Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

В.С. Калекин, С.Н. Михайлец

Гидравлика и теплотехника

Учебное пособие

Омск 2007

УДК 532+621.1(075)

ББК 30.123+31.3я73

К17

Рецензенты:

А.С. Ненишев, д-р техн. наук, проф. СибАДИ;

М.А. Шадрин, канд. техн. наук, доцент ОмЭИ

Калекин, В.С.

К17 Гидравлика и теплотехника: учеб. пособие / В.С. Калекин,

С.Н. Михайлец. Омск : Изд-во ОмГТУ, 2007. 320 с.

ISBN 5-8149-0482-8

Рассмотрены теоретические основы и методы расчета гидромеханических, теплообменных и массообменных процессов, реализуемых в технологических процессах охраны окружающей среды, а также общие принципы устройства и методы расчёта машин и аппаратов для реализации этих процессов.

Предназначено для бакалавров направления 280200.62 “Защита окружающей среды”, студентов специальностей 280201 “Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов” и 280202 “Инженерная защита окружающей среды”. Пособие может представлять интерес для студентов других специальностей, а также специалистов в области химической технологии.

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

УДК 532+621.1(075)

ББК 30.123+31.3я73

© В.С. Калекин, С.Н. Михайлец, 2007

© Омский государственный

ISBN 5-8149-0482-8 технический университет, 2007

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 7

1. Общие положения изучаемой дисциплины 10

1.1. Классификация основных процессов и аппаратов 10

1.2. Кинетические закономерности основных процессов 14

1.3. Общие принципы расчёта химических машин и аппаратов 16

1.4. Применение метода моделирования для исследования 18

и расчета процессов и аппаратов 18

2. Гидродинамика и ГиДродинамические процессы 22

2.1. Физические свойства жидкостей и газов 22

22

2.2. Основные уравнения покоя и движения жидкостей 25

2.2.1. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера 26

для покоящейся жидкости 26

2.2.2. Практическое приложение уравнений гидростатики 28

2.2.3. Основные характеристики движения жидкостей 31

2.2.4. Уравнение неразрывности (сплошности) потока 34

2.2.5. Режимы движения жидкостей 35

2.2.6. Турбулентный режим 37

2.2.7. Дифференциальные уравнения движения жидкости 41

2.2.8. Дифференциальные уравнения движения Навье-Стокса 42

2.2.9. Уравнение Бернулли 43

2.2.10. Гидродинамическое подобие 49

2.2.11. Гидравлические сопротивления в трубопроводах и каналах 53

2.2.12. Движение тел в жидкостях 54

2.2.13. Движение жидкостей через неподвижные пористые слои 58

2.2.14. Гидродинамика псевдоожиженных слоев 61

2.3. Перемещение жидкостей (насосы) 66

2.3.1. Классификация и области применения насосов 66

2.3.2. Параметры насосов 69

2.3.3. Насосная установка 71

2.3.4. Основное уравнение лопастных машин (уравнение Эйлера) 74

2.3.5. Характеристики центробежных насосов 77

2.4. Сжатие и перемещение газов (компрессоры) 80

2.4.1. Классификация компрессоров 80

2.4.2. Поршневые компрессоры 82

2.4.3. Теоретический и рабочий процесс в поршневом компрессоре 83

2.4.4. Производительность действительного поршневого компрессора 85

2.4.5. Роторные компрессоры 87

2.4.6. Принцип действия, классификация и устройство 92

турбокомпрессоров 92

2.5. Процессы разделения неоднородных смесей 94

2.5.1. Классификация неоднородных систем и способов 94

их разделения 94

2.5.2. Материальные балансы процессов разделения 96

2.6. Осаждение 97

2.7. Фильтрование 105

2.8. Перемешивание в жидких средах 111