- •1.1. Основное уравнение гидростатики
- •1.2. Абсолютное и избыточное давление, вакуум, приборы для их измерения
- •1.3. Закон Паскаля и его использование в технике
- •1.4. Сила давления жидкости на плоские стенки
- •1.5. Сила давления жидкости на криволинейные стенки. Закон Архимеда
- •1.6. Относительный покой жидкости
- •Контрольные вопросы
- •2. Гидравлика
- •2.1. Классификация жидких сред. Реологические среды
- •2.2. Поток жидкости. Геометрические элементы и гидравлические параметры потока
- •2.3. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной и вязкой жидкости
- •2.4. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости. Примеры практического использования уравнения Бернулли
- •2.5. Гидравлическое сопротивление аппаратов и трубопроводов
- •2.5.1. Ламинарное движение жидкости в трубах
- •2.5.2. Турбулентное течение жидкости в трубах
- •2.5.3. График Никурадзе
- •2.5.4. Способы уменьшения гидравлических сопротивлений
- •2.5.5. Местные гидравлические сопротивления. Интерференция местных сопротивлений
- •2.6. Гидравлический расчет трубопроводов, их классификация
- •2.6.1. Расчет простых трубопроводов
- •2.6.2. Расчет сложных трубопроводов
- •2.6.3. Сифонный трубопровод
- •2.7. Особенности расчета газопровода
- •2.8. Некруглые трубопроводы
- •2.9. Определение оптимального диаметра трубопровода
- •2.10. Течение в трубах неньютоновских жидкостей
- •Контрольные вопросы
- •3. Основы динамики двухфазных потоков
- •3.1 Система «жидкость (газ) – твердое тело»
- •3.1.1. Характеристика зернистого слоя
- •3.1.2. Движение жидкости через неподвижный зернистый слой
- •3.1.3. Псевдоожиженный слой
- •3.1.4. Расчет скорости витания (осаждения) и уноса
- •3.1.5. Гидро- и пневмотранспорт зернистых материалов
- •Пневмотранспорт заторможенным плотным слоем
- •3.2. Система «газ (пар) – жидкость»
- •3.2.1. Пленочное течение жидкости
- •3.2.2. Образование и движение капель и газовых пузырей. Барботаж
- •3.3. Система «жидкость – жидкость»
- •Контрольные вопросы
- •4. Разделение неоднородных систем
- •4.1. Классификация неоднородных систем и методов их разделения
- •4.2. Осаждение
- •4.2.1. Разделение неоднородных систем в поле сил тяжести
- •Конструкция аппаратов гравитационного осаждения
- •4.2.2. Разделение неоднородных систем в поле центробежных сил
- •Конструкция аппаратов центробежного осаждения
- •4.2.3. Очистка газов в электрическом поле
- •Конструкции электроосадителей
- •4.3. Мокрая и инерционная очистка газовых неоднородных систем
- •4.4. Фильтрование
- •4.4.1. Основное уравнение фильтрования
- •4.4.2. Фильтрование в поле центробежных сил
- •4.4.3. Аппаратура для фильтрования
- •Очистка газов фильтрованием
- •Фильтрование жидких неоднородных систем
- •4.5. Выбор аппаратов для разделения неоднородных систем
- •Аппараты для очистки газовых неоднородных систем
- •Аппараты для разделения жидких неоднородных систем
- •4.6. Методы повышения эффективности разделения неоднородных систем
- •Контрольные вопросы
- •5. Перемешивание
- •5.1. Перемешивание в жидкой среде
- •5.1.1. Механическое перемешивание
- •Расход мощности на перемешивание
- •5.1.2. Пневматическое перемешивание
- •5.1.3. Гидравлическое перемешивание
- •Контрольные вопросы
- •6. Перемещение жидкостей
- •6.1. Классификация насосов. Элементы насосной установки
- •6.2. Основные рабочие параметры насосов
- •6.3. Лопастные насосы
- •6.3.1. Центробежные насосы
- •Основное уравнение центробежных машин (уравнение Эйлера)
- •Характеристики центробежных насосов
- •Работа центробежного насоса на сеть
- •Параллельная и последовательная работа двух центробежных насосов
- •Высота всасывания центробежных насосов. Кавитация
- •6.3.2. Осевые насосы
- •6.3.3. Вихревые насосы
- •6.4. Поршневые насосы
- •6.4.1. Производительность (подача) поршневых насосов
- •6.4.2. Процессы всасывания и нагнетания поршневых насосов
- •6.4.3. Воздушные колпаки поршневых насосов
- •6.5. Роторные насосы
- •6.5.1. Шестеренные насосы
- •6.5.2. Винтовые насосы
- •6.5.3. Пластинчатые насосы
- •6.5.4. Роторно-поршневые насосы
- •6.6. Характеристики объемных насосов и их работа на сеть
- •6.7. Другие типы насосов
- •6.7.1. Газлифты
- •6.7.2. Монтежю
- •6.7.3. Струйные насосы
- •6.7.4. Гидравлический таран
- •Контрольные вопросы
- •7. Сжатие и перемещение газов
- •7.1. Классификация компрессорных машин
- •7.2. Термодинамические основы сжатия газов
- •7.2.1. Процессы сжатия газа в идеальной компрессорной машине
- •7.2.2. Изотермический и адиабатный кпд компрессорной машины
- •7.3. Поршневые компрессорные машины
- •7.3.1. Производительность и коэффициент подачи
- •7.3.2. Мощность и кпд поршневых компрессорных машин
- •7.3.3. Многоступенчатое сжатие газа в компрессорной машине
- •7.4. Турбокомпрессоры
- •Контрольные вопросы
- •Оглавление
1.3. Закон Паскаля и его использование в технике
Согласно основному уравнению гидростатики (1.7), изменение внешнего давления p на некоторую величину ∆p приводит к изменению давления во всех точках жидкости на ту же величину ∆p:
.
(1.16)
Это и есть доказательство закона Паскаля.
Закон Паскаля используется в технике в двух направлениях:
– для умножения усилия (прессы, домкраты и т.д.);
– для умножения давления.
Умножение
усилия. Предположим,
что
,
тогда имеем
.
Следовательно,
в подпоршневом пространстве (рис. 1.7)
реализуется постоянное давление, равное
.
Рис. 1.7. Схема умножения усилия
Это
давление передается на поршень большего
диаметра
:
.
(1.17)
Как
видно из формулы (1.17), при
получим
.
Умножение
давления. Пусть
и
.
Сила, действующая на жесткую систему цилиндров (рис. 1.8), равна:
.
Рис. 1.8. Схема умножения давления
Отсюда
находим
:
.
(1.18)
Согласно формуле (1.18), на выходе можно получить сколь угодно большое давление .
1.4. Сила давления жидкости на плоские стенки
Сначала рассмотрим силы давления жидкости на горизонтальные стенки.
Сила давления жидкости на горизонтальное дно сосуда определяется по формуле (рис. 1.9):
,
(1.19)
а давление на дно, согласно основному уравнению гидростатики, как:
.
(1.20)
Рис. 1.9. Сила давления жидкости на горизонтальные стенки
Следовательно, сила давления жидкости на горизонтальное дно зависит от давления на свободной поверхности , плотности жидкости , глубины погружения поверхности h, но не зависит от формы сосуда (гидростатический парадокс).
Рассмотрим
более общий случай. Пусть площадь
расположена под углом
к горизонту и перпендикулярна к плоскости
рисунка (рис. 1.10).
Через проекцию контура площади S (линия АВ) проведем ось оу и спроектируем эту площадь на плоскость хоу.
Определим
силу давления жидкости на элементарную
площадку
предполагая, что в пределах
давление не меняется:
Здесь
– давление на свободной поверхности,
h
– глубина погружения площадки dS.
Заметим, что
.
Для определения полной силы
проинтегрируем полученное выражение
по всей
площади S.
Рис. 1.10. Схема для определения силы давления жидкости
на плоскую стенку
Последний интеграл в правой части уравнения представляет собой статический момент площади относительно оси ох и равен:
где
– координата центра тяжести площади
.
Заменяя
получим:
(1.21)
Здесь
– давление в центре тяжести площади S.
Полная сила давления на плоскую стенку
равна произведению площади стенки на
гидростатическое давление в центре
тяжести этой площади.
Формулу (1.21) представим в другом виде:
(1.22)
Здесь
– внешняя сила,
– избыточная сила, вызванная весом
жидкости.
Внешнее
давление
передается всем точкам площади S
одинаково, поэтому внешняя сила
будет приложена в центре тяжести площади
S.
Сила избыточного давления
из-за неравномерности распределения
избыточного
давления по глубине приложена ниже в
центре давления
.
Координата центра гидростатического давления определяется по формуле:
(1.23)
где
– момент инерции фигуры
относительно оси ох.
Зависимость (1.23) может быть представлена в виде:
(1.24)
где
– момент инерции фигуры S
относительно оси, проходящей через её
центр тяжести. Величина
представляет собой эксцентриситет.
Зная величины и и точки их приложения, можно найти величину и точку приложения общей силы P.
