- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины «Гидравлика» для специальностей 151001.65 и 150202.65 по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 150202.65
- •1.2.3. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 151001.65
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (102 часа)
- •Раздел 1. Основные теоретические положения (24 часа)
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры (4 часа)
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды (4 часа)
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости (26 часов)
- •2.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери (16 часов)
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении (4 часа)
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении (4 часа)
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы (26 часов)
- •3.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •3.2.Методика гидравлического расчета напорных систем (12 часов)
- •3.3.Гидравлический удар (6 часов)
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки (6 часов)
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа (21 час)
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики (9 часов)
- •4.2. Истечение газа из резервуара (12 часов)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3.Тематический план дисциплины
- •2.2.4. Тематический план дисциплины
- •2.2.5. Тематический план дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.2. Практические занятия для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.2. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.3. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.4. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.5. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Введение
- •Раздел 1. Основные теоретические положения
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.4. Основы динамики жидкости Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости
- •2.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы.
- •3.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.2. Методика гидравлического расчета напорных систем Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3. Гидравлический удар Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •4.2. Истечение газа из резервуара Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3.1. Глоссарий
- •3.3.2. Принятые обозначения: на основе латинского алфавита
- •На основе греческого алфавита:
- •Безразмерные комплексы
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •3.4.1. Общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчета
- •III. Описание лабораторной установки
- •V. Содержание отчета
- •3.5. Методические указания к выполнению практических занятий
- •Практическая работа №1 Определение гидравлических потерь
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №2 Расчет напорной гидравлической системы
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа n3 Определение величины гидравлического удара в трубопроводе
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №4 о пределение пропускной способности предохранительного клапана
- •Методические указания к решению
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задания на контрольные работы и методические указания к их выполнению
- •4.1.1. Задания на контрольную работу Задача № 1
- •Методические указания к выполнению задачи 1
- •Задача № 2
- •Методические указания к решению:
- •4.2. Текущий контроль Тест №1
- •Тест №2
- •Тест №3
- •Тест №4
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •4.3. Итоговый контроль
- •Вопросы к зачету:
- •Содержание
- •1. Информация о дисциплине..................................................................................3
Вопросы для самопроверки:
1. Приведите вывод формул скорости и расхода в сжатом сечении струи, вытекающей через малое отверстие в тонкой стенке резервуара.
2. Что называется насадками и как они классифицируются?
3. Что называется пропускной способностью гидравлического аппарата и по какой формуле она определяется?
4. Как рассчитать время опорожнения резервуара?
5.В каком случае пьезометрический напор в отверстии равен геометрическому напору?
6. В каком случае число Рейнольдса, характеризующее истечение через отверстие насадки, не влияет на величину коэффициента расхода?
7. Ответить на вопросы тренировочного теста №3.
8. Ответить на вопросы контрольного теста №3.
Раздел 4. Одномерные потоки газа
В процессе освоения раздела необходимо:
I. Изучить следующие темы:
4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики.
4.2. Истечение газа из резервуара.
II. Решить 2-е задание контрольной работы.
III. Ответить на вопросы тренировочного теста №4.
IV. Ответить на вопросы контрольного теста №4.
4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики Изучаемые вопросы:
- Параметры состояния газа.
- Установившееся изотермическое движение в трубопроводах.
В движущемся газе переменными являются четыре параметра: плотность, давление, скорость и температура. Для определения их необходимо иметь четыре уравнения. Два уравнения – это уравнения неразрывности и Бернулли, два других выводят из законов термодинамического равновесия потока.
С точки зрения термодинамики состояние газа определяется тремя параметрами: давлением, плотностью и температурой, которые связаны между собой уравнением состояния. Для так называемого совершенного (идеального) газа это уравнение Менделеева – Клапейрона.
Изотермическое течение образуется в длинных трубопроводах при условии теплового равновесия с окружающей средой. В таких потоках следует учитывать вязкость газа, поэтому уравнение Бернулли становится неприемлемым, а расчет производится исходя из уравнения количества движения, в котором сила веса не учитывается. Потери давления по длине определяются по формулам гидравлики.
Вопросы для самопроверки:
1. Что называется термодинамическим процессом? Какими уравнениями состояния оси определяется?
2. Напишите уравнение изотермического движения газа в трубопроводах и объясните его смысл.
4.2. Истечение газа из резервуара Изучаемые вопросы:
- Адиабатное истечение газа через отверстие в резервуаре. Число Маха.
- Истечение газа при политропном процессе в трубопровод.
Изучая адиабатное (изоэнтропное) истечение газа из резервуара необходимо знать вывод формулы Сен-Венана Вантеля для величины массового расхода газа G:
, (3.1)
где - площадь отверстия; р, Ро – давление газа в сечении отверстия и в резервуаре соответственно; k- показатель изоэнтропы (для воздуха k=1.40): - плотность газа.
Так как при =1 и при =0 массовый расход газа равен 0, то G имеет максимум при некотором значении = = . Назовем величину критическим отношением давлений. Скорость истечения при критическом давлении называется критической, величина которой равна
.
Эта скорость равна скорости звука в газе a-скорость распространения возмущений в упругой среде, формула которой приводится в курсе физики:
. (3.3)
Расход G при критической скорости определяется из уравнения (3.1), в котором отношение обозначено . Для определения k берем производную от G по и приравниваем её к нулю. Получим:
(3.4)