- •Лекции по дисциплине «Гидромеханика и основы гидропривода»
- •Введение
- •1. Задачи курса. Понятие «жидкость» в гидравлике
- •2. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости
- •3. Физико-механические свойства жидкости
- •1.Гидростатика
- •1.1. Основное уравнение гидростатики
- •1.2. Плоскость сравнения. Пьезометр
- •1.3. Сила давления на плоскую стенку
- •1.4. Центр давления
- •1.5. Сила давления на криволинейную стенку
- •1.6. Теория плавания тел
- •1.7. Относительный покой жидкости
- •1.7.1. Прямолинейное равнопеременное движение сосуда с жидкостью
- •1.7.2. Равномерное вращение сосуда с жидкостью вокруг вертикальной оси
- •1.7.3. Равномерное вращение сосуда с жидкостью вокруг горизонтальной оси
- •2. Гидродинамика
- •2.1. Основные кинематические понятия
- •2.2. Уравнение неразрывности потока
- •2.3. Уравнение Бернулли
- •2.3.1. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости
- •2.3.2. Измерение пьезометрического и скоростного напора
- •2.3.3. Другие формы записи уравнения Бернулли
- •2.3.4. Распределение скорости по сечению потока
- •2.3.5. Уравнение Бернулли для реальной жидкости
- •2.3.6. Гидравлические уклоны
- •2.4. Режимы течения жидкости
- •2.4.1. Ламинарное течение
- •2.4.2. Турбулентное течение
- •2.5. Гидравлические потери
- •2.5.1. Местные потери
- •2.5.2. Взаимное влияние местных сопротивлений
- •2.5.3. Потери на трение по длине
- •2.5.4. Эквивалентная длина трубы
- •2.6. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •2.6.1. Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •2.6.2. Истечение через насадки при постоянном напоре
- •2.6.3. Истечение при переменном напоре
- •2.7. Кавитация в потоке жидкости
- •2.7.1. Физика явления
- •2.7.2. Отрицательные результаты кавитации
- •2.7.3. Кавитационный регулятор расхода
- •2.7.4. Число кавитации. Кавитационные характеристики
- •3. Гидравлический расчет трубопроводов
- •3.1. Классификация трубопроводов
- •3.2. Pасчет простого трубопровода постоянного сечения
- •3.3. Основные задачи расчета простого трубопровода
- •3.4. Расчет сифонного трубопровода
- •3.5. Расчет трубопроводов, соединенных последовательно
- •3.6. Расчет трубопроводов, соединенных параллельно
- •3.7. Расчет разветвленного трубопровода
- •4. Гидравлические машины
- •4.1. Классификация насосов
- •4.2. Лопастные насосы
- •4.3. Объемные насосы
- •4.4. Параметры насоса
- •4.5. Характеристики насоса
- •4.6. Насосная подача жидкостей
- •4.6.1. Расчет трубопровода замкнутой схемы
- •4.6.2. Расчет трубопровода разомкнутой схемы
- •Расчет всасывающей магистрали
- •Расчет нагнетающей магистрали
- •4.7. Последовательная работа насосов
- •4.9.3. Регулирование перепуском
- •4.9.4. Регулирование поворотом лопастей
Министерство образования и науки РФ
Волжский политехнический институт (филиал)
Государственного образовательного учреждения высшего
профессионального образования
«Волгоградский государственный технический университет»
ВПИ (филиал) ВолгГТУ
Кафедра «Технологические машины и оборудование»
Лекции по дисциплине «Гидромеханика и основы гидропривода»
Волжский 2009
Введение
Литература:
1. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М., 1982.
2. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. М., 1970.
3. Грига А.Д. и др. Расчет сложного трубопровода. Метод. пособие. Волгоград. 1996.
4. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу под ред. М.М. Некрасова. М., 1989.
1. Задачи курса. Понятие «жидкость» в гидравлике
Задачами курса является формирование знаний в области гидростатики и гидродинамики жидкостей для более глубокого изучения других дисциплин и решения производств. задач. Гидравлика - наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению практических задач. Можно выделить два раздела гидравлики: гидростатику и гидродинамику. Если же помимо жидкостей изучают движение газов или обтекание ими тел, то науку называют аэрогидродинамикой.
Жидкость - это физическое тело, молекулы которого слабо связаны между собой. В гидравлике понятие «жидкость» имеет более широкий смысл, чем обычно. Под жидкостью понимается легко текущая среда, способная к большим деформациям под действием сколь угодно малых сил. В понятие «жидкость» в гидравлике включают все тела, обладающие текучестью.
Жидкости бывают капельные и некапельные (газообразные). К капельным относятся обычные жидкости, расплавленные металлы и сжиженные газы. Они отличаются тем, что в малом количестве под действием сил поверхностного натяжения принимают сферическую форму, а в большом количестве образуют поверхность раздела с газовой средой. Эта поверхность называется свободной поверхностью жидкости
Законы равновесия и движения капельных жидкостей во многом могyт быть применены и к газам.
Для упрощения рассмотрения законов равновесия и движения жидкостей Эйлер ввел понятие идеальной жидкости. Идеальная жидкость - это воображаемая жидкость, лишенная вязкости, в которой при движении отсутствуют силы внутреннего трения. Кроме того, она не изменяет своего объема при изменении температуры и давления. Отличительным признаком большинства реальных жидкостей является возникновение при их движении касательных напряжений (внутреннего трения). Такая закономерность была открыта Ньютоном, поэтому такие жидкости называют ньютоновскими.
Ньютоновские жидкости - это жидкости, в которых вязкость проявляется только при их движении вода, масло, бензин и др.). Неньютоновские (аномальные) жидкости - это жидкости, в которых силы трения возникают уже в состоянии покоя при стремлении жидкости прийти в движение. В них касательные напряжения определяются суммой двух величин: одна из них зависит от скорости сдвига слоев, а другая не зависит от этой скорости и является постоянной величиной для данного вида жидкости. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью (нефтепродукты при низких температурах, масляные краски, пульпа и др).
2. Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости
На жидкость вследствие ее текучести действуют не сосредоточенные силы; а непрерывно распределенные. Они могyт быть распределены по массе жидкости, называемые массовыми силами, и по поверхности, называемые поверхностными силами.
Массовые силы пропорциональны массе жидкости. К ним относятся сила тяжести и сила инерции: G = mg; F = mа,
где m - масса жидкости; g - ускорение свободного падения; а - ускорение движения. Поверхностные силы пропорциональны площади поверхности. К ним относятся сила давления и сила трения: Р = ps; R = τs,
где s - площадь поверхности; р - давление; τ - касательное напряжение.
Как массовые, так и поверхностные силы, обычно рассматривают в виде единичных сил, отнесенных соответственно к единице массы или к единице площади. Поэтому единичные массовые силы численно равны соответствующему ускорению, а единичная поверхностная сила раскладывается на две составляющих: нормальное и касательное напряжение. Нормальное напряжение называется давлением.
Если сила давления равномерно распределена по площади, то давление определяется по формуле: р = P/ s. В общем случае р = lim dP/ds. Давление всегда направлено по нормали к поверхности. В системе СИ давление измеряется в паскалях:
[р] = Па = 1 н/м2 = 10-3 кПа = 10-6 МПа.
Внесистемные ед. измерения давления: бар, техн. атмосфера, м.вод.ст., мм.рт.ст. и др.
1 бар = 10 5 Па; 1 ат = 1 кгс/см2 = 10 м.вод.ст.
Напряжение сжатия от действия всех внешних сил (поверхностных и массовых) называется абсолютным давлением.
В технике удобно отсчитывать давление от условного нуля, за который принимается атмосферное давление: ратм = 101320 Па.
Разница между абсолютным и атмосферным давлениями называется избыточным давлением: ри = р - ратм .
Если абсолютное давление меньше атмосферного, то разница между ними называется вакуумом: рВ = ратм - р. Величина вакуума не может быть больше атмосферного дав-ления.
Приборы для измерения давления - самостоятельно.