; сост.: Т. Л. Леканова. – Электрон. дан. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com. – Загл. с экрана.

В издании помещены материалы для освоения дисциплины «Гидравлика». Приведены рабочая программа курса, сборник описаний лабораторных работ, методические указания по различным видам работ.

УДК 621. ББК 30. Самостоятельное учебное электронное издание Составитель: Леканова Тамара Леонардовна

ГИДРАВЛИКА

Электронный формат – pdf. Объем 5,4 уч.-изд. л.

Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М. Кирова» (СЛИ), 167982, г. Сыктывкар, ул. Ленина, 39, [email protected], www.sli.komi.com Редакционно-издательский отдел СЛИ.

© СЛИ, Леканова Т.Л., составление,

ОГЛАВЛЕНИЕ

Рабочая программа специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» Рекомендации по самостоятельной подготовке студентов Методические рекомендации по самостоятельному изучению тем Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к практическим занятиям Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным работам Методические рекомендации по самостоятельному выполнению контрольных работ для студентов заочной и сокращенной форм обучения Контроль знаний студентов Тестовые материалы, используемые при контроле знаний студентов Задания к аудиторной контрольной работе, используемые при контроле знаний студентов Критерии оценки знаний студентов Сборник описаний лабораторных работ Министерство образования и науки Российской Федерации федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С. М.

Декан лесотранспортного Зам. директора по учебной и научной "_"20_г. "_"20_г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

по направлению 270000 "Архитектура и строительство" специальность: 270102 «Промышленное и гражданское строительство»

Кафедра "Теплотехники и гидравлики" Курс Семестр из них:

самостоятельная работа Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным стандартом высшего образования по направлению 270000 "Архитектура и строительство" для специальности: 270102 «Промышленное и гражданское строительство»

Переработанную программу составил: к.х.н., доцент _Леканова Т.Л.

Рабочая программа по дисциплине «Гидравлика» обсуждена на заседании кафедры "Теплотехники и гидравлики" Протокол № 9 от " 11 " мая 2012г.

Заведующий кафедрой, к.х.н., доцент _Т. Л. Леканова Рабочая программа рассмотрена и одобрена методической комиссией технологического факультета Протокол № 11 от " 06 " июня 2012г.

Председатель комиссии:

декан лесотранспортного факультета. А. Н. Юшков 1.1. Цель и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе теоретической и практической подготовки специалистов, выполняющих проектирование, конструирование, строительство и эксплуатацию зданий. Данный курс обеспечивает глубокое понимание сущности основных законов равновесия и движения жидкостей с целью решения инженерных задач.

В результате изучения курса ”Гидравлика” студент должен иметь представление:

об общих законах статики и динамики жидкости;

о методах расчета основных параметров и характеристик процессов с использование жидкости;

о перспективных разработках и исследованиях в области гидравлики;

о назначении и области применения гидравлических машин и оборудования;

о перспективных разработках и исследованиях в области гидравлики.

Требования к знаниям и умениям основные понятия, законы гидравлики; физические свойства капельных жидкостей; практические приложения законов гидростатики и гидродинамики;

методы решения основных задач гидростатики и гидродинамики, имеющих практическую направленность;

определять основные размеры и параметры гидравлических машин;

читать и выполнять чертежи со специальными обозначениями гидравлических машин и аппаратуры в соответствии с ГОСТами.

Трудоемкость по стандарту - 98 часов, аудиторных занятий – 48 часов, самостоятельная работа – 50 часа.

Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Основы кинематики. Общие законы и управления статики и динамики жидкостей и газов.

Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред. Модель идеальной (невязкой) жидкости. Общая интегральная форма уравнений количества движения и момента количества движения. Подобие гидромеханических процессов. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах. Турбулентность и ее основные статистические характеристики. Конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса.

Общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ. Одномерные потоки жидкостей и газов.

1.3. Перечень дисциплин и тем, усвоение которых студентом необходимо Для полноценного усвоения учебного материала по дисциплине ”Гидравлика” студентам необходимо иметь знания по математике, физике, теоретической механике, сопротивлению материалов, теории машин и механизмов.

2.1. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий Вводные сведения. Предмет и задачи курса. Основные физические свойства жидкостей и газов на примере плотности, удельного объема, вязкости, поверхностного натяжения.

Гидростатика. Гидростатическое давление и его свойства. Физический смысл. Размерность в системных и внесистемных единицах. Общие законы и уравнения статики жидкостей и газов. Дифференциальное уравнение равновесия Эйлера. Основное уравнение гидростатики. Виды напора. Закон Паскаля и его практическое применение. Абсолютный и относительный покой (равновесие) жидких сред Сила давления жидкости на плоские, криволинейные стенки. Приборы Основы кинематики. Гидродинамика. Скорость и расход жидкости.

Установившиеся и неустановившиеся потоки. Уравнение неразрывности.

Общие законы и уравнения динамики жидкостей и газов. Уравнение неразрывности. Дифференциальные уравнения несжимаемой жидкости (уравнение Навье Стокса). Виды движения вязкой жидкости.

Модель идеальной (невязкой) жидкости. Уравнение Бернулли для идеальной (невязкой жидкости). Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Некоторые практические применения уравнения Бернулли для определения скорости и расхода жидкости.

Общая интегральная форма уравнения количества движения. Подобие гидромеханических процессов. Константы подобии, инварианты подобия.

Критерии гидродинамического подобия. Теоремы подобия. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах.

Режимы движения вязкой жидкости. Число Рейнольдса, его критические значения. Скорость и расход жидкости при ламинарном режиме движения жидкости (закон Стокса, уравнение Пуазейля). Турбулентность и ее основные характеристики. Уравнение Рейнольдса. Применение численных методов на ЭВМ.

Одномерные потоки жидкостей. Распределение скоростей по сечению Потери напора на местные сопротивления. Формула Вейсбаха.

Скорость и расход истечения жидкости из резервуаров при постоянном напоре. Модуль расхода. Продолжительность опорожнения резервуаров при переменном напоре.

Гидравлический расчет трубопроводов.

Неустановившееся движение несжимаемой жидкости. Гидравлический удар. Формула Жуковского Н.Е. Практическое использование гидроудара.

Гидравлические машины. Общие сведения. Классификация. Основные Насосы. Классификация. Определение теоретического напора.

Характеристики ц/б насоса, работа насоса в сети. Основное уравнение Гидродинамические передачи. Назначение, принцип действия, гидротрансформаторы.

Гидропривод. Классификация гидроприводов. Рабочие жидкости.

Гидродвигатели. Гидроаппаратура направляющая. Гидроаппаратура регулирующая.

Вспомогательные устройства. Определение основных параметров объемного гидропривода. Дроссельное регулирование, объемное регулирование гидропривода.

Гидропневмоприводы. Гидро-и пневмотранспорт.

2.2. Лабораторные занятия, их наименование, объем в часах для Лаборатория «Гидромеханических процессов и аппаратов» ауд.

Изучение поля скоростей потока в трубопроводах Определение гидравлических сопротивлений напорного трубопровода Определение энергетических характеристик центробежного вентилятора. Работа центробежного вентилятора на сеть. Определение характеристик центробежного насоса. Работа 2.3Лабораторные занятия, их наименование, объем в часах для Лаборатория «Гидромеханических процессов и аппаратов» ауд.

Изучение поля скоростей потока в трубопроводах Определение гидравлических сопротивлений напорного трубопровода Определение энергетических характеристик центробежного вентилятора. Работа центробежного вентилятора на сеть.

Определение характеристик центробежного насоса. Работа центробежного насоса на сеть.

2.4 Лабораторные занятия, их наименование, объем в часах для Лаборатория «Гидромеханических процессов и аппаратов» ауд.

Изучение поля скоростей потока в трубопроводах Определение гидравлических сопротивлений напорного Определение энергетических характеристик центробежного вентилятора. Работа центробежного вентилятора на сеть.

Определение характеристик центробежного насоса. Работа центробежного насоса на сеть.

Содержание и методика выполнения лабораторных работ изложены в учебных пособиях и методических указаниях, составленных коллективом преподавателей и сотрудников кафедры, и приведены в списке дополнительной литературы [5, 6].

2.5 Практические занятия, их объем в часах для очной формы обучения Физические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление.

Определение давления жидкости на плоские и криволинейные стенки.

Закон Паскаля, гидравлический пресс. Относительный покой жидкости.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Уравнение Определение коэффициента гидравлического трения. Потери напора по Расчет гидравлически коротких и длинных трубопроводов.

Истечение жидкости через отверстия и насадки при постоянном и Насосы. Определение теоретического напора. Энергетические 2.6 Практические занятия, их объем в часах для очно- заочной формы обучения Физические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление.

Основное уравнение гидростатики.

Определение давления жидкости на плоские и криволинейные стенки.

Закон Паскаля, гидравлический пресс. Относительный покой жидкости.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Уравнение неразрывности.

Определение коэффициента гидравлического трения. Потери напора по длине и на местные сопротивления.

Расчет гидравлически коротких и длинных трубопроводов.

Истечение жидкости через отверстия и насадки при постоянном и переменном напоре.

Насосы. Определение теоретического напора. Энергетические характеристики насосов.

2.7 Практические занятия, их объем в часах для заочной и сокращенной формы Физические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление.

Основное уравнение гидростатики.

Определение давления жидкости на плоские и криволинейные стенки.

Закон Паскаля, гидравлический пресс. Относительный покой жидкости.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Уравнение неразрывности.

Определение коэффициента гидравлического трения. Потери напора по длине и на местные сопротивления.

Расчет гидравлически коротких и длинных трубопроводов.

Истечение жидкости через отверстия и насадки при постоянном и переменном напоре.

Насосы. Определение теоретического напора. Энергетические характеристики насосов.

2.8.Самостоятельная работа и контроль успеваемости для Подготовка к практическим занятиям 2.9. Самостоятельная работа и контроль успеваемости для Подготовка к практическим занятиям 2.10. Самостоятельная работа и контроль успеваемости для заочной и Подготовка к практическим занятиям Текущая успеваемость студентов контролируется фронтальным опросом (ФО), опросом по результатам лабораторных работ (ОЛР). Итоговая успеваемость определяется на зачете (з). Студенты допускаются к зачету после прохождения лабораторных работ и защиты контрольных работ (з/о, сфо).

2.11. Распределение часов по темам и видам занятий для студентов очной формы Вводные сведения. Предмет и задачи удельного объема, вязкости, поверхностного натяжения.

единицах. Общие законы и уравнения Дифференциальное уравнение равновесия гидростатики. Виды напора. Закон Паскаля и его практическое применение.

Абсолютный и относительный покой жидкости (равновесие) жидких сред измерения давления Гидродинамика. Скорость и расход неустановившиеся потоки. Общие законы несжимаемой жидкости (уравнение Навье жидкости.

Модель идеальной (невязкой) жидкости.

Уравнение Бернулли для идеальной (невязкой Некоторые практические применения уравнения Бернулли для определения скорости и расхода жидкости.

Общая интегральная форма уравнения гидромеханических процессов. Константы подобия. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной Режимы движения вязкой жидкости.

Число Рейнольдса, его критические значения. Скорость и расход жидкости при ламинарном режиме движения жидкости (закон Стокса, уравнение Пуазеля). Турбулентность и ее основные характеристики. Уравнение Рейнольдса.

Применение численных методов на ЭВМ.

Распределение скоростей по сечению гидравлического трения.

10. Скорость и расход истечения жидкости из резервуаров при постоянном напоре.

переменном напоре.

Практическое использование гидроудара.

14. Насосы. Классификация. Определение теоретического напора. Характеристики ц/б насоса, работа насоса в сети. Основное уравнение центробежного насоса.

гидротрансформаторы.

16. Гидропривод. Классификация гидроприводов. Рабочие жидкости.

направляющая. Гидроаппаратура регулирующая.

регулирование, объемное регулирование гидропривода.

пневмотранспорт.

19. Изучение тем, не рассмотренных на лекциях 2.12.Распределение часов по темам и видам занятий для студентов очно – заочной жидкостей и газов на примере плотности, удельного объема, вязкости, поверхностного натяжения.

Гидростатика. Гидростатическое давление и его свойства. Физический смысл. Размерность в системных и внесистемных единицах. Общие законы гидростатики. Виды напора. Закон Паскаля и его практическое применение.

Абсолютный и относительный покой жидкости (равновесие) жидких сред Сила давления жидкости на плоские, измерения давления Гидродинамика. Скорость и расход жидкости. Установившиеся и неустановившиеся потоки. Общие уравнения несжимаемой жидкости (уравнение Навье Стокса). Виды движения вязкой жидкости.

Модель идеальной (невязкой) жидкости.

Уравнение Бернулли для идеальной (невязкой жидкости). Уравнение применения уравнения Бернулли для определения скорости и расхода жидкости.

Общая интегральная форма уравнения количества движения. Подобие гидромеханических процессов.

подобия. Теоремы подобия. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах.

Режимы движения вязкой жидкости.

Число Рейнольдса, его критические значения. Скорость и расход жидкости характеристики. Уравнение Рейнольдса.

Применение численных методов на Одномерные потоки жидкостей.

Распределение скоростей по сечению потока. Расчет коэффициента гидравлического трения.

10. Скорость и расход истечения жидкости из резервуаров при постоянном напоре.

опорожнения резервуаров при переменном напоре.

12. Неустановившееся движение несжимаемой жидкости.

Жуковского Н.Е. Практическое использование гидроудара.

14. Насосы. Классификация. Определение насоса.

15. Гидродинамические передачи.

гидротрансформаторы.

16. Гидропривод. Классификация гидроприводов. Рабочие жидкости.

направляющая. Гидроаппаратура регулирующая.

17. Вспомогательные устройства.

Определение основных параметров регулирование, объемное регулирование гидропривода.

пневмотранспорт.

2.13. Распределение часов по темам и видам занятий для студентов Вводные сведения. Предмет и задачи плотности, удельного объема, вязкости, поверхностного натяжения.

Гидростатика. Гидростатическое давление и его свойства. Физический смысл. Размерность в системных и Абсолютный и относительный покой жидкости (равновесие) жидких сред Сила давления жидкости на плоские, измерения давления Гидродинамика. Скорость и расход жидкости. Установившиеся и неустановившиеся потоки. Общие неразрывности. Дифференциальные уравнения несжимаемой жидкости (уравнение Навье Стокса). Виды движения вязкой жидкости.

Модель идеальной (невязкой) жидкости. Уравнение Бернулли для идеальной (невязкой жидкости).

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Некоторые практические применения уравнения Бернулли для определения скорости и расхода жидкости.

Общая интегральная форма уравнения количества движения. Подобие Константы подобии, инварианты подобия. Критерии гидродинамического подобия.

Теоремы подобия. Общее уравнение энергии в интегральной и дифференциальной формах.

Режимы движения вязкой жидкости.

Число Рейнольдса, его критические значения. Скорость и расход и ее основные характеристики.

Уравнение Рейнольдса. Применение численных методов на ЭВМ.

Одномерные потоки жидкостей.

Распределение скоростей по сечению потока. Расчет коэффициента гидравлического трения.

Потери напора на местные сопротивления. Формула Вейсбаха.

Коэффициенты местных сопротивлений.

Скорость и расход истечения жидкости из резервуаров при Продолжительность опорожнения резервуаров при переменном напоре.

трубопроводов.

Неустановившееся движение несжимаемой жидкости.

Жуковского Н.Е. Практическое использование гидроудара.

Гидравлические машины. Общие параметры Насосы. Классификация. Определение теоретического напора.

насоса в сети. Основное уравнение центробежного насоса.

Гидродинамические передачи.

гидротрансформаторы.

Гидропривод. Классификация гидроприводов. Рабочие жидкости.

направляющая. Гидроаппаратура регулирующая.

Вспомогательные устройства.

Определение основных параметров объемное регулирование гидропривода.

пневмотранспорт.

Выполнение контрольных работ Контрольные работы студентами заочной формы обучения выполняются согласно литературе [4].

3. Вопросы к зачету по дисциплине «Гидравлика»

1. Основные физические свойства жидкостей и газов на примере плотности, удельного объема, вязкости, поверхностного натяжения.

2. Приборы для измерения давления.

3. Гидростатическое давление и его свойства. Физический смысл. Размерность в системных и внесистемных единицах.

4. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера.

5. Основное уравнение гидростатики.

6. Пьезометрическая и приведенная высоты, вакуум, напор и удельная потенциальная энергия.

7. Относительный и абсолютный покой жидкости.

8. Закон Паскаля и его практическое применение.

9. Сила давления жидкости на плоскую стенку. Центр давления.

10. Сила давления жидкости на криволинейную стенку. Центр давления.

11. Плавание тел. Закон Архимеда. Остойчивость плавающего тела.

12. Понятие о струйчатой модели потока.

13. Уравнение постоянства расхода для установившегося движения жидкости 14. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.

15. Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости.

Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли.

16. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости.

17. Практические приложения уравнения Бернулли для определения скорости и расхода жидкости.

18. Уравнение равномерного движения жидкости (формула Шези).

19. Гидравлический и пьезометрический уклон.

20. Режимы движения вязкой жидкости. Число Рейнольдса и его критические значения.

Эпюры скоростей.

21. Расход жидкости при ламинарном режиме движения.

22. Движение жидкости через плоскую щель.

23. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Пульсация скоростей и осредненная скорость.

24. Классификация потерь напора.

25. Потери напора на местные сопротивления (внезапное расширение).

26. Потери напора на преодоление сил трения, определение коэффициента гидравлического трения расчетным путем.

27. Расчет трубопровода с непрерывным расходом по его длине.

28. Расчет гидравлически коротких трубопроводов.

29. Расчет сифонного трубопровода.

30. Гидравлический удар в трубопроводе.

31. Скорость и расход истечения жидкости из резервуаров при постоянном напоре.

32. Продолжительность опорожнения резервуаров при переменном напоре.

33. Поршневые насосы. Устройство. Создаваемый напор. Производительность.

Потребляемая мощность. Индикаторная диаграмма поршневого насоса.

34. Производительность центробежного насоса. Законы пропорциональности. Рабочая характеристика насоса. Уравнение центробежного насоса.

35. Центробежные насосы. Классификация центробежных насосов. Устройство и принцип действия. Действительный напор насоса.

36. Воздушные колпаки поршневых насосов.

37. Гидромуфты. Гидротрансформаторы. Назначение. Принцип действия Характеристики.

38. Распределительная контрольно-регулирующая аппаратура. Назначение. Принцип действия.

39. Дроссельное регулирование гидроприводов. Назначение. Принцип работы.

40. Объемное регулирование гидроприводов. Назначение. Принцип работы.

4. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1. Кудинов, В. А. Гидравлика [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. А.

Кудинов ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва : Абрис, 2012. – 199 с.

– Режим доступа: http://www.biblioclub.ru/book/117490/.

Дополнительная учебная, учебно-методическая литература 1. Гидравлика [Текст] : сб. описаний лаб. работ по направлениям : "Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования" спец. 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство", 651600 "Технологические машины и оборудование" спец.

150405 "Машины и оборудование лесного комплекса", 656300 "Технология лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств", спец. "Лесоинженерное дело", 653600 "Транспортное строительство" спец. "Автомобильные дороги и аэродромы", 660300 "Агроинженерия" спец. "Механизация сельского хозяйства и 110302 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства", 653300 "Эксплуатация транспорта и транспортного оборудования" 190603 "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (по отраслям)", 653500 "Строительство спец. 270102 "Промышленное и гражданское строительство", 656300 "Технология лесохаготовительных и деревообрабатывающих производств" спец. 250403 "Технология деревообработки" / Федеральное агентство по образованию, Сыкт. лесн. ин-т (фил.), С.-Петерб. гос.

лесотехн. акад., Каф. теплотехники и гидравлики ; сост. Н. А. Корычев [и др.]. – Сыктывкар : СЛИ, 2006. – 58 с.

2. Гидравлика и гидравлические машины [Текст] : учеб. пособие для студ.

направлений бакалавриата 110800 "Агроинженерия", 151000 "Технологические машины и оборудование", 190600 "Эксплуатация транспортных средств", "Технология и оборудование лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств" и спец. 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство", "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования", 150405 "Машины и оборудование лесного комплекса", 110301 "Механизация сельского хозяйства", "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства", 250401 "Лесоинженерное дело", 250403 "Технология деревообработки" всех форм обучения / А. Ф.

Триандафилов, С. Г. Ефимова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Сыкт. лесн.

ин-т (фил.) ФГБОУ ВПО С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С. М. Кирова, Каф.

теплотехники и гидравлики. – Сыктывкар : СЛИ, 2012. – 212 с.

3. Гидравлика и гидравлические машины [Электронный ресурс] : учеб. пособие для студ. направлений бакалавриата 110800 "Агроинженерия", "Технологические машины и оборудование", 190600 "Эксплуатация транспортных деревообрабатывающих производств" и спец. 190601 "Автомобили и автомобильное хозяйство", 190603 "Сервис транспортных и технологических машин и оборудования", 150405 "Машины и оборудование лесного комплекса", 110301 "Механизация сельского хозяйства", 110302 "Электрификация и автоматизация сельского хозяйства", "Лесоинженерное дело", 250403 "Технология деревообработки" всех форм обучения / А. Ф. Триандафилов, С. Г. Ефимова ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Сыкт.

лесн. ин-т (фил.) ФГБОУ ВПО С.-Петерб. гос. лесотехн. ун-т им. С. М. Кирова, Каф.

теплотехники и гидравлики. – Электрон. текстовые дан. (1 файл в формате pdf: 8,7 Мб).

– Сыктывкар : СЛИ, 2012. – on-line. – Систем. требования: Acrobat Reader (любая версия). – Загл. с титул. экрана. – Режим доступа: http://lib.sfi.komi.com/ft/301pdf.

4. Гидравлика и гидропривод [Текст] : учеб. программа, метод. указ. и контрольные задания к расчетно-графическим работам для студ. спец. 150405, 270205, 190601, 190603, 110301, 110202 очной формы обучения / Федеральное агентство по образованию, Сыкт. лесн. ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С.

М. Кирова", Каф. теплотехники и гидравлики ; сост.: А. Ф. Триандафилов, С. Г.

Ефимова, В. Т. Чупров. – Сыктывкар : СЛИ, 2007. – 76 с.

5. Гидравлика и гидропривод [Электронный ресурс] : учебное пособие для студентов вузов / Н. С. Гудилин [и др.] ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Москва : Горная книга, 2007. – 520 с. – (Горное машиностроение). – Режим доступа:

http://www.biblioclub.ru/book/83717/.

6. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. "Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования" / под ред. С. П. Стесина. – Москва : Академия, 2005. – 336 с. – (Высшее профессиональное образование).

7. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. направления подготовки дипломированных специалистов "Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования" / под ред. С. П. Стесина. – 4-е изд., стер. – Москва : Академия, 2008. – 336 с. – (Высшее профессиональное образование).

8. Гроховский, Д. В. Основы гидравлики и гидропривод [Электронный ресурс] :

учебное пособие / Д. В. Гроховский ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – Санкт-Петербург : Политехника, 2012. – 239 с. – Режим доступа:

http://www.biblioclub.ru/book/124242/.

9. Калекин, А. А. Гидравлика и гидравлические машины [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. 050502 "Технология и предпринимательство" и 050501 "Профессиональное обучение (агроинженерия)" / А. А. Калекин. – Москва :

Мир, 2005. – 512 с.

10. Калицун, В. И. Гидравлика, водоснабжение и канализация [Текст] = Termal insultion in industri, theory and valuation : учеб. пособие для вузов / В. И. Калицун, В. С.

Кедров, Ю. М. Ласков. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Стройиздат, 2003. – 397 с.

11. Калицун, В. И. Гидравлика, водоснабжение и канализация [Текст] : учеб.

пособие для студ. вузов, обучающихся по спец. "Пром. и гражданское стр-во" / В. И.

Калицун, В. С. Кедров, Ю. М. Ласков. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва : Стройиздат, 2004. – 397 с.

12. Кудинов, В. А. Гидравлика [Текст] : учеб. пособие для студ. вузов, обучающихся по направлениям подготовки (спец.) в области техники и технологии / В.

А. Кудинов, Э. М. Карташов. – 3-е изд., стер. – Москва : Высш. шк., 2008. – 199 с.

13. Лапшев, Н. Н. Гидравлика [Текст] : учеб. для студ. вузов, обучающихся по направлению подготовки "Строительство" / Н. Н. Лапшев. – Москва : Академия, 2007. – 270 с.

14. Лебедев, Н. И. Гидравлика, гидравлические машины и объемный гидропривод [Текст] : учеб. пособие для студ.-заочников по дисциплине "Гидравлика, гидравлические машины и гидропривод" / Н. И. Лебедев ; М-во образования Рос.

Федерации, Моск. гос. ун-т леса. – 2-е изд., стер. – Москва : МГУЛ, 2003. – 232 с.

15. Малашкина, В. А. Гидравлика [Электронный ресурс] : учебное пособие для проведения практических занятий и самостоятельной работы студентов / В. А.

Малашкина ; Университетская библиотека онлайн (ЭБС). – 2-е изд., стер. – Москва :

Московский государственный горный университет, 2012. – 103 с. – Режим доступа:

http://www.biblioclub.ru/book/99675/.

16. Марон, В. И. Гидравлика двухфазных потоков в трубопроводах [Электронный ресурс] : учебное пособие / В. И. Марон ; Издательство "Лань" (ЭБС). – СанктПетербург : Лань, 2012. – 256 с. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – Режим доступа: http://e.lanbook.com/view/book/3189/.

17. Ухин, Б. В. Инженерная гидравлика [Текст] : учеб. пособие для студ., обучающихся по направлению 653500 "Строительство" / Б. В. Ухин, Ю. Ф. Мельников ;

под ред. Б. В. Ухина. – Москва : АСВ, 2007. – 344 с.

1. Ерахтин, Б. М. Строительство гидроэлектростанций в России [Текст] : учебносправочное пособие гидростроителя / Б. М. Ерахтин, В. М. Ерахтин. – Москва : АСВ, 2007. – 732 с.

2. Идельчик, И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям [Текст] / И. Е.

Идельчик ; под ред. М. О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – Москва :

Машиностроение, 1992. – 672 с.

3. Кремлёвский, П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ [Текст] :

справочник. Кн. 1. Расходомеры переменного перепада давления, расходомеры переменного уровня, тахометрические расходомеры и счетчики / П. П. Кремлёвский ;

ред. : Е. А. Шорников. – 5-е изд., перераб. и доп. – Санкт-Петербург : Политехника, 2002. – 409 с.

4. Курганов, А. М. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоотведения [Текст] : справочник / А. М. Курганов, Н. Ф. Федоров ; под ред. А. М.

Курганова. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – Ленинград : Стройиздат, 1986. – 440 с.

5. Лукиных, А. А. Таблицы для гидравлического расчета канализационных сетей и докеров по формуле акад. Н. Н. Павловского [Текст] : справ. пособие / А. А.

Лукиных, Н. А. Лукиных. – 2-е изд., перераб. и доп. – Тверь : [б. и.], 2005. – 152 с.

6. Повышение эффективности работы гидропривода лесных машин [Текст] :

[монография] / А. Н. Юшков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Сыкт. лесн.

ин-т – фил. ГОУ ВПО "С.-Петерб. гос. лесотехн. акад. им. С. М. Кирова". – Сыктывкар :

СЛИ, 2011. – 108 с.

7. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей [Текст] / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд.

– 3-е изд., перераб. доп. – Ленинград : Химия, 1982. – 592 с.

8. Химическая гидродинамика [Текст] : справочное пособие / А. М. Кутеповов [и др.]. – Москва : БЮРО КВАНТУМ, 1996. – 336 с.

9. Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб [Текст] : справ. пособие / Ф. А. Шевелев. – 6-е изд., доп. и перераб. – Тверь : [б. и.], 2005. – 117 с.

Рекомендации по самостоятельной подготовке студентов Методические рекомендации по самостоятельному изучению тем Самостоятельная работа студентов по изучению отдельных тем дисциплины включает поиск учебных пособий по данному материалу, проработку и анализ теоретического материала [1], контроль знаний по данной теме с помощью нижеперечисленных вопросов и заданий.

Введение. Предмет и задачи 1. Что изучает гидравлика?

курса. Физические свойства 2. Какие жидкости относятся к Ньютоновским?

жидкостей и газов на примере Какие физические свойства жидкостей плотности, удельного объема, применяются в решении инженерных задач?

вязкости, поверхностного 4. Для чего используется понятие «идеальной»

Гидростатическое давление и 2. Чем отличается напор от давления?

его свойства. Физический 3. Что такое градиент давления?

системных и внесистемных гидростатического давления?

единицах. Дифференциальное 5. Выразите равновесие жидкости в системе уравнение равновесия Эйлера. уравнений Эйлера и приведенном уравнении, Основное уравнение получите из приведенного уравнения основное гидростатики. Виды напора. уравнение гидростатики.

Закон Паскаля и его 6. Почему пьезометром измеряют сравнительно практическое применение. небольшие давления?

Абсолютный и относительный 7. В каких единицах измеряется гидростатический покой (равновесие) жидких напор?

Сила давления жидкости на 1. Какая площадь присутствует в формуле плоские, криволинейные определения силы давления на наклонную стенку?

стенки. Приборы для 2. Где приложена сила давления на наклонную измерения давления. стенку?

Гидродинамика. Скорость и установившееся движение?

расход жидкости.2. Как определяется гидравлический радиус?

неустановившиеся потоки.неразрывности движущейся жидкости?

Уравнение неразрывности.4. Как зависит скорость жидкости от площади Общие законы и уравнения поперечного сечения в трубе при постоянном динамики жидкостей и газов. значении расхода?

Уравнение неразрывности.5. Обоснуйте применение уравнения неразрывности в Дифференциальные уравнения гидродинамике.

несжимаемой жидкости6. Напишите формулу Вейсбаха для определения (уравнение Навье Стокса). потерь на преодоление местных сопротивлений.

Виды движения вязкой7. Как определяются потери напора по длине?

жидкости.

Модель идеальной (невязкой) 1. Чем отличается уравнение Бернулли для жидкости. Уравнение идеальной жидкости и для реальной жидкости?

Бернулли для идеальной 2. Что такое трубка Вентури?

(невязкой жидкости). 3. В каких единицах измеряется каждый член Уравнение Бернулли для уравнения Бернулли?

потока реальной жидкости. 4. Для чего применяют идеальную жидкость?

Некоторые практические 5. Чем отличаются уравнение Бернулли для применения уравнения идеальной и реальной жидкости?

Бернулли для определения 6. Из каких потерь складывается потерянный напор?

скорости и расхода жидкости. 7. Какие слагаемые уравнения Бернулли Общая интегральная форма 1. Какими должны быть соотношения уравнения количества геометрических величин, скоростей и действующих движения. Подобие сил в двух подобных системах?

гидромеханических процессов. 2. Что такое геометрический масштаб, масштаб Константы подобии, времени и масштаб сил, если соблюдено инварианты подобия. геометрическое, кинематическое и динамическое Критерии гидродинамического подобие?

подобия. Теоремы подобия. 3. Физический смысл критериев Фруда и Общее уравнение энергии в Рейнольдса?

интегральной и дифференциальной формах.

Режимы движения вязкой 1. Какой физический смысл безразмерного числа жидкости. Число Рейнольдса, Рейнольдса?

его критические значения. 2. Чему равно критическое число Рейнольдса, когда Скорость и расход жидкости бывает ламинарный режим и наступает турбулентный при ламинарном режиме режим движения жидкости?

движения жидкости (закон 3. При каких значениях числа Рейнольдса имеют Стокса, уравнение Пуазейля). место гидравлически шероховатые поверхности, что Турбулентность и ее основные такое эквивалентная шероховатость?

характеристики. Уравнение Рейнольдса. Применение численных методов на ЭВМ.

Одномерные потоки 1. Чем отличаются эпюры скоростей для ламинарного жидкостей. Распределение и турбулентного потока?

скоростей по сечению потока. 2. По каким формулам определяется коэффициент гидравлического трения. гидравлически гладкой и шероховатой поверхности?

Потери напора на местные 1. Напишите формулу Вейсбаха для определения сопротивления. Формула потерь на преодоление местных сопротивлений.

Вейсбаха. Коэффициенты 2. Как определяются потери напора по длине?

местных сопротивлений. 3. В каких единицах измеряется потеря напора на Скорость и расход истечения 1. Чему равен коэффициент расхода при истечении жидкости из резервуаров при через отверстие и насадок?

постоянном напоре. Модуль 2. Почему при определении времени истечения расхода. Продолжительность жидкости берется разность напоров в емкостях?

опорожнения резервуаров при переменном напоре.

Гидравлический расчет 1. Чему равен условный проход трубопровода?

трубопроводов. 2. Для чего рекомендуют малые скорости движения Неустановившееся движение 1. Какие функции присутствуют при несжимаемой жидкости. неустановившемся движении жидкости?

Гидравлический удар. 2. Чему равна скорость распространения ударной Формула Жуковского Н.Е. волны?

Практическое использование 3. Чем отличаются прямой и непрямой Гидравлические машины. 1. Для чего служат гидравлические машины?

Общие сведения. 2. Чем отличаются динамические гидромашины от Классификация. Основные объемных?

параметры 3. Объясните принцип работы, технические Насосы. Классификация. 1. На какие насосы классифицируются центробежные Определение теоретического насосы по создаваемому напору и числу рабочих напора. Характеристики ц/б колес?

насоса, работа насоса в сети. 2. Чему равен расход многоступенчатого насоса?

Основное уравнение 3. Что такое рабочая точка?

центробежного насоса. 4. Какие участки насосной системы включает сеть?

Гидродинамические передачи. 1. На каком принципе работают гидромуфты и Назначение, принцип турбины?

действия, классификация. 2. От каких параметров зависят обороты рабочего Основные параметры. колеса гидротрансформатора и гидромуфты?

гидротрансформаторы.

Гидропривод. Классификация 1. Для чего служит объемный гидропривод?

гидроприводов. Рабочие 2. Чем обеспечивается взаимосвязь между жидкости. Гидродвигатели. элементами и устройствами гидропривода?

Гидроаппаратура 3. Какие аппараты относятся к направляющим и Гидроаппаратура 4. Чем обеспечивается возвратно – поступательное Вспомогательные устройства. 1. Какие требования предъявляются к гидробаку?

Определение основных 2. Для чего служат гидробак, холодильник, фильтр и параметров объемного гидроаккумулятор?

гидропривода. Дроссельное 3. Для чего предназначены гидрорапределители, регулирование, объемное какие виды управления существуют?

регулирование гидропривода. 4. На каком принципе работает центрифуга для Гидропневмоприводы. Гидро- Приведите типы гидроприводов по виду источника и пневмотранспорт. энергии.

Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к практическим Самостоятельная работа студентов предусматривает подготовку к практическим занятиям и самоконтроль знаний по темам с помощью нижеперечисленных вопросов и заданий.

Наименование темы занятий Контрольные вопросы и задания Физические свойства жидкостей Задача 1. Канистра, заполненная бензином и не и газов. Гидростатическое содержащая воздуха, нагрелась на солнце до давление. Основное уравнение температуры 50 0 С. На сколько повысилось давление гидростатики. бензина внутри канистры, если бы она была Задача 3. Конденсатоотводчик с поплавком, открытым сверху (рис. 1-2), работает на перепаде давлений 2. Определить наполнение поплавка, при котором клапан откроется, если известны:

емкость поплавка выпускного клапана d = 5 мм и масса поплавка m = 1,5 кг. Плотность конденсата кд = 945.

Задача 4. Два резервуара, заполненные спиртом и водой, соединены между собой трехколенным манометром, в котором находятся спирт, ртуть, вода и воздух (рис. 1-3). Положение уровней жидкостей измеряется относительно одной общей плоскости.

Уровень спирта в левом резервуаре h1 = 0,8 м, уровень воды в правом - h6 = 0,7 м. Давление в резервуарах контролируется с помощью манометра и вакуумметра. Определить разность давлений в резервуарах, если в трехколенном манометре установилось следующее положение уровней жидкостей: h2 = 0,5 м, h3 = 0,3 м, h4 = 0,58 м, Определение давления Задача 1. Отверстие в боковой вертикальной стенке жидкости на плоские и закрытого резервуара, представляющее собой криволинейные стенки. равносторонний треугольник со стороной а = 0,5 м, глубине Н = 1,5 м, а манометрическое давление на свободной поверхности р м = 50 кПа.

Задача 2. Щитовой затвор должен автоматически опрокидываться для пропуска воды при уровне последней Н 1 6 м (рис. 2-2). Щит проворачивается на цапфах О диаметром d = 0,4 м. Ширина щита b = 8 м, его угол наклона = 60 0. Найти на каком расстоянии х должна быть расположена ось поворота щита, если под ним имеется постоянный уровень воспринимаемую его опорами в момент опрокидывания.

Задача 3. Определить силу гидростатического криволинейной части сооружения (рис. 2-4), если Закон Паскаля, гидравлический Задача 1. Система из двух поршней (рис. 3-1), пресс. Относительный покой соединенных штоком, находится в равновесии.

жидкости. Определить силу, сжимающую пружину. Жидкость, Задача 3.

длиной L = 0,6 м, шириной b = 5 м и высотой Н = 0,2 м движется с ускорением а = 3,27 (рис. 3с 3). Определить минимальное количество топлива в баке, обеспечивающее его подачу без подсоса воздуха. Считать, что бензопровод установлен в центре горизонтальной проекции бака, его диаметр мал по сравнению с длиной бака, h = 10 мм.

Задача 4. В сосуд высотой Н = 0,3 м залита жидкость до уровня h = 0,2 м (рис. 3-4). Определить до какой угловой скорости можно раскрутить сосуд, с тем, чтобы жидкость не выплеснулась из него, если его диаметр D = 100 мм.

Контрольные вопросы:

1. В каких единицах измеряется гидростатический напор?

2. В чем суть графического метода решения практических задач?

3. Чему равна центробежная сила при постоянной Уравнение Бернулли для потока Задача 1. Вода движется в трубопроводе диаметром реальной жидкости. Уравнение D = 25 мм, в котором находится гидродинамическая неразрывности.

Определение коэффициента гидравлического трения. Потери напора по длине и на местные сопротивления. показание гидродинамической трубки h, если Задача 3. Центробежный насос (рис. 4-3) подает воду с температурой t = 15 0 C по стальной трубе диаметром d = 125 мм и длиной l н = 27 м при геометрической высоте нагнетания hн = 30 м. Определить: а) расход воды в трубопроводе, если в сечении х-х давление р х = 0,26 МПа ; б) давление р х в сечении х-х при расходе V = 16.

Примечание: В первом приближении при решении задачи следует принимать квадратичную область гидравлических сопротивлений и затем уточнить значение.

Задача 4. Резервуары А и В соединены горизонтальной чугунной трубой переменного сечения (рис 4-4) с длинами участков l1 = 10 м, l 2 = 6 м и диаметрами d1 = 50 мм и d 2 = 75 мм. По трубе движется вода при температуре t = 18 0 C и напоре трубопроводе и построить пьезометрическую линию, если в резервуаре А манометрическое давление на свободной поверхности воды р м = 0,02 МПа, а h = 1 м ; б) абсолютное давление р 0 на свободной поверхности воды в резервуаре, необходимое для пропуска воды по трубе с расходом V = 10 и h = 2 м.

Расчет гидравлически коротких Задача 1. Определить давление в напорном баке р, и длинных трубопроводов. необходимое для получения скорости истечения из Истечение жидкости через Задача 1. Сравнить расходы при перетекании воды из отверстия и насадки при верхнего открытого бака в нижний (рис.6-1) через постоянном и переменном цилиндрическую трубу диаметром d = 300 мм и напоре.

Насосы. Определение Задача 1. Центробежный насос с заданной при Энергетические характеристики мин Методические рекомендации по самостоятельной подготовке к лабораторным Самостоятельная работа студентов по подготовке к лабораторным работам по сборнику описаний лабораторных работ, оформлению отчетов и защите лабораторных работ включает проработку и анализ теоретического материала, описание проделанной экспериментальной работы с приложением графиков, таблиц, расчетов, а также самоконтроль знаний по теме лабораторной работы с помощью нижеперечисленных контрольных вопросов и заданий.

Изучение поля скоростей 1. В чем отличие местной (локальной) скорости от потока в трубопроводах. средней скорости при течении газа или жидкости по Определение гидравлических 1. На преодоление каких потерь затрачивается сопротивлений напорного энергия при движении жидкости по трубопроводу?

трубопровода. 2. В какую форму переходит механическая энергия Определение энергетических Работа и устройство центробежного характеристик центробежного вентилятора.

вентилятора. Работа 2. Как устроена и работает гидродинамическая центробежного вентилятора на трубка?

Определение характеристик Какое назначение имеет спиральный центробежного насоса. Работа улиткообразный канал?

центробежного насоса на сеть. Какие зависимости называются Методические рекомендации по самостоятельному выполнению контрольных работ для студентов заочной и сокращенной форм обучения Согласно учебному плану по специальности предусмотрено выполнение двух контрольных работ. Каждый студент выполняет две контрольные работы по индивидуальному заданию.

Номера задач определяются по таблице в зависимости от сочетания букв фамилии студента (контрольная работа № 1 – три задачи, контрольная работа № 2 – три задачи). Номер первой задачи устанавливается по первой букве фамилии, второй – по второй букве фамилии, третьей – по третьей букве фамилии. Вариант исходных данных к задачам устанавливается по последней цифре зачетной книжки студента.

Например, фамилия студента Иванов, номера задач: контрольная работа № 1 – 2, 6, 11; контрольная работа № 2 – 17, 21, 26.

Буква фамилии 1. На поршень одного из сообщающихся сосудов, наполненных водой, действует сила Р1 = …кН. Какую силу Р2 нужно приложить ко второму поршню, чтобы уровень воды под ним был h = …м выше уровня воды под первым поршнем? Диаметр первого поршня d1 = 2. Определить манометрическое давление рм в верхней части одного из сообщающихся сосудов, наполненных водой, под действием силы Р, приложенной к поршню правого сосуда.

Исходные данные: Р = …кН, d1 = …мм, d2 = …мм, d3 = …мм, h = …м.

3. Определить высоту h, на которую может поднять воду прямодействующий паровой насос при следующих данных: диаметр цилиндров d1 = …мм, d2 = …мм, манометрическое давление в паровом цилиндре рм = …МПа.

4. Какую силу Р нужно приложить к поршню левого сосуда, наполненного водой, чтобы уравновесить давление воды на поршень правого сосуда? Исходные данные: d1 = …мм, d2 = …мм, d3 = …мм, h1 = …м, h2 = …м.

5. Квадратное отверстие со стороной а = …м в наклонной стенке резервуара с водой закрыто поворотным щитом.

Определить натяжение каната Т при следующих данных: b Ответ: T, кН 2,66 5,23 21,11 2,63 5,57 20,95 5,21 10,16 33,33 7, 6. Из одного резервуара в другой вода поступает по сифонному трубопроводу длиной l = …м и диаметром d = …мм. Определить расход воды V при разности уровней в резервуарах Н = … м. Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой (кл = 5) и задвижкой (зад= 4). Потерями напора в коленах и на выход из трубы пренебречь.

Коэффициент сопротивления трения = 0,03. Найти вакуум в опасной точке сифона, если дина участка трубопровода до этой точки l1 = …м и ее возвышение над уровнем воды в верхнем резервуаре h = …м.

7. По сифонному трубопроводу длиной l = …м и диаметром d = …мм нужно обеспечить расход бензина V = …л/с. Определить необходимую разность уровней в резервуарах Н и вакуум рвак в опасной точке сифона С, если длина участка трубопровода до этой точки l1 = …м, а ее возвышение над уровнем в верхнем резервуаре h = …м. Трубопровод имеет приемный клапан с сеткой (кл = 6) и задвижку (зад = 3). Потери сопротивления трения = 0,025. Объемный вес бензина б =750 3.

Определить максимально допустимую высоту установки насоса h над уровнем воды в бассейне при следующих данных: производительность насоса V = …л/с;

допустимый вакуум во всасывающем патрубке рвак = …кПа; длина всасывающей трубы l = …м; диаметр d = …мм. Всасывающая труба снабжена приемным клапаном с сеткой ( кл = 6) и имеет сварное колено ( кол =1,2).

Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости = 0,2 мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления.

9. Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний открытый бак по вертикальной трубе за счет избыточного давления в нижнем баке рм = …кПа.

Определить расход воды V при следующих данных: d = …мм, l = …м, h1 = h2. Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости = 0,2 мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивлений: входа в трубу вх = 0,5, вентиля вент = 4,5, выхода из трубы вых =1,0.

10. Из нижнего бака с избыточным давлением рм = …кПа по новой стальной трубе подается бензин в верхний бак, в котором поддерживается вакуум рвак = …кПа. Разность уровней в баках h = …м, длина трубы l = …м, диаметр d = …мм. При каком значении коэффициента сопротивления вентиля вент будет подаваться расход V = …л/с? Потерями напора на вход в трубу и выход из нее пренебречь. Коэффициент сопротивления трения определить по формуле П.Н.

Конакова для гидравлически гладких труб. Объемный вес бензина коэффициент вязкости б = 0,008см2/с.

11. Определить общий расход воды V, поступающей по системе труб под напором Н = …м. Диаметр труб d1 = …мм, d2 = d3 = d4 = …мм. Длины труб l1 = …м, l2 = = l = l4 = …м. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб.

12. Определить при каком напоре Н система труб пропустит расход воды V = …л/с. Диаметры труб: d1 = …мм, d2 = d3 = d4 = …мм. Длины труб: l1 = …м, l2 = l3 = l4 = …м. При расчете воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб.

13. Определить при какой разности уровней воды в баках Н по системе труб будет протекать расход воды V = …л/с. Диаметры труб d1 = …мм, d2 = …мм, d3 = …мм, d4…мм. Длины труб указаны на схеме. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб.

К1, л/с 61,4 110,8 110,8 61,4 61,4 110,8 110,8 61,4 61,4 110, К2, л/с 28,7 61,4 61,4 28,7 61,4 28,7 61,4 28,7 28,7 61, К3, л/с 61,4 28,7 61,4 28,7 28,7 61,4 61,4 28,7 61,4 28, К4, л/с 110,8 179,4 179,4 110,8 110,8 179,4 179,4 110,8 110,8 179, Ответ: H, м 1,93 1,32 1.39 6,50 6,46 2.78 1,81 4,95 2,78 0, 14. Определить расход воды, протекающий из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме. Разность уровней воды в баках Н = …м.

Диаметры труб (мм) указаны на схеме. Длина труб: l1 = …м, l2 = …м, l3 = …м. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб: K1 = 61,4 л/с, K2 = 179,4 л/с, K3 = 383,7 л/с.

15. Определить при каком напоре Н по системе труб будет протекать расход воды V…л/с. Диаметры труб: d = d2 = d3 = …мм, d4 = …мм. Длина труб: l1 = l2 = l3 = …м, l4 = …м. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб.

16. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает расход воды V = …л/с. В перегородке имеется отверстие диаметром d1 = …мм. Из второго отсека вода сливается наружу через цилиндрический насадок диаметром d2 = …мм. Определить глубину воды в отсеках над центром отверстий.

17. В бак разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает расход воды V = …л/с. В дне каждого отсека имеются одинаковые отверстия диаметром d1= d = …мм, а в перегородке – отверстие диаметром d3 = …мм. Определить расходы через донные отверстия V1, V2.

18. В баке, имеющем в дне отверстие диаметром d1 = …мм и в стенке отверстие, снабженное цилиндрическим насадком, диаметром d2 = …мм, установился уровень воды на высоте Н = …м. Определить, какой расход воды V поступает в бак, если центр бокового отверстия возвышается над дном бака на высоту h = …м.

19. Определить, какой объем воды W был налит в цилиндрический бак диаметром D = …м, если вся вода вытекла из него через отверстие в дне диаметром d = …мм за время t = …с. Какое время t1 потребуется для опорожнения такого же объема воды, если уменьшить диаметр бака в полтора раза?

20. Призматический бак высотой Н = …м с дном площадью S = …м2 соединен с резервуаром цилиндрическим насадком диаметром d = …мм.

Расстояние от дна бака до центра отверстия h = …м.

Определить, за какое время наполнится бак, если уровень воды в резервуаре не меняется.

21 - 25. Определить мощность на валу центробежного насоса, подающего воду по трубопроводу длиной l = …м и диаметром d = 150 мм, если геометрическая высота подъема жидкости Нг = …м и необходимый свободный напор hcв. =...м. Коэффициент сопротивления трения трубопровода = 0,025.

26. На рисунке приведена принципиальная схема нерегулируемого объемного гидропривода возвратно-поступательного движения. Известны следующие величины:

диаметр силового гидроцилиндра Dц = 80 мм; диаметр штока Dш = 40 мм; рабочий ход штока S = 630 мм; усилие на штоке при рабочем ходе Р = …кН; сила трения в уплотнениях поршня и штока гидроцилиндра Ртр = …кН; частота рабочих циклов i = …1/с; потеря давления в золотнике при расходе Vз* = …л/с составляет рз* = …МПа;

потеря давления в фильтре при расходе Vф* = …л/с составляет рф* = …МПа.

Требуется определить:

1. Потребную подачу насоса Vн.

2. Скорость движения штока при рабочем ходе wр (рабочий ход соответствует выходу штока из цилиндра).

3. Давление нагнетания насоса при рабочем ходе рнр.

4. Давление нагнетания насоса при холостом ходе рнх (при холостом ходе Р=0).

5. КПД гидропривода при рабочем ходе р, приняв КПД насоса нр = 0,75.

27. На рисунке приведена принципиальная схема нерегулируемого объемного гидропривода возвратно-поступательного движения. Известны следующие величины:

диаметр силового гидроцилиндра Dц = 80 мм; диаметр штока Dш = 40 мм; рабочий ход штока S = 630 мм; сила трения в уплотнениях поршня и штока Ртр = …кН;

давление нагнетания насоса при рабочем ходе рн.р = …МПа; подача насоса Vн = …л/с;

КПД насоса при рабочем ходе н. р. = 0,75; потеря давления в золотнике при расходе Vз* = …л/с составляет рз* = …МПа; потеря давления в фильтре при расходе Vф* = …л/с составляет рф* = 0,1 МПа.

Найти:

1. Скорость движения штока при рабочем ходе wр и при холостом ходе wх (рабочий ход соответствует выходу штока из цилиндра);

2. Число рабочих циклов, совершаемых гидроприводом в одну минуту, iмин;

3. Усилие штока при рабочем ходе Р;

4. КПД гидропривода при рабочем ходе р.

Vз*, Vф* л/с рз*, МПа Ответы:

28. На рисунке приведена принципиальная схема нерегулируемого объемного гидропривода вращательного движения. Известны следующие величины: рабочий объем гидромотора qм = …см3; КПД гидромотора м = 0,93; механический КПД насоса мех. м = …; частота вращения вала гидромотора пм = …1/с; крутящий момент на валу гидромотора Мкр = …Н·м; потеря давления в золотнике при расходе Vз* = …л/с составляет рз* = …МПа; потеря давления в фильтре при расходе Vф* = …л/с составляет р ф *= 0,1 МПа; общая длина трубопровода l = 10 м; диаметр трубопровода d = …мм; сумма коэффициентов местных сопротивлений, имеющихся в трубопроводе = 5; температура рабочей жидкости t = 500 С; в качестве рабочей жидкости в гидроприводе используется масло индустриальное 20 ( = 900 кг/м3, 50 = 20 сСт = 0,2 см2/с). КПД насоса н = 0,85.

Требуется определить:

1. р м - перепад давления на гидромоторе, 2. Qн - потребную подачу насоса, 3. рн – давление нагнетания насоса, 4. - КПД гидропривода.

пм, 1/с, Ответы:

29. На рисунке приведена принципиальная схема нерегулируемого объемного гидропривода вращательного движения. Известны следующие величины: подача насоса Vн = …л/с; давление нагнетания насоса рн. = 10 МПа; КПД насоса н. = 0,85; рабочий объем гидромотора qм = …см3; механический КПД насоса мех. м = 0,97; коэффициент утечек в гидромоторе м = …см3/МПа ( м =, qм - расход утечек в гидромоторе, р м р м перепад давления в гидромоторе); потеря давления в золотнике при расходе Vз* = …л/с составляет рз* = …МПа; потеря давления в фильтре при расходе Vф* = …л/с составляет р ф *= 0,1 МПа; общая длина трубопровода l = 8 м; диаметр трубопровода d = …мм;

сумма коэффициентов местных сопротивлений, имеющихся в трубопроводе = 5;

температура рабочей жидкости t = 50 0С; в качестве рабочей жидкости в гидроприводе используется масло индустриальное 20 ( = 900 кг/м3, 50 = 20 сСт = 0,2 см2/c).

Требуется определить:

1. р м - перепад давления на гидромоторе, 2. Мкр - крутящий момент на валу гидромотора, 3. пм – частоту вращения вала гидромотора, 4. - КПД гидропривода.

Ответы:

30. На рисунке приведена принципиальная схема нерегулируемого объемного гидропривода вращательного движения с дроссельным регулированием. Известны следующие величины: рабочий объем гидромотора qм = …см3; механический КПД насоса утечек в гидромоторе, р м - перепад давления в гидромоторе); крутящий момент на валу гидромотора Мкр = …Н·м; рабочий объем насоса qн = …см3; коэффициент утечек в насосе н = … см3/МПа ( н =, q ун - расход утечек в насосе, рн - давление нагнетания); КПД насоса н = 0,85; частота вращения вала насоса пм = …1/с; коэффициенты потерь Переливной клапан отрегулирован на давление рп.к=10 МПа.

Требуется определить:

1. Расход в напорной магистрали V.

2. Частоту вращения вала гидромотора пм 3. Подачу насоса Vн.

4. Потребляемую гидроприводом мощность N.

5. КПД гидропривода.

м, см3/МПа Мкр, Н·м пм, 1/с Ответы:

Тестовые материалы, используемые при контроле знаний студентов Текущая успеваемость студентов контролируется промежуточной аттестацией в виде тестирования. Тесты промежуточной аттестации включают пройденный материал на лекциях и темы, включенные в лабораторные занятия.

1. Вопрос. Правильное определение науки «Гидравлика»: гидравлика - это… a) часть механики, изучающая законы равновесия и движения жидкостей (газов) b) раздел механики твердого тела, изучающий законы равновесия и движения c) раздел физики сплошной среды, изучающий законы равновесия и движения d) наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики 2. Вопрос. Сжимаемостью жидкости называют свойство жидкости… Ответы:

a) изменять свое состояние (переход из жидкого в газообразное состояние) с изменением объема при постоянном давлении b) изменять свой объем при изменении давления c) сохранять свой объем при изменении температуры d) оказывать сопротивление относительному сдвигу слоев при изменении объема 3. Вопрос. Единицей измерения средней скорости является… Ответы:

4. Вопрос. Эпюра скоростей жидкости по живому сечению в широком прямоугольном канале при ламинарном режиме движения имеет вид… Ответы:

a) гиперболы b) прямоугольника c) прямой линии d) параболы (параболоида) 5. Вопрос. Отношение максимальной скорости жидкости к средней скорости в круглой трубе при ламинарном режиме движения равно… Ответы:

6. Вопрос. Два открытых бака соединены простым длинным трубопроводом постоянного диаметра 100 мм (расходная характеристика К = 53,9 л/с). Если перепад уровней в баках составляет 2,5 м, а длина его 25 м, то расход жидкости в трубе равен… л/с Ответы:

7. Вопрос. Существуют следующие режимы движения жидкости… Ответы:

a) струйчатый и пузырьковый b) входной и выходной c) прямо и кривоструйный d) ламинарный и турбулентный 8. Вопрос. Кинематическая вязкость определяется следующей зависимостью… Ответы:

9. Вопрос. Сущность гипотезы сплошности заключается в том, что жидкость рассматривается как… Ответы:

a) континуум, непрерывная сплошная среда b) среда, имеющая разрывы и пустоты c) сложная среда с растворенными газами, веществами, имеющая разрывы и d) неподвижное твердое или жидкое тело, при определенной температуре и 10. Вопрос. Единицей измерения площади живого сечения является… Ответы:

11. Вопрос. Модельные жидкости в «Гидравлике» применяют для… Ответы:

a) упрощения строения жидкости b) облегчения применения уравнений механики c) усложнения теории механики жидкости d) усложнения строения жидкости 12. Вопрос. При установившемся движении скорость частицы жидкости зависит… Ответы:

a) только от времени b) от времени и координат c) только от координат d) от ординаты X и времени 13.Вопрос. Взаимосвязь между плотностью и удельным весом жидкости определяется формулой… Ответы:

14. Вопрос. Точка присоединения открытого пьезометра заглублена на 8 м под уровень воды, а избыточное давление над свободной поверхностью составляет 0,2 атм. Тогда высота подъема воды в открытом пьезометре Ответы:

15. Вопрос. Исследование натурного состояния явления, выполняется с использованием методов имеющих иную физическую природу, однако описываемое теми же математическими зависимостями, которые описывают натурное явление, при… моделировании.

Ответы:

a) натурном b) аналоговом c) математическом d) физическом 16. Вопрос. Вязкостью жидкости называют свойство жидкости… Ответы:

a) оказывать сопротивление относительному сдвигу слоев b) изменять плотность при изменении температуры c) изменять свой объем при изменении давления на 1 Па d) переходить из жидкого в газообразное состояние при изменении температуры 17. Вопрос. Две категории сил, которые могут действовать в жидкостях и газах, это… Ответы:

a) инерции и трения b) массовые и поверхностные c) трения и тяжести d) давления и напряжения 18. Вопрос. Шероховатость стенок русла на потери напора по длине при ламинарном режиме движения… Ответы:

a) влияет, если она зависит от числа Рейнольдса b) не оказывает влияние c) влияет в случае, если она относительная d) влияет в случае, если она абсолютная 19. Вопрос. Трубы называются гидравлически гладкими, если… Ответы:

a) толщина вязкого подслоя больше абсолютной шероховатости b) толщина вязкого подслоя равна абсолютной шероховатости c) абсолютная шероховатость пренебрежительно мала d) толщина вязкого подслоя меньше абсолютной шероховатости 20. Вопрос. Пьезометрический уклон при расчете простого длинного трубопровода представляет собой… Ответы:

a) отношение потерь по длине к длине участка b) отношение потерь по длине к сумме местных потерь c) отношение местных потерь к длине участка d) сумму потерь по длине и местных потерь к длине участка 21. Вопрос. Необходимый напор в начале магистрали (или высота водонапорной башни) при расчете сложного разветвленного незамкнутого трубопровода в случае горизонтальной местности определяется как… Ответы:

a) сумма потерь на всех участках магистрали и необходимого свободного напора в b) сумма всех потерь на участках магистрали c) сумма всех местных потерь d) сумма всех потерь на участках магистрали и боковых ответвлений 22. Вопрос. Коэффициент местных сопротивлений в большинстве случаев Ответы:

a) расчетными способами по эмпирическим формулам b) по справочникам, составленным на основе эмпирических исследований c) расчетным способом по теоретическим формулам d) путем математических выводов 23. Вопрос. Коэффициент (коэффициент Кориолиса) равен отношению действительной энергии массы жидкости, протекающей через живое сечение, к кинетической энергии, вычисленной в предположении, что во всех точках живого сечения местные скорости равны средней Ответы:

a) сумме кинетической и потенциальной b) разнице кинетической и потенциальной c) потенциальной d) кинетической 24. Вопрос. В открытом сосуде эпюра избыточного давления на вертикальную или наклонную стенку имеет вид… Ответы:

a) прямоугольника b) прямоугольного треугольника c) квадрата d) трапеции 25. Вопрос. Смоченный периметр для полукруглого живого сечения с радиусом 0, Ответы:

26. Вопрос. Заполните пропуск. Благодаря _, стало возможным получение дифференциальных уравнений равновесия и движения Ответы:

a) гипотезе сплошности b) постоянству давления c) растворимости d) постоянству температуры 27. Вопрос. Сопротивление растяжению может возникать только в … Ответы:

a) жидкостях под атмосферном давлении b) дегазированных жидкостях d) жидкостях давление в которых более атмосферного 28. Вопрос. Корректив кинетической энергии потока при ламинарном движении жидкости в трубе (коэффициент Кориолиса) равен… Ответы:

29. Вопрос. Расходы жидкости на каждом участке при последовательном соединении трубопроводов… Ответы:

a) увеличиваются по длине участков b) уменьшаются по длине участков d) изменяются пропорционально диаметру трубы 30. Вопрос. Относительной шероховатостью называют отношение … Ответы:

a) абсолютной шероховатости к радиусу трубы b) диаметра трубы к абсолютной шероховатости c) радиуса трубы к абсолютной шероховатости d) абсолютной шероховатости к диаметру трубы 31. Вопрос. Если - линейный размер, – скорость, - время, - ускорение, то геометрическое подобие записывается формулой… Ответы:

32. Вопрос. Уравнение Бернулли для установившегося движения невязкой жидкости при действии сил тяжести и сил давления имеет вид… Ответы:

1. Вопрос. Форма свободной поверхности во вращающемся сосуде зависит… Ответы:

a) от частоты вращения и плотности жидкости b) только от частоты вращения c) от частоты вращения и вязкости d) только от вязкости 2. Вопрос. Сечение с максимальным вакуумом в сифоне расположено… Ответы:

a) в самой верхней части трубы b) непосредственно перед конечным сечением трубы c) непосредственно у начального сечения трубы d) посередине трубы 3. Вопрос. Повышение горизонта жидкости в сосуде над выходным сечением трубы при расчете длинного простого трубопровода с последовательным соединением участков разного диаметра и истечением в атмосферу, определяется как сумма… Ответы:

a) всех местных потерь и потерь по длине всех участков b) всех потерь каждого участка и скоростного напора на выходе из трубы c) местных потерь по длине всех участков d) потерь по длине каждого участка 4. Вопрос. Коэффициент сопротивления при резком сужении потока, если диаметр круглой трубы уменьшается в три раза, а коэффициент отнесен к скоростному напору после сужения, равен… Ответы:

5. Вопрос. Уравнение Бернулли для потока реальной вязкой жидкости имеет Ответы:

6. Вопрос. Если - линейный размер, - скорость, - сила, - объем, то динамическое подобие записывается формулой… Ответы:

7. Вопрос. Дифференциальные уравнения движения невязкой жидкости (уравнения Эйлера) имеют вид… Ответы:

8. Вопрос. Гидростатическим давлением в точке является… Ответы:

a) предел отношения силы давления к площади, на которую оно действует, при стремлении площади к нулю b) среднее гидростатическое давление деленное на площадь, при стремлении площади к бесконечности c) частное от деления силы давления на площадь, при стремлении площади к бесконечности d) произведение среднего гидростатического давления на площадь, при стремлении 9. Вопрос. Приблизительная сила избыточного гидростатического давления в закрытом сосуде на вертикальную прямоугольную стенку, заглубленную по верхнюю кромку равна … кН. При условии, что высота стенки 2 м, а ширина 8 м.

Поверхностное избыточное давление составляет 50кПа.

Ответы:

10. Вопрос. Потенциальное движение является… Ответы:

a) вихревым или безвихревым, в зависимости от давления b) вихревым или безвихревым, в зависимости от скорости c) всегда вихревым d) всегда безвихревым 11. Вопрос. Потенциальный напор в покоящейся однородной жидкости величина Ответы:

a) только при открытом сосуде b) только для всех одинаково заглубленных точек c) для всех точек данного объема d) только при закрытом сосуде 12. Вопрос. Коэффициент гидравлического трения при ламинарном режиме движения зависит от… Ответы:

a) коэффициента шероховатости стенок и числа Рейнольдса b) числа Рейнольдса c) расхода жидкости d) коэффициента шероховатости стенок 13. Вопрос. Простым называют трубопровод… Ответы:

a) постоянного диаметра b) не имеющий местных потерь c) не имеющий поворотов d) с постоянным расходом и не имеющий боковых ответвлений 14. Вопрос. При преобладающем влиянии сил тяжести потоки моделируются по Ответы:

a) Эйлера b) Архимеда c) Рейнольдса 15. Вопрос. Принятым обозначением объемного расхода является… Ответы:

16. Вопрос. Единицами измерения коэффициента динамической вязкости Ответы:

17. Вопрос. При расчете длинного трубопровода потери напора на каждом участке в случае параллельного соединения участков… Ответы:

a) больше при большей длине участка b) больше при меньшем диаметре участка c) зависят от длины и диаметра участков 18. Вопрос. Для прямоугольной стенки сила гидростатического давления может быть определена как площадь эпюры давления умноженная на … Ответы:

a) ускорение силы тяжести b) ширину стенки c) плотность жидкости d) скорость движения жидкости 19. Вопрос. Точка присоединения открытого пьезометра заглублена на 4 м под уровень воды, а абсолютное давление над свободной поверхностью составляет 1,3 атм. Тогда высота подъема воды в открытом пьезометре Ответы:

20. Вопрос. Поверхности равного давления в покоящейся жидкости, находящейся под действием только силы тяжести, располагаются… Ответы:

a) всегда вертикально b) горизонтально только в открытом сосуде c) всегда горизонтально d) вертикально только в открытом сосуде 21. Вопрос. Понятие средней скорости потока используется… Ответы:

a) только при параллельноструйном движении b) при плавно изменяющемся и параллельноструйном движении c) при всех видах установившегося движения d) только при плавно изменяющемся движении 22. Вопрос. Коэффициент местных потерь на входе потока в трубу из бассейна или Ответы:

23. Вопрос. Пьезометрическая линия при равномерном заборе жидкости из трубопровода имеет вид… Ответы:

a) прямой горизонтальной b) прямой падающей c) кривой, падающей выпуклостью вниз d) кривой, падающей выпуклостью вверх 24. Вопрос. Модуль расхода (расходная характеристика) является функцией… Ответы:

a) шероховатости и диаметра b) шероховатости и материала c) расхода и шероховатости d) расхода и диаметра 25. Вопрос. Потери напора по длине при турбулентном режиме в области гладких русел пропорциональны средней скорости в степени… Ответы:

26. Вопрос. С увеличением длины трубы пьезометрический уклон… Ответы:

a) увеличивается b) меняется в зависимости от величины потерь c) уменьшается d) не меняется 27. Вопрос. Трубопровод можно считать коротким… Ответы:

a) если местные потери составляют более 10% от потерь по длине b) при длине менее 10 м c) при длине менее 1000 м d) если местные потери составляют 3-5% от потерь по длине 28. Вопрос. Метод электрогидродинамических аналогий предложен… Ответы:

a) Н.Н. Павловским b) Н.Е. Жуковским c) Д. Бернулли d) М.В. Ломоносовым 29. Вопрос. Единицами измерения удельного веса являются… Ответы:

b) кг/см 30. Вопрос. Выполнение критерия Фруда соблюдается при условии… Ответы:

31. Вопрос. На модели исследуется явление, имеющее такую же физическую природу, что и происходящее в натуре при _ моделировании.

Ответы:

a) аналоговом b) численном c) математическом d) физическом 32. Вопрос. При движении вязкой жидкости в ней возникают … Ответы:

a) разрывы и пустоты b) нормальные напряжения c) касательные напряжения d) нормальные и касательные напряжения Задания к аудиторной контрольной работе, используемые при контроле Какую силу Р нужно приложить к поршню левого сосуда, наполненного водой, чтобы уравновесить давление воды на поршень правого сосуда? Исходные данные: d1.= 300 мм; d2= 400 мм; d3 = 200 мм; h1 = 0,5 м; h2 = 1,2 м.

2. Определить при какой разности уровней воды в баках Н по системе труб будет протекать расход воды V=10 л/с. Диаметры труб d1 = 100 мм, d2 =75 мм, d3 = 100 мм, d =125 мм. Длины труб указаны на схеме. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб (приложение).

3. По сифонному трубопроводу длиной l=20 м и диаметром d=100 мм нужно обеспечить расход бензина V=18,7 л/с. Определить необходимую разность уровней в резервуарах Н и вакуум рвак в опасной точке сифона С, если длина участка трубопровода до этой точки l1=10м, а ее возвышение над уровнем в верхнем резервуаре h=4м. Трубопровод имеет приемный клапан с сеткой ( = 6) и задвижку ( = 3). Потери на поворотах не учитывать. Коэффициент сопротивления трения = 0,025. Объемный вес бензина 1. Определить высоту h, на которую может поднять воду, прямодействующий паровой насос при следующих данных: диаметры цилиндров d1 = 100 мм и d2 = мм; манометрическое давление в паровом цилиндре рм = 0,3 МПа.

2. Определить общий расход воды Q, поступающий по системе труб под напором H = 2,27 м. Диаметры труб d1 = 150 мм; d2 = d3 = d4 =125 мм. Длины труб l1=160 м;

l2=l3=l4= 80 м. Воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб (приложение).

3. Определить максимально допустимую высоту установки насоса h над уровнем воды в бассейне при следующих данных: производительность насоса V =30 л/с;

допустимый вакуум во всасывающем патрубке рвак=60 кПа; длина всасывающей трубы l = 10 м; диаметр d=200 мм. Всасывающая труба снабжена приемным клапаном с сеткой (кл = 6) и имеет сварное колено (кол =1,2). Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости = 0,2 мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления.

Оценка "отлично" выставляется студенту за:

а) глубокое усвоение программного материала по всем разделам курса, изложение его на высоком научно-техническом уровне.

б) ознакомление с дополнительной литературой и передовыми научно-техническими достижениями в области производства пищевой продукции;

в) умение творчески подтвердить теоретические положения процессов и расчета аппаратов соответствующими примерами, умелое применение теоретических знаний при решении практических задач.

Оценка "хорошо" выставляется студенту за:

а) полное усвоение программного материала в объеме обязательной литературы по курсу;

б) владение терминологией и символикой изучаемой дисциплины при изложении материала:

в) умение увязывать теоретические знания с решением практических задач;

г) наличие не искажающих существа ответа погрешностей и пробелов при изложении материала.

Оценка "удовлетворительно" выставляется студенту за:

а) знание основных теоретических и практических вопросов программного материала;

б) допущение незначительных ошибок и неточностей, нарушение логической последовательности изложения материала, недостаточную аргументацию теоретических положений.

Оценка "неудовлетворительно" выставляется студенту за:

а) существенные пробелы в знаниях основного программного материала.

б) недостаточный объем знаний по дисциплине для дальнейшей учебы и профессиональной деятельности.

Изучение поля скоростей потока в трубопроводе Цель работы: исследование распределения локальных скоростей движения воздуха по сечению трубопровода.

Задачи работы:

построение поля скоростей;

определение средней скорости воздуха в трубопроводе;

определение отношения w/wmax при различных режимах движения и сравнение полученных результатов со справочными данными;

определение расхода воздуха.

Обеспечивающие средства: лабораторный стенд, состоящий из вентилятора с электродвигателем, всасывающего и нагнетательного трубопровода, лабораторного трансформатора. Контрольно-измерительные приборы – тахометр с тахогенератором, дифференциальный микроманометр с гидродинамической трубкой, барометр, влагомер и термометр. Управление электродвигателем включает в себя: магнитный пускатель, амперметр и вольтметр.

Задание: провести три серии опытов (изменяя число оборотов вентилятора не менее 3-х раз в сторону увеличения от 800 до 2500 об/мин), установив напорную трубку на заданных расстояниях от внутренней стенки трубопровода, снять показания с микроманометра, барометра, влагомера и термометра; рассчитать значения локальных скоростей воздуха; определить среднюю скорость потока методом графического интегрирования; построить эпюры скоростей; рассчитать критерий Рейнольдса для средней скорости потока; вычислить отношение средней скорости к максимальной при различных режимах; сравнить экспериментально полученные отношения w/wmax со значениями из графика зависимости отношения средней скорости потока к максимальной w/wmax от критерия Рейнольдса.

Требования к отчету: итоги лабораторной работы представить в виде таблиц 1.1.

«Измерительные величины» и 1.2. «Рассчитанные величины», привести графики зависимостей произведения wr · r от радиуса r, графики эпюр скоростей для трех режимов работы вентилятора, сделать выводы к работе и ответить на контрольные вопросы.

Технология работы: провести три серии опытов (изменяя число оборотов вентилятора не менее 3-х раз в сторону увеличения от 800 до 2500 об/мин), установив напорную трубку на заданных расстояниях от внутренней стенки трубопровода, снять показания с микроманометра, барометра, влагомера и термометра; провести технические расчеты.

Контрольные вопросы:

1. В чем отличие местной (локальной) скорости от средней скорости при течении газа или жидкости по трубопроводу?

2. Режимы движения потоков, критерий Рейнольдса.

3. Эпюры скоростей для ламинарного и турбулентного потоков.

4. Как рассчитывается средняя скорость потока газа в трубопроводе?

5. Соотношение средней и максимальной скоростей для ламинарного и турбулентного потоков.

6. Как устроена напорная трубка?

7. Как устроен и работает микроманометр?

8. Определение плотности воздуха с учетом его влажности.

При движении жидкости или газа по трубопроводу скорости различных слоев потока по сечению трубопровода не одинаковы из-за сил внутреннего трения и трения о стенку. Скорость в какой-либо точке поперечного сечения потока называется местной (локальной) скоростью. Для сформировавшегося (установившегося) потока местная скорость движения наибольшая в центре потока (на оси трубопровода), а у стенок трубопровода равна нулю.

В ряде случаев нет необходимости учитывать различие скоростей по сечению потока, поэтому пользуются понятием средней скорости. Средней скоростью потока называют скорость, с которой должны были бы двигаться все частицы жидкости через живое сечение потока, чтобы сохранялся расход соответствующий данному распределению скоростей в сечении. Объемный расход жидкости V, м3/с, проходящий через сечение трубопровода F, м2, при средней скорости w, м/с, будет равен где R – радиус трубопровода, м.

Распределение местных скоростей по сечению трубопровода зависит от движения жидкости или газа. Режим их движения определяют по значению критерия Рейнольдса где d – внутренний диаметр трубопровода, м; – плотность жидкости, кг/м3; µ – динамический коэффициент вязкости, Па · c.

Различают ламинарный и т урб улентный режим движения жидкости. При течении жидкости в прямых трубах устойчивый ламинарный режим имеет место, когда Re 2320; развитый турбулентный режим наблюдается при Re 104; переходной области соответствуют значения критерия 2320 Re 104.

При ламинарном режиме движения все частицы движутся по параллельным друг другу траекториям, не перемешиваясь между собой.

неустановившиеся движения по сложной траектории, что приводит к интенсивному перемешиванию слоев жидкости.

Наглядное представление о скорости в различных точках живого сечения потока может быть получено при рассмотрении поля скоростей.

Полем скоростей называется система векторов, каждый из которых характеризует собой по значению результирующую скорость в данной точке вдоль оси трубопровода. Эпюры скоростей для ламинарного и турбулентного потоков различны, рис. 1.1.

Рис. 1.1. Поле скоростей при движении потока жидкости в круглой трубе:

Объемный расход dV в живом сечении потока, рис. 1.2, радиусом r и толщиной dr можно представить формулой где wr – местная (локальная) скорость потока, м/с; r – расстояние от центра трубопровода, м.

Тогда объемный расход через полное сечение трубопровода определяется интегрированием выражения (1.3) в пределах от 0 до R.

Приравнивая правые части уравнений (1.1) и (1.4) и учитывая, что площадь поперечного сечения трубопровода F = R2, получаем формулу для определения средней скорости потока Значение интеграла определяют графическим интегрированием.

Для этого сечение потока трубопровода условно делится на ряд равновеликих кольцевых площадок,,, рис. 1.3. Каждая кольцевая площадка, в свою очередь, делится окружностью (проведенной штрих-пунктирной линией) на две равные по площади части. Точки 1, 2, 3, отмеченные на этих штрих-пунктирных окружностях, являются срединными точками выделенных кольцевых площадок,,.

Если произвести замеры локальных скоростей в точках 1, 2, 3, то получатся средние скорости потока для каждой кольцевой площадки. Так как все кольцевые площадки по условию равновелики, то средняя арифметическая величина из замеренных в точках 1, 2, 3 скоростей и будет являться средней скоростью данного потока.

Рис. 1.3. Деление поперечного сечения трубопровода на ряд равновеликих кольцевых Расстояние x от стенок трубопровода до средних точек каждой кольцевой площадки, т. е. до точек замера скоростей 1, 2, 3, определяется по следующей формуле:

где d – диаметр трубопровода; n – номера окружностей, делящих пополам кольцевые площадки (считая от центра трубопровода); N – число кольцевых площадок.

В данной лабораторной установке для диаметра трубопровода d = 98 мм число кольцевых площадок N можно принять равными 3, рис. 1.3. Тогда n = 1…3. Знак плюс в формуле (1.6) берется при определении значений x правее оси трубопровода (x1, x2, x3), знак минус – для x, лежащих левее оси трубопровода (x4, x5, x6).

Стандартная напорная трубка системы НИИОГАЗ для измерения Pск имеет диаметр d = 6 мм; следовательно, когда такая трубка находится в крайнем правом или крайнем левом положении, расстояние от оси напорной трубки АВ до стенки трубопровода равно 6:2 = 3 мм, рис. 1.4.

Рис. 1.4. Положение напорных трубок в крайних точках замера Чем больше число кольцевых площадок, тем точнее будет значение средней скорости потока.

Крайние же точки замеров по формуле (1.6) должны находиться от правой внутренней стенки трубопровода на расстоянии:

Следовательно, можно с небольшой погрешностью принять, что точкам замеров x1 и x6 будут соответствовать крайние – правое и левое – положения напорной трубки в трубопроводе. Для остальных точек замера (от х2 до х5) положения напорной трубки вычисляется по формуле (1.6). При проведении измерений положение напорной трубки указывается стрелкой (укрепленной на верхней части трубки) по неподвижной горизонтальной шкале, имеющей градуировку от 0 до 98 мм (соответственно диаметру трубопровода).

После проведенных замеров местных скоростей в установленных площадках строят график, рис. 1.5, в координатах wr·r = (r). Площадь, ограниченная полученной кривой с учетом масштаба построения, дает значение интеграла.

Нетрудно доказать, что для ламинарного потока средняя скорость равна половине максимальной, т. е. w = 0,5wmax.

Для развитого турбулентного потока отношение средней скорости к максимальной зависит от значения критерия Рейнольдса, рис. 1.6. Так, например, при Re = 108 средняя скорость составит w = 0,9wmax.

Рис. 1.5. Зависимость произведения wr · r от радиуса r Рис. 1.6. Зависимость отношения средней скорости потока к максимальной w/wmax от Для замера скоростей потока используется напорная трубка системы НИИОГАЗ.

Напорная трубка состоит из двух трубок – внутренней и наружной, рис. 1.7.

Внутренняя трубка, открытая с торца навстречу потоку, воспринимает общее давление, равное сумме статического и скоростного (динамического) давлений. Наружная трубка, имеющая круговую прорезь (или отверстия) на боковой поверхности, воспринимает только статическое давление. Напорная трубка всегда устанавливается вдоль оси трубопровода, открытым концом навстречу потоку.

По разности общего и статического давлений можно определить скоростное (динамическое) давление, обычно обозначаемое через Pск.

Выведенные наружу (за пределы трубопровода) концы внутренней и наружной трубок имеют следующие отличительные знаки: для статического давления – знак минус «–», для общего давления – знак плюс «+». Для измерения разности давлений концы трубок присоединяются к дифференциальному манометру, показывающему величину скоростного давления Pск.

находится значение местной скорости Рис. 1.7. Схема измерения скоростного давления с помощью напорной трубки Экспериментальное изучение закона распределения скоростей в поперечном сечении потока производится на специальной лабораторной установке.

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ

Лабораторная установка, рис. 1.8, состоит из вентилятора 1 с электродвигателем переменного тока 2, частота вращения которого регулируется с помощью лабораторного трансформатора 3. Число оборотов вала вентилятора снимают с цифрового табло тахометра 4, соединенного с тахогенератором 5. К вентилятору присоединены всасывающий трубопровод 6 с сеткой 7 (для устранения попадания посторонних предметов в вентилятор) и нагнетательный трубопровод 8. Диаметры трубопроводов 98 мм. На нагнетательном трубопроводе 8 установлена напорная (гидродинамическая) трубка 9, которая может перемещаться по сечению потока в диаметральном направлении и соединена с дифференциальным микроманометром 10.

Место расположения оси напорной трубки в нагнетательном трубопроводе устанавливается по измерительному устройству 11. В схему лабораторной установки входят следующие приборы: барометр 12, влагомер 13 и термометр 14. Управление электродвигателем включает в себя: магнитный пускатель 15, амперметр 16 и вольтметр 17.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТЫ

Для выполнения данной работы включают вентилятор 1 и задают наименьшую частоту вращения (порядка 800 об/мин) по шкале тахометра 4. Затем устанавливают напорную трубку 9 на заданном расстоянии х1 от внутренней стенки трубопровода по измерительному устройству 11 и снимают показания с микроманометра 10, барометра 12, влагомера 13 и термометра 14. Для остальных точек (от х2 до х6) устанавливают новые положения напорной трубки по измерительному устройству и в той же последовательности производят замеры и снимают показания приборов. Данные замеров повторяют и заносят в таблицу 1.1.

После проведения всей серии опытов (изменяя число оборотов вентилятора не менее 3-х раз в сторону увеличения от 800 до 2500 об/мин) подсчитывают значения локальных (местных) скоростей воздуха в шести точках поперечного сечения потока.

Затем производят дополнительный замер скоростного давления в центре трубопровода для получения величины максимальной скорости wmax на оси потока (при тех же числах оборотов) и после определения средней скорости потока находят отношение ее к максимальной (осевой), т. е. А = w/wmax.

Величина А полученного отношения средней скорости к осевой может служить ориентировочной характеристикой режима течения потока. При А = 0,5 – поток ламинарный, при А > 0,5 – поток турбулентный.

1 – вентилятор; 2 – электродвигатель; 3 – лабораторный трансформатор (ЛАТР); 4 – тахометр; 5 – тахогенератор; 6, 8 – трубопроводы; 7 – сетка; 9 – напорная трубка; 10 – микроманометр; 11 – измерительное устройство; 12 – барометр; 13 – влагомер; 14 – термометр; 15 – магнитный пускатель; 16 – амперметр; 17 – вольтметр

ОБРАБОТКА ОПЫТНЫХ ДАННЫХ И СОСТАВЛЕНИЕ ОТЧЕТА

1. Определяют точки замера скоростных давлений по выражению (1.6) и заносят в отчетную таблицу 1.1.

2. По скоростному давлению Рск определяют значение местной скорости в различных точках поперечного сечения из формулы (1.8) и при различных режимах.

При этом скоростное давление Рск, Па, определяется из выражения где l – отсчет по шкале микроманометра, м сп. ст.; g – ускорение силы тяжести, м/с2; К – постоянная прибора, при которой производились замеры; сп – плотность спирта (сп = 800 кг/м3), и заносится в таблицу 1.2.

В формулу (1.8) входит плотность влажного воздуха вл.в, кг/м3.

Плотность влажного воздуха рассчитывают по показаниям термометра и влагомера:

где Т – температура воздуха, К; – относительная влажность воздуха, в долях; В – барометрическое давление, Па; Рнас – давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха в условиях эксперимента (по таблице), Па.

3. Вычисляют произведение wr·r. Данные расчетов заносят в таблицу 1.2. Строят зависимость wr·r = (r) (см. рис. 1.5), из которой находят значение wr rdr.

4. Среднюю скорость воздуха рассчитывают по формуле (1.5). По данным таблицы 1.2 строят эпюру скоростей (см. рис. 1.1), на которую наносят среднюю скорость.

5. Рассчитывают критерий Рейнольдса по формуле (1.2), в которую входят плотность влажного воздуха вл.в, кг/м3, и динамическая вязкость влажного воздуха µвл.в, Пас.

6. Вычисляют отношение средней скорости к максимальной при различных режимах, т. е. при различных критериях Рейнольдса. Сравнивают экспериментально полученные отношения w/wmax со значениями из графика (см. рис. 1.6).

7. По формуле (1.1) рассчитывают расход воздуха.

ИЗМЕРЕННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

РАССЧИТАННЫЕ ВЕЛИЧИНЫ

трубопровода, об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) об/мин) Определение гидравлических сопротивлений элементов напорного трубопровода Цель работы:

напорного трубопровода.

Задачи работы:

• опытное определение коэффициента трения в трубопроводе при различных скоростях движения жидкости;

• установление величины коэффициентов местных сопротивлений м.с;

• ориентировочная оценка эквивалентной шероховатости трубопровода эк;

• определение полного перепада давления в системе Р;

• расчет мощности двигателя N.