Программа предназначена для изучения дисциплины "Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода"


страница1/8
lit.na5bal.ru > Документы > Программа
  1   2   3   4   5   6   7   8


ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ



Программа предназначена для изучения дисциплины "Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода". Основной целью изучений дисциплины является получение учащимися знаний в области гидравлики, теплотехники, гидропривода.

Происхождение этой науки очень древнее. Явления, относящиеся к области гидравлики, интересовали человека еще в самые отдаленные времена. Многие практические вопросы, связанные с орошением, водоснабжением и использованием водной энергии для примитивных двигателей, находили решение в глубокой древности.

Широкое распространение в древности гидротехнических сооружений обязано только искусству и чисто практическому опыту строителей. Данных же о том, что тогда уже существовала наука, базирующаяся на определенных физических законах, нет.

Дисциплина изучается в тесной связи с другими дисциплинами общеобразовательного, специального и общепрофессионального циклов: " Основы инженерной графики", «Физика», «Химия» и др.

При изложении учебного материала необходимо соблюдать единство терминологии и обозначений в соответствии с действующими техническими кодексами установившейся практики и стандартами, схемами.

Программой предусматривается выполнение по отдельным темам практических и лабораторных работ для закрепления теоретических знаний и приобретения умения работать со схемами, устройствами. Рекомендуется проводить экскурсии на предприятия.

В результате изучения дисциплины учащиеся должны знать:

  • промышленное использование тепловой и гидравлической энергии;

  • сущность протекающих процессов и явлений в работе гидравлических машин.

В тоже время учащиеся должны уметь:

  • производить частичную разборку отдельных агрегатов и узлов насосов;

  • читать гидросхемы.

Знания, полученные учащимися при изучении дисциплины, должны быть закреплены и углублены в процессе практики.

Содержание обязательной контрольной работы, предусмотренной учебным планом по конкретной специальности, определяется цикловой (предметной) комиссией.

ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ


Введение. Физические свойства жидкостей

Введение. Содержание дисциплины.

Определение термина «жидкость» в гидравлике и характеристика ее с точки зрения молекулярно-кинетической теории.

Основные свойства жидкостей: удельный вес, удельный объем, плотность, вязкость, сжимаемость.

Закон Ньютона для вязких жидкостей, коэффициенты кинематическ5ой и динамической вязкости. Зависимость вязкости от температуры.
Краткое содержание:
ВВЕДЕНИЕ

Гидравлика состоит из двух основных частей: гидростатики, изучающей законы равновесия жидкостей, и гидродинамики, изучающей законы движения жидкостей.

Происхождение этой науки очень древнее. Явления, относящиеся к области гидравлики, интересовали человека еще в самые отдаленные времена. Многие практические вопросы, связанные с орошением, водоснабжением и использованием водной энергии для примитивных двигателей, находили решение в глубокой древности.

Широкое распространение в древности гидротехнических сооружений обязано только искусству и чисто практическому опыту строителей. Данных же о том, что тогда уже существовала наука, базирующаяся на определенных физических законах, нет.

Первым законом гидравлики, устанавливающим количественную связь между отдельными элементами явлений, считают общеизвестный закон Архимеда. Этот закон был установлен великим математиком и механиком древности Архимедом за 250 лет до н. э.

Большой вклад в развитие гидравлики внесли ученые XVI и XVII вв. Голландский ученый Симон Стевин (1548—1620 гг.) установил правила для вычисления давления жидкости на стенки и дно сосуда, в котором она заключена. Итальянский физик и математик Эванджелиста Торричелли (1608—1647 гг.), ученик Галилео Галилея, открыл закон истечения жидкости из сосуда и дал формулу, приближенно определяющую скорость истечения жидкости из малого отверстия в сосуде под действием силы тяжести. Французский математик и физик Блез Паскаль (1623—1662 гг.) установил закон, который до сих пор именуют законом Паскаля и широко используют в гидротехнике.

Основателем гидравлики как науки заслуженно считается Даниил Бернулли (1700—1782 гг.) — крупный ученый, действительный член Российской Академии наук. Выведенное им уравнение впоследствии было опубликовано в знаменитой «Гидродинамике» (1738 г.).

В тот же период начала развиваться и теоретическая гидродинамика, в основу которой были положены дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости Эйлера.

Замораживание газа приводит к обратному результату — тело переходит в жидкое, а потом в твердое состояние.

Физические свойства жидкости. Основными характеристиками жидкости, используемыми в гидравлике, являются плотность, удельный объем, удельный вес, сжимаемость и вязкость.

Плотность тела (вещества) р определяется отношением массы т тела к его объему V. В неоднородном теле плотность в разных его точках различна, в однородном во всех точках одинакова и поэтому может быть определена в простой формуле

р = m/V.

С повышением давления (при постоянной температуре) плотность возрастает, а с повышением температуры (при постоянном давлении),как правило, уменьшается. В Международной, системе единиц (СИ) единица плотности — килограмм на кубический метр (кг/м3).

Удельным объемом v называют величину, равную отношению объема V занимаемого телом к его массе m:

v= V/m.

Удельный объем — величина, обратная плотности, v = 1/р. В системе СИ единица удельного объема — кубический метр на килограмм
3/кг).

Удельным весом γ называют величину, равную отношению веса (G == mg) тела к его объему: γ=G/V

Здесь g—ускорение свободного падения.

Следует иметь в виду, что на разных географических широтах значения g различны. Поэтому удельный вес одной и той же жидкости может иметь разную величину в зависимости от пункта его измерения. В системе СИ единица удельного веса—ньютон на кубический метр (Н/м3).

Под сжимаемостью жидкости понимают уменьшение ее объема и изменение плотности при увеличении внешнего давления. Единица объемной сжимаемости н — паскаль в минус первой степени (Па-1):

х = (1/V) (ΔV/Δр),

где Δ V — уменьшение объема, соответствующее увеличению давления на Δр; V — первоначальный объем тела.

Сжимающим силам жидкость оказывает очень большое сопротивление. Поэтому ΔV весьма мало и им часто пренебрегают, считая, жидкость несжимаемой.

Силы внутреннего трения, возникающие в жидкости при ее движении,

приводят к появлению сдвигающих напряжений. Вязкость — это свойство жидкости сопротивляться сдвигающим напряжениям. Она зависит от рода жидкости и температуры, с повышением которой вязкость уменьшается. Вязкость масел в некоторой степени является функцией давления: при давлении до 10 МПа она незначительно повышается, а при давлениях выше 10 МПа заметно увеличивается. Вязкость же воды с повышением давления настолько мало изменяется, что практически ее считают не зависящей от давления.

Поскольку между пластинами и прилегающими к ним слоями жидкости действуют силы межмолекулярного сцепления, то возникает явление «прилипания» поверхностных слоев жидкости к пластинам. При этом скорость жидкости относительно пластины в непосредственной близости от нее очень мала и обращается в нуль на самой пластине, скорость жидкости в потоке между пластинами меняется по линейному 'закону от нуля на неподвижной пластине до v0 на движущейся.

Для того чтобы перемещать верхнюю пластину с постоянной скоростью v необходимо приложить к ней некоторую силу Я, уравновешивающую силы внутреннего трения.

Величину µ называют динамической вязкостью жидкости. Единица динамической вязкости в СИ — паскаль-секунда

В гидравлике часто пользуются величиной ν, которую называют кинематической вязкостью жидкости; она выражает отношение вязкости жидкости к ее плотности. Единица кинематической вязкости— квадратный метр на секунду (м2/с).

Физические свойства жидкости

Под общим названием жидкость объединяют понятие газа и капельной жидкости. Капельной называют жидкость, которая способна образовывать каплю (например, вода, бензин, керосин, масло и другие жидкости). Все капельные жидкости оказывают большое сопротивление сжатию. При изменении давления и температуры их объем почти не изменяется. Газы и их смеси в обычном состоянии не способны образовывать капли, а при изменении давления и температуры в значительной степени изменяют свой объем. В дальнейшем, для краткости, капельную жидкость будем называть просто жидкостью.

Агрегатное состояние вещества. Из физики известно, что всякое вещество в зависимости от внешних условий может находиться в твердом, жидком или газообразном состояниях (фазах). Известно также, что атомы и молекулы любого вещества, взаимодействуя друг с другом, находятся в непрерывном движении. Согласно молекулярно-кинетической теории, то или иное агрегатное состояние одного и того же вещества определяется величиной межмолекулярных сил взаимодействия и расстоянием между молекулами.

В твердом теле (веществе) молекулы (или атомы) находятся на очень близком расстоянии друг от друга. Они как бы плотно упакованы и, обладая большой силой притяжения, образуют жесткую структуру, сохраняя объем и форму твердого тела.

В жидком теле силы межмолекулярного сцепления меньше, чем в твердом, поэтому его молекулы подвижнее; они имеют возможность удаляться друг от друга на некоторое расстояние. Поэтому весьма малые силы, действующие на жидкость, способны вызвать изменение ее формы.

В газообразном теле практически отсутствуют межмолекулярные силы сцепления. Молекулы газа непрерывно движутся по занимаемому ими объему, сталкиваются друг с другом, ударяются о стенки, ограничивающие газовый объем, изменяя при этом направление движения. Поэтому газы легко смешиваются друг с другом и распространяются во все стороны до тех пор, пока не заполнят весь объем любой формы. Если давление не слишком велико (порядка J03 — К)4 МПа) и Т'= 300 К, то молекулы газа находятся друг от друга на расстояниях, значительно больших, чем их собственные размеры.

При нагревании тела, находящегося в любом агрегатном состоянии, подвижность его молекул увеличивается. Если подогревать твердое тело, то при соответствующих условиях оно превратится в жидкое» а затем при дальнейшем нагревании — в газообразное.

В природе различают 3 агрегатных состояния: твердое, жидкое, и газообразное, свойства тел в этих состояниях различны. Для твердого тела характерно сохранение объема и формы. Под термином "жидкость" в гидравлике подразумеваются тела, находящиеся в жидком и газообразном состоянии.

Газы не имеют собственной формы и объема, легко сжимаются - они называются сжимаемыми жидкостями.

Жидкость легко меняет свою форму и принимает форму сосуда, в котором она находится, в то же время объем жидкости изменить трудно - это капельные или малосжимаемые жидкости.

Гидравлика делится на 2 основные части: гидростатику и гидродинамику.

Гидростатика изучает законы равновесия "жидкостей, находящихся в покое.

Гидродинамика изучает 'законы движения жидкостей. Для упрощения теоретического изучения законов поведения
жидкостей в гидравлике вводится понятие "идеальная жидкость»
Для измерения физических величин в гидравлике применяется система СИ ГОСТ 9867-61 (Система интернациональная).

Основные единицы СИ:

- единицы длины - метр (м)

-"- массы, - килограмм (кг)

-"-времени -секунда (с)

Следует обратить внимание на измерение количества вещества: количество жидкости в емкости, количество газа в баллоне, производительность котла, компрессора, расход топлива - все эти величины измеряются массой тел, участвующих в перечисленных явлениях и выражаются в килограммах (кг).

Для определения массы тала служат рычажные приборы: массметры, исключающие влияние географической широты и высоты места взвешивания. Вес тела -это сила, с которой тело вследствие притяжения к Земле действует на горизонтальную опору или вертикальные подвес, сила измеряется в Ньютонах (Н). На тело массой I кг действует сила равная 9,8 Н, т.е. I кг =9,8 Н.

Далее необходимо изучить физические свойства жидкости: уд.вес, у д. объем, плотность, вязкость, сжимаемость, температурное расширение, зависимость вязкости от температуры, например вязкость вода уменьшится в 6 раз при повышении температуры от 0°С до 100°С.

2. Гидростатика
Гидростатическое давление в жидкости и его свойства. Определение сил, действующих на жидкость. Виды давления: избыточное, абсолютное, вакуум. Понятие о технической и физической атмосфере.
Приборы для измерения давления. Единицы измерения давления. Основное уравнение гидростатики. Выражение давления высотой столба жидкости. Сила давления на стенки. Эпюры гидростатического давления. Закон Паскаля. Гидравлические машины: пресс, аккумулятор, их устройство, расчет, принцип работы. Закон Архимеда.
Краткое содержание:
Разберите, что такое поверхностные и массовые силы, действующею на жидкость, что называется гидростатическим давлением, от каких факторов оно зависит и в каких единицах измеряется.

Необходимо усвоить, какое давление называется абсолютным, какое - избыточным и вакуумным. Атмосферное давление.

Рассмотрите приборы, при помощи которых измеряется давление и вакуум. Рассмотрите основное уравнение гидростатики, обратите внимание па физический смысл величин, входящих в данное уравнение. За единицу давления в СИ принят I паскаль (Па) I Па - 1Н/м2.
Вспомните внесистемные единицы измерения давления I мм вод, ст. и 1 мм рт.ст., дающие возможность найти соотношения между единицами давления, выраженными как сила/ поверхность, и высотами столбов воды и ртути, чаще других-жидкостей, используемых в приборах. Заданные единицы измерения, выраженные высотой столба воды и ртути, определяются объемной (удельной) силой тяжести этих тел. При g=9,81 м/с и плотности воды = 1000 , а для ртути = 13600 имеем:


В гидротехнике наибольший практический интерес представляет сила манометрического (избыточного) давления жидкости на поверхность. Если внешнее давление равно атмосферному (р0 = рат), то формула для вычисления избыточной силы давления записывается в виде: F=ρ*g*h*S (Н),

т.е. «сила давления жидкости на горизонтальную площадку S,м2,равной силе тяжести столба жидкости над ней высотой h,м. Из формулы следует, что сила давления жидкости на горизонтальное дно сосуда зависит только от удельной (объемной) силы тяжести γ(ρ*g),высоты наполнения h,м и площади дна сосуда S,м2, но не зависит от формы и объема сосуда (так называемый гидростатический парадокс).

Сила давления на плоские вертикальные стенки может быть определена по формуле:

Fст.= ρ*g*hц.т.*Sст. (Н),
Где Sст.- площадь смоченной поверхности стенки, м2;

ρ - плотность жидкости, кг/м3;

g - ускорение свободного падения-9,81 м/с2;

hц.т- глубина погружения центра тяжести стенки, м.

Сила давления на вертикальные цилиндрические стенки определяется по аналогичной формуле:

Fст.цил..= ρ*g*h2/2*D (Н),
Где D – диаметр емкости, м;

h – высота цилиндра, м.

По закону Паскаля внешнее давление, приложенное к свободной поверхности жидкости в замкнутом сосуде, передается в любую точку жидкости без изменения. НА законе Паскаля основано действие гидравлических аккумулятора и пресса.
3. Основные определения гидродинамики
Основные понятия о линии тока, траектории, об элементарной струйке и потоке жидкости. Живое сечение потока, его характеристики: площадь живого сечения, смоченный периметр, гидравлический радиус, средняя скорость, объемный расход, массовый расход.

Виды движения: напорное, безнапорное, установившееся, неустановившееся. Уравнение неразрывности потока. Режимы движения жидкости, число Рейнольдса, Графики распределения скоростей при ламинарном и турбулентном режимах.

Краткое содержание:
Гидродинамика представляет собой часть гидравлики, изучающая движение жидкостей и твердых тел в них. Особое внимание уделите рассмотрению ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости. Опыты Рейнольдса. Как определяют число Рейнольдса для различных сечений. В настоящее время принимается только одно значение числа Рейнольдса, если Re=2300;.- режим ламинарный, при Re > 2300 — режим турбулентный.

4.Уравнение Бернулли
Энергия элементарной струйки и потока. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости. Размерность всех членов уравнения.
Краткое содержание:
Уравнение Бернулли является очень важным уравнением, которое имеет большое практическое значение при расчетах трубопроводов.

На основании уравнения Бернулли можно определить скорость движения жидкости и расход жидкости при помощи простейших приборов: трубки Пито, Пито-Прандтля, водомера Вентури.

Водомер Вентури.


Расход воды, проходящей через водомер. Формула, выведена на основании уравнения Бернулли:

5.Движение жидкости по трубопроводам
Шероховатость трубопроводов. Потери напора по длине трубопровода, коэффициент сопротивления трения по длине. Местные потери напора, коэффициент местного сопротивления. Вычисление полной потери напора при движении жидкости по трубопроводу. Понятие о гидравлическом ударе в трубах и меры его предотвращения.
Краткое содержание:
Определение гидравлических сопротивлений имеет большое практическое применение при расчете различных систем трубопроводов.

Потери энергии по длине трубопровода на преодоление сил трения определяются по формуле Дарси-Вейсбаха. Наиболее сложным в расчетах по определению потерь напора является определение величины коэффициента сопротивления трению до длине λ. Следует помнить, что в длинных трубопроводах местные сопротивления не определяются отдельно, так как их доля по сравнению с линейными незначительна и не превышает 10% от последних, т.е. можно считать hм= 0,1 hл
Уровень воды в водонапорном баке:


Следовательно, для определения необходимо знать потери напора, которые находятся по Формуле Дарси-Вейсбаха


6. Истечение жидкости через отверстия и насадки.
Классификация истечения жидкости. Понятие о малом и большом отверстии в тонкой стенке, в толстой стенке. Определение скорости и расхода при истечении идеальной жидкости, реальной жидкости. Виды насадков, коэффициент насадки.
Краткое содержание:
В технике часто приходится иметь дело с истечением жидкости через отверстия и насадки (короткие патрубки, присоединенные к отверстию в стенке). Истечение может происходить через малые и большие отверстия в тонкой и толстой стенке. Основным вопросом в расчетах является правильный выбор коэффициента расхода. Экспериментально установлено, что коэффициент расхода зависит от числа Рейнольдса.

Нужно знать формулу Торричелли для определения скорости истечения жидкостей, входящие в нее величины и их размерность, а также формулу для определения расхода.

Теоретическую скорость истечения определяем по формуле:

Действительный расход воды через круглое отверстие, для которого коэффициент, расхода µотв.=0,62, определим но формуле:









  1   2   3   4   5   6   7   8

Поделиться в соцсетях



Похожие:

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconПамятка для тех, кто хочет стать профессионалом
Предлагаемая рабочая тетрадь предназначена для изучения дисциплины «Основы микробиологии, санитарии и гигиены в пищевом производстве»...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" icon«Киевская Русь» предназначена для преподавателей истории в рамках...
Краевое бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Амурский политехнический техникум»

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconРабочая программа дисциплины (модуля) позволяет решать следующие задачи
Рабочая программа дисциплины (модуля) – нормативный документ, входящий в состав образовательной программы высшего образования (оп...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconРабочая программа учебной дисциплины разработана по специальности...
Минобрнауки России от 29. 05. 2007 г. №03-1180), с учетом примерной программы учебной дисциплины «Основы философии», предназначенной...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconПояснительная записка рабочая программа по истории Древнего мира...
Рабочая программа по истории Древнего мира предназначена для изучения истории в 5 классе. Нормативными документами для составления...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconРабочая учебная программа по предмету «Основы безопасности жизнедеятельности»
Программа предназначена для обучающихся 5, 7, 8, 10 классов мбв(с)оу «Вечерняя (сменная) общеобразовательная школа №16 при ик №5»....

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconРабочая программа учебной дисциплины оуд. 01
Литература предназначена для изучения русского языка и литературы в профессиональных образовательных организациях спо, реализующих...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconМетодические указания
...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconПояснительная записка данная рабочая программа «Основы безопасности жизнедеятельности»
«Основы безопасности жизнедеятельности» для учащихся 10 класса разработана в соответствии с Государственным образовательным стандартом...

Программа предназначена для изучения дисциплины \"Основы гидравлики, теплотехники, гидропневмопривода\" iconПрограмма занятий «Грамотеи»
Это имеет большое значение для формирования подлинных познавательных интересов как основы учебной деятельности. В процессе изучения...


Литература




При копировании материала укажите ссылку © 2000-2017
контакты
lit.na5bal.ru
..На главную