МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Егорьевский технологический институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Московский государственный технологический университет «СТАНКИН»

(ЕТИ ФГБОУ ВПО МГТУ «СТАНКИН»)

Гидравлика Конспект лекций

г. Егорьевск 2014

Составитель доцент, к.т.н. В.В.Козенец, доцент кафедры технологий автоматизированного производства (ТАП)

Конспект лекций по курсу «Гидравлик» адресован студентам бакалавриата по направлению 151900 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств»

В конспекте представлено 16 лекций, содержание которых соответствует рабочей учебной программе. Это, при значительном сокращении числа часов аудиторной работы (по программе 19 часов), должно помочь студенту усвоить программный материал, очень кратко рассматриваемый на лекциях и практических занятиях.

Конспект лекций обсужден и одобрен на заседании учебно-методической группы (УМГ) кафедры

технологии автоматизированного производства

(полное наименование без сокращений)

(протокол № _____ от _______ 2014 г.)

Председатель УМГ кафедры разработчика _________ А.А. Махов

ГИДРАВЛИКА

Конспект лекций

Лекция 1.

Введение. Основные определения и свойства жидкости. Модели жидкости

Гидравлика – раздел механики, изучающий законы равновесия и движения жидкости, а также методы практического применения этих законов.

Законы гидравлики используются при проектировании и строительстве гидротехнических сооружений, гидравлических транспортных систем, гидравлических машин и автоматов.

Основные свойства жидкости

Жидкость в гидравлике, несмотря на молекулярное строение, рассматривается как сплошная среда, непрерывно заполняющая занимаемый объем ( в 0,001 куб. см. насчитывается 3*10^3 молекул воды). Использование модели сплошной среды при решении задач гидравлики правомерно и подтверждается практикой использования ее законов.

Физические свойства жидкости характеризуются многими параметрами, важнейшими из которых являются:

- плотность;

- сжимаемость;

- температурное расширение;

- вязкость;

- способность растворять газы;

- капиллярность;

- теплоемкость;

- теплопроводность.

Для однородной жидкости плотность определяется как масса единицы объема

, (1)

а, в общем случае, по определению

. (2)

Размерность плотности [кГ/м^3].

Плотность зависит от температуры и, в меньшей степени, от давления. Приведем зависимость плотности воды от температуры ρ=ρ(t).

Табл.1

Зависимость плотности воды от температуры

0	999,87	10	999,50	30	995,76	70	997,94
3	999,99	15	999,15	40	992,35	80	971,94
4	1000,00	20	998,26	50	988,20	90	965,56
5	999,99	25	997,12	60	983,38	100	958,65

Плотность различных жидкостей отличается от плотности воды весьма существенно. Средние значения плотности некоторых жидкостей при температуре имеют следующие значения:

вода

керосин

ртуть

Сжимаемость – это свойство жидкости изменять объем при изменении давления. Характеризуется сжимаемость жидкости коэффициентом объемного сжатия, который определяет величину относительного изменения объема при изменении давления на единицу

.

(3)

Для однородной жидкости коэффициент сжимаемости можно определить через плотность. Из формулы (1) следует

(4)

или

.

(5)

Из формул (2) и(5) получаем

.

(6)

Т.е. коэффициент объемного сжатия определяется как относительное изменение плотности при изменении давления на единицу. Размерность коэффициента объемного сжатия .

Величина обратная называется модулем объемной упругости жидкости

.

(7)

Модуль объемной упругости зависит от температуры и давления. Для воды можно привести следующие цифры:

- при ;

- при

- при

Относительное изменение объема при изменении давления на одну атмосферу и температуре составляет

,

что указывает на незначительную сжимаемость воды. В большинстве гидравлических расчетов сжимаемость жидкости в расчет не принимают.

Модуль объемной упругости некоторых жидкостей при температуре имеет следующие значения:

вода

керосин

ртуть

глицерин .

Однако при изучении явлений гидравлического удара в трубах сжимаемость жидкости является одним из важных обстоятельств, объясняющих это явление.

Температурное расширение – это свойство жидкости изменять объем при изменении температуры. Характеризуется температурное расширение температурным коэффициентом объемного расширения

,

Для большинства жидкостей коэффициент с увеличением давления уменьшается, а для воды – увеличивается до температуры . Повышение температуры приводит к увеличению коэффициента . В табл. приведены данные об изменении коэффициента для воды от температуры и давления

Табл.