Раздел 2. Водоснабжение.

Тема 2.1. Основы гидравлики

Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и разрабатывающая методы применения этих законов для решения различных прикладных задач.

В настоящее время почти во всех областях техники применяют различные гидравлические устройства, основанные на использование гидравлических законов.

Главнейшие области применения - гидротехника, мелиорация и водное хозяйство, гидроэнергетика, водоснабжение и канализация, водный транспорт, машиностроение и авиация.

Основные физические свойства жидкостей и газов

1. Плотность – отношение массы жидкости к ее объему = ;

2) Удельный вес – отношение веса жидкости к ее объему = ; G = Mg; = g;

3) Удельный объем – объем занимаемый единицей массы жидкости (величина обратная плотности);

4) Сжимаемость жидкости очень незначительна и характеризуется коэффициентом объемного сжатия (при увеличении давления объем жидкости уменьшается);

5. Модуль упругости Е - величина обратная сжимаемости;

6. Температурное расширение – свойство жидкости изменять объем при изменении температуры – характеризуется коэффициентом температурного расширения ;

7. Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу ее слоев. Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоев жидкости на поверхностях их соприкосновения возникают силы сопротивления сдвигу, называемые силами внутреннего трения или силами вязкости. Благодаря этим силам медленнее движущийся слой жидкости «тормозит» соседний слой, движущийся быстрее, и наоборот. При увеличении температуры вязкость уменьшается. Вязкость характеризуется:

- коэффициентом динамической вязкости (Пуаз)

- коэффициентом кинематической вязкости (Стокс).

Кинематическая вязкость воды, содержащей достаточное количество мелких взвешенных твердых частиц, может существенно увеличиваться по сравнению с чистой (без взвеси) водой.

Сжимаемость и температурное расширение жидкости

Сопротивление жидкости изменению ее объема характеризуется коэффициентами объемного и температурного расширения.

Коэффициент объемного сжатия β_v, Па^-1 – относительное изменение объема жидкости на единицу изменения давления:

β_v = ,

где ΔV – изменение объема V, соответствующее изменению давления на Δρ.

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, представляет собой объемный модуль упругости жидкости Е₀, Па:

Е₀ = .

Для воды при нормальных условиях можно принимать следующее:

β_v = ^-1; Е≈ 2×10⁹ Па.

Коэффициент температурного расширения β_t, ⁰С^-1 – относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус:

β_t= ,

где ΔV – изменение объема, соответствующее изменению температуры на Δt.

Для воды при нормальных условиях можно принимать

β_t = ⁰С^-1.

Указанный коэффициент называют также коэффициентом объемного теплового расширения.

Гидравлика состоит из 2-х частей гидростатики и гидродинамики.