УДК 622.24.532.5
Иванников В.Г., Исаев В.И., Иванников А.В., Исаев Р.В. Лабораторные работы по общей и подземной гидромеханике. – М.: Издательский центр РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2013. – с. 162.
Изложены теоретические основы гидравлических исследований, принципы действия экспериментальных стендов, измерительных приборов. Приведены методы экспериментальных определений основных характеристик потоков жидкости. В приложении даются справочные сведения и образцы карт для контроля при защите выполненных экспериментальных (лабораторных) работ.
Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей.
Рецензенты: Институт проблем нефти и газа РАН, зам. директора по научной работе ИПНГ РАН, зав. базовой кафедрой «Фундаментальные основы
нефтегазового дела» МФТИ, д.т.н., профессор В.М. Максимов
©РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2013
©Иванников В.Г., Исаев В.И., Иванников А.В., Исаев Р.В., 2013
2
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
Латинские и греческие обозначения
D или d |
диаметр, м |
D |
центр давления |
F, Q |
сила, Н |
g |
ускорение свободного падения, м/с2 |
Н, h, Z |
расстояние по вертикали, м |
i |
гидравлический уклон |
J |
момент инерции, м4 |
k |
коэффициент проницаемости, Да; |
|
тарировочная постоянная; показа- |
|
тель адиабаты |
L, l |
длина или расстояние, м |
m |
масса, кг |
N |
мощность, вт |
∆р |
перепад давления, Па |
|
|
Р |
функция Лейбензона |
р |
давление, Па |
Q |
объёмный расход жидкости или |
|
газа, м3/с |
R, r |
радиус, м |
Re |
число Рейнольдса |
S |
площадь, м2 |
Т |
температура, К |
t |
время, с |
u, υ , w |
локальные скорости, м/с |
υ |
средняя скорость, м/с |
V |
объём, м3 |
Z |
коэффициент сверхсжимаемости |
α, β |
углы, рад |
α |
коэффициент Кориолиса |
ε |
относительная ошибка |
λ |
коэффициент гидравлических со- |
|
противлений |
µ |
динамический коэффициент вязко- |
|
сти, Па·с |
ν |
кинематический коэффициент вяз- |
|
кости, м2/с |
ρ |
плотность, кг/м3 |
|
|
τ |
касательное напряжение, Па |
|
|
φ |
концентрация |
ξ |
коэффициент местных |
|
сопротивлений |
|
|
|
|
|
|
|
Сокращения в тексте и индексы |
|
|
абс |
абсолютное |
атм |
атмосфера, атмосферный |
в |
вакуумметрическое, вертикальный |
г |
горизонтальный |
ж |
жидкость |
п |
поток |
и |
избыточное |
м |
манометрическое |
|
|
т |
центр тяжести; теоретическое |
тд |
тело давления |
э |
экспериментальное |
N, i, n |
числовые индексы, направление |
|
проектирования |
max |
максимальное значение |
min |
минимальное значение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3
НАЗНАЧЕНИЕ ПОСОБИЯ
Учебное пособие служит для закрепления теоретических знаний, полученных на лекциях и практических занятиях по общей и подземной гидромеханике.
В лаборатории студенты имеют возможность применить теоретические знания к решению практических задач, убедиться на практике в правильности полученных теоретических результатов, получить наглядные представления о гидравлических явлениях, ознакомиться с конструкциями и принципами работы различных приборов, измеряющих давление, расход, скорость движения потока жидкости, првести эксперименты на совремённых лабораторных установках. При проведении экспериментов (делается упор на самостоятельное проведение экспериментов студентами) перед студентами раскрывается физическая сущность процессов, происходящих в неподвижной жидкости и при ее движении.
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
В начале занятия преподаватель проверяет готовность студентов к выполнению лабораторных работ, контролирует правильность оформления конспекта, порядок расчетов в работах.
Студенты, не подготовившиеся к занятиям, к выполнению лабораторных работ не допускаются.
Группа делится на подгруппы (в зависимости от числа установок) и выполняет работу, обращая внимание на физическую сущность проделываемой работы, конструкцию установки, устройство и принцип работы контрольноизмерительных приборов, оценивая правильность измерений.
Студенты проводят расчеты выполненных работ, результаты расчетов заносят в таблицу и представляют преподавателю.
ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ НА УСТАНОВКАХ
Выполнение лабораторных работ допускается только после проведения инструктажа и с разрешения преподавателя.
Необходимо соблюдать повышенную осторожность при работе с трубопроводами и измерительными приборами, изготовленными из стекла (оргстекла).
Электродвигатель, приводящий в действие центробежный насос, должен быть заземлен.
При обнаружении неисправности установки доложить об этом преподавателю или лаборанту.
При аварии необходимо немедленно отключить от сети лабораторный стенд, закрыть краны в нагнетательных линиях установок.
4
ВВЕДЕНИЕ
Эксперимент является неотъемлимой частью исследований в области технической гидромеханики, а результаты опытов в дальнейшем используются в гидравлических расчётах. В данном учебном пособии описываются экспериментальные работы, разработанные для закрепления понимания студентами основополагающих элементов курса гидромеханики в соответствии с программами куров гидромеханического цикла. В этом пособии обобщён авторами опыт их проведения по гидравлике и гидромеханики в течение четырёх десятилетий научно-педагогической деятельности на кафедре нефтегазововой и подземной гидромеханики Российского государственного университета имени И.М. Губкина.
Представленные экспериментальные работы рекомендуются не только для учебных целей, в том числе для выполнения экспериментальных курсовых работ, но и для получения навыков научной работы в студенческом научном обществе. За прошедшие годы на кафедре созданы новые экспериментальные установки, оборудованные совремённой электронной техникой и соответствующими измерительными приборами, и студенты имеют возможность ознакомиться с конструкцией и принципами работы различных приборов, измеряющих такие параметры как давление, расход, локальную скорость при движении жидкости и многие другие. Использование современных методов и приборов для измерения гидравлических параметров позволяет с помощью их проводить и экспериментальные курсовые работы, такие как определение коэффициентов расхода при истечении через отверстие и насадки, исследование работы сифона, исследование затопленных газовых струй, исследование движения частиц в жидкости, распространение волн на поверхности жидкости и другие.
5