Передмова

Технічні завдання, що виникають при вирішенні великої кількості інженерних задачі, можуть бути успішно вирішені тільки на основі раціональної організації транспорту потоків маси. При виборі схемних і конструктивних рішень необхідне використання законів гідравліки.

Відповідно до кваліфікаційних вимог інженер повинен мати практичні навички:

а) при проектуванні агрегатів і компресорів;

б) при експлуатації й ремонті систем охолодження й кондиціювання;

в) при випробуваннях і налагодженні дослідних зразків холодильної техніки.

Розташування матеріалу в задачнику відповідає послідовності розташування матеріалу в програмах „Гідрогазодинаміка”, „Гідравлічні машини та мережі” для інженерно-технічних спеціальностей вузів.

Придбання стійких навичок у рішенні практичних завдань досягається в процесі активної самостійної роботи над навчальним матеріалом при підготовці до практичних і лабораторних занять, а також при виконанні домашніх завдань і курсових робіт з курсу: "Гідрогазодинаміка"

У збірник завдань включені загальні рекомендації з рішення завдань для наступних розділів курсу:

Основні фізичні властивості рідин.

Гідростатичний тиск і його властивості. Прилади для виміру тиску.

Сили тиску на плоскі й криволінійні поверхні.

Рівновага рідини при відносному спокої.

Рівняння Бернуллі.

Види гідравлічних опорів.

Витікання рідини через отвори й насадки.

Розрахунок простих трубопроводів.

Розрахунок складних трубопроводів.

Несталий рух рідин у трубопроводах. Гідравлічний удар.

Гідравлічні машини.

Вибір параметрів насоса, що працює на гідравлічну мережу.

Припустима висота усмоктування, кавітація.

Об'ємні насоси.

Довідкові дані, необхідні для рішення завдань, наведені окремо в ДОДАТКАХ до збірника завдань.

У додатках представлені теплофізичні властивості рідини: густина, в'язкість, тиск насичених парів, поверхневий натяг для речовин, використовуваних у всіх завданнях.

Тема 1. Основні фізичні властивості рідини

1.1 Теоретичні положення

До основних фізичних властивостей рідин відносять густину, стисливість, теплове розширення, в'язкість, поверхневий натяг.

1. Густина однорідної рідини - відношення її маси М до займаного об’єму V:

r=M/V, кг/м³

2. Стисливість - здатність рідини змінювати свій об’єм V під дією тиску Р

, 1/Па

Тут: V-середній об’єм . V₁ і V₂ - початковий і кінцевий об’єми;

Р₁ і Р₂ початковий і кінцевий тиск, Па, діючий на рідину.

Коефіцієнт об'ємного стискання

, 1/Па; , Па

3. Теплове розширення рідини характеризується температурним коефіцієнтом об'ємного розширення, що представляє собою відносну зміну об'єму рідини V при зміні температури на 1 градус:

, 1/К

DT = T₂ - T₁

4. В'язкість - властивість рідини чинити опір деформації зрушення. Сила тертя F між шарами рідини, що рухається, віднесена до поверхні S зіткнення шарів рідини, дорівнює:

- коефіцієнт динамічної в'язкості

- градієнт швидкості

- збільшення швидкості в напрямку нормалі

Коефіцієнт динамічної в'язкості пов'язаний з коефіцієнтом кінематичної в'язкості співвідношенням:

5. Поверхневий натяг ( визначає густину поверхні енергії границі різних фаз, що відповідає деякому додатковому тиску

R₁ і R₂ - головні радіуси кривизни

Приклад. Визначити крутний момент, прикладений до внутрішнього циліндра, зовнішній діаметр D якого дорівнює 200 мм, при його рівномірному обертанні із частотою n=90 об/хв.

Циліндр занурений у воду на глибину h=170 мм, величина зазору, заповнена рідиною, b =1,5 мм.

Рішення. Момент крутіння , прикладений до внутрішнього циліндра, визначається з умов рівноваги сил тертя і обертання:

Сила тертя може бути визначена із закону Ньютона у пропозиції про лінійність розподілу швидкостей у зазорі:

Тоді момент крутіння

Коефіцієнт динамічної в'язкості води визначений при температурі t=20°С

Па∙с

Тоді

Н∙м

Відповідь: Н∙м