Учебно-методическое пособие Нижний Новгород




НазваниеУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
страница1/11
Дата публикации20.06.2013
Размер0.94 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
www.lit-yaz.ru > Право > Учебно-методическое пособие
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Волжский государственный инженерно-педагогический университет»
Автомобильный институт
Кафедра «Автомобильный транспорт»


Е.Г. ЖУЛИНА

А.Г. КИТОВ

СБОРНИК ЗАДАНИЙ И ЗАДАЧ

ПО ГИДРАВЛИКЕ
Учебно-методическое пособие

Нижний Новгород

2010
ББК 30.123

Ж 87
Жулина Е.Г., Китов А.Г. Сборник заданий и задач по гидравлике: Учебно-методическое пособие/ Жулина Е.Г., Китов А.Г. - Н.Новгород: ВГИПУ, 2010. - 78 с.

Пособие содержит необходимые теоретические сведения, перечень задач, контрольных вопросов и заданий, необходимых для закрепления и проверки знаний по основным разделам курса «Основы гидравлики». Дан справочный материал, методические рекомендации к проведению расчетов.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 100101.65 Сервис специализации Сервис в жилищной и коммунально-бытовой сфере всех форм обучения.


© Жулина Е.Г., 2010

© Китов А.Г., 2010

© ВГИПУ, 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….........4


  1. Понятие жидкости и ее свойства…………………………………..............5




  1. Гидростатическое давление…………………………………………….....13




  1. Силы давления покоящейся жидкости на плоские и криволинейные поверхности…………………………………………………………….………......21



  2. Основные понятия гидродинамики………………………………..….......29




  1. Уравнение Бернулли…………………………………………………….…37




  1. Гидравлический расчет трубопроводов………………………….……….44




  1. Истечение жидкости через отверстия, насадки…………………………..57

Список литературы…………………………………………………………...........67
Приложения…………………………………………………………………….......68

ВВЕДЕНИЕ

Основным назначением учебно-методического пособия «Сборник заданий и задач по гидравлике» является

- усвоение студентами основ теоретической гидравлики, которые необходимы для решения конкретных практических задач;

- освоение практики гидравлических расчетов инженерных сетей и оборудования.

Пособие включает в себя семь глав и приложения, содержащие справочный материал, необходимый для проведения расчетов.

Каждая глава содержит краткие теоретические сведения и примеры гидравлических расчетов, имеющих практическое приложение.

Также в каждой главе приводится перечень контрольных вопросов, необходимых для повторения пройденного материала, темы рефератов для более глубокого изучения вопросов, представляющих практический интерес, задачи для работы на практических занятиях и самостоятельной работы студентов.

^ 1. Понятие жидкости и ее свойства

Гидравлика – прикладная наука, изучающая законы равновесия и движения жидкости и разрабатывающая способы применения этих законов к решению различных задач инженерной практики.

Гидравлика дает методы расчета и проектирования разнообразных гидротехнических сооружений, гидромашин и состоящих из них самых различных гидросистем.

Жидкость – непрерывная (сплошная) среда, обладающее свойством текучести, т.е. способностью неограниченно деформироваться под действием сколь угодно малых сил, но мало изменяющая свой объем при изменении давления.

Различают малосжимаемые (капельные) жидкости, которые незначительно меняют свой объем при изменении температуры и давления, и сжимаемые (газообразные).

Основной физической характеристикой жидкости является плотность - масса жидкости в единице объема



Единицей плотности в системе СИ является кг/м3. Значения плотности некоторых жидкостей приведены в табл. 4.1 (приложение 4)

Иногда в справочниках приводится относительная плотность вещества – отношение плотности рассматриваемого вещества к плотности стандартного вещества в определенных физических условиях



В качестве стандартного вещества для твердых тел и капельных жидкостей принимают дистиллированную воду плотностью ρ = 1000 кг/м3 при температуре t = 0°С и давлении p = 101,325 кПа.

Удельным весом называют вес жидкости в единице объема



где G – вес, рассматриваемого объема жидкости.

Единицей удельного веса в системе СИ является Н/м3.

Так как вес тела



где g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения, то получим взаимосвязь между удельным весом и плотностью



Плотность и удельный вес жидкости зависят от температуры. Значения плотности воды при различных температурах приведены в таблице 4.1 (Приложение 4).

В гидравлических расчетах часто используются следующие физические параметры жидкостей.

Сжимаемость - свойство жидкости изменять свой объем под действием всестороннего внешнего давления - характеризуется коэффициентом объемного сжатия – относительное изменение объема, приходящееся на единицу давления.

βp = ,

где ^ V – первоначальный объем жидкости; dV – изменение объема при увеличении давления на величину dp. Знак «-» в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления соответствует отрицательное приращение объема жидкости.

Единицей коэффициента объемного сжатия в системе СИ является 1/Па.

Коэффициент объемного сжатия капельных жидкостей при изменении температуры и давления меняется незначительно. Значения объемного сжатия воды в зависимости от давления и температуры приведены в таблице 4.2 (Приложение 4).

Упругость – свойство жидкостей восстанавливать свой объем после прекращения действия внешних сил. Упругость характеризуется модулем объемной упругости E, величиной, обратной коэффициенту объемного сжатия



Значения модуля упругости воды в зависимости от давления и температуры представлены в табл.4.3 (Приложение 4).

Температурное расширение – изменение объема жидкостей и газов в зависимости от температуры - характеризуется коэффициентом температурного расширения t - относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на 1˚С при постоянном давлении, т.е.



где V0 – первоначальный объем, dV- изменение объема при изменении температуры на dt.

Единицей коэффициента температурного расширения в системе СИ является 1/°С. Значения коэффициента температурного расширения для воды при различных давлении и температуре представлены в таблице 4.4 (Приложение 4).

Плотность капельных жидкостей при температуре и давлении, отличных от начальных, вычисляется по формуле



где ρ0 – плотность жидкости при начальных температуре и давлении.

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу или скольжению отдельных слоев жидкости относительно других.

Величина сил внутреннего трения между слоями, согласно гипотезе Ньютона, не зависит от давления, а зависит от рода жидкости, площади соприкосновения слоев и относительной скорости перемещения



Следовательно, касательное напряжение между слоями жидкости



где τ – касательное напряжение; – градиент скорости по нормали; du – скорость смещения слоев жидкости относительно друг друга; dy – расстояние между соседними слоями; μкоэффициент динамической вязкости.

Единица измерения величины в системе СИ – 1 Па·с. Также применяют пуаз (П).

В гидравлических расчетах часто используют коэффициент кинематической вязкости:



Единица кинематического коэффициента вязкости в системе СИ – м2/с. Также применяют стокс (Ст).

На практике вязкость жидкостей определяется вискозиметрами и чаще всего выражается в градусах Энглера (°E) – условная вязкость - отношение времени истечения испытуемой жидкости Tи.ж. к времени истечения дистиллированной воды Tд.в.



Пересчет вязкости, выраженной в градусах Энглера, в единицы измерения СИ (м2/с) производится по эмпирической формуле Убеллоде:



Вязкость жидкостей в значительной степени зависит от температуры. С повышением температуры вязкость капельных жидкостей уменьшается, а у газов – увеличивается. Значения кинематических коэффициентов вязкости воды в зависимости от температуры приведены в таблице 4.5 (Приложение 4).
Примеры гидравлических расчетов
Пример 1.1. В отопительной системе (котел, радиаторы, трубопроводы) частного дома содержится V = 0,3 м3 воды. Сколько воды дополнительно войдет в расширительный бак при нагревании от 20 до 80°С.

Решение:

Плотность воды при температуре t1 = 20°С до t2 = 80°С определим по таблице 4.1 (приложение 4):





Масса воды при начальной температуре



Объем, занимаемый водой при t2 = 80°С



Таким образом, дополнительный объем составляет

.
Пример 1.2. В отопительный котел поступает 50 м3воды при температуре t1 = 70°С. Какой объем V воды будет выходить из котла при нагреве воды до t2 = 90°С.

Решение:

Из формулы

получаем дополнительный объем воды при нагревании



Коэффициент температурного расширения находим по таблице 4.4 (Приложение 4): .

Следовательно,

Таким образом, из котла при нагревании будет выходить объем воды


Пример 1.3. Определить среднюю толщину δ известковых отложений в герметичном водоводе внутренним диаметром d = 0,3 м и длиной l = 2 км. При выпуске воды в количестве ΔV=0,05 м3 давление в водоводе падает на величину Δp = 106 Па. Считать, что отложения по диаметру и длине водовода распределены равномерно.

Решение:

Из формулы βp = , определим объем воды в водоводе с отложениями:



Коэффициент объемного сжатия воды находим по табл.4.2 (Приложение 4) 5·10-10 1/Па

Тогда

С другой стороны объем водовода с отложениями



Откуда выразим внутренний диаметр водовода с отложениями



Средняя толщина отложений


Задачи
Задача 1.1. Определить плотность жидкости ρ, полученной смешиванием объема жидкости V1 = 0,02 м3 плотностью ρ1 = 910 кг/м3 и объема жидкости V2 = 0,03 м3 плотностью ρ2 = 850 кг/м3.

Задача 1.2. Определить плотность топливной смеси (по весу) при следующем составе: керосин (ρк = 775 кг/м3) – 40%, мазут (ρм = 870 кг/м3) – 60%.

Задача 1.3. При гидравлическом испытании трубопровода длиной ^ L = 1000 м и диаметром d = 100 мм давление поднималось от p1 = 1 МПа до p2 = 1,5 МПа. Определить объем жидкости ΔV, который был дополнительно закачан в водопровод. Коэффициент объемного сжатия βP = 4,75·10-10 1/Па.

Задача 1.4. При гидравлическом испытании трубопровода диаметром d = 0,4 м длиной L = 20 м и давление воды сначала было p1 = 5,5 МПа. Через час давление упало до p2 = 5,0 МПа. Определить, пренебрегая деформацией трубопровода, сколько воды вытекло при этом через неплотности. Коэффициент объемного сжатия βP = 4,75·10-10 1/Па.

Задача 1.5. Как изменится объем воды в системе отопления, имеющей вместимость V = 100 м3, после подогрева воды от начальной температуры t1 = 15 °C до t2 = 95 °C. Коэффициент температурного расширения βt = 0,00072 1/°С.

Задача 1.6. Трубопровод диаметром d = 500 мм и длиной L = 1000 м наполнен водой при давлении p1 = 400 кПа, и температуре воды t1 = 5 °C. Определить, пренебрегая деформациями и расширением стенок труб, давление в трубопроводе при нагревании воды в нем до t2 = 15 °C, если коэффициент объемного сжатия βP = 5,18·10-10 1/Па, а коэффициент температурного расширения βt = 150·10-6 1/°С.

Задача 1.7. Определить повышение давления, при котором начальный объем воды уменьшится на 3%. Коэффициент объемного сжатия воды βP = 4,75·10-10 1/Па.

Задача 1.8. При гидравлических испытаниях (проверке герметичности) подземного трубопровода длиной ^ L = 500 м, диаметром d = 0,1 м давление в нем повысилось от от p1 = 0 до p2 = 1,0 МПа. Пренебрегая деформацией стенок трубопровода, определить объем воды, которую необходимо дополнительно закачать в трубопровод. Объемный модуль упругости воды принять равным Е = 2000 МПа.

^ Задача В.9. В трубопровод вместимостью 50 м3 во время испытаний было дополнительно закачано 0,05 м3 воды. Определить приращение давления в трубопроводе, если объемный модуль упругости воды Е = 2·109 Па.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Мордашов Ю. Ф., Димов Н. Н., Жустев И. В. / Учебно-методическое пособие. Н. Новгород: вгипу, 2010. – 62 с

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для абитуриентов, выпускников, учителей...
В 75 Воробьёва М. С. Н. В. Гоголь. «Шинель», «Ревизор», «Мёртвые души». Учебно-методическое пособие для абитуриентов, выпускников,...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 190603. 65 Сервис транспортных машин и оборудования...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования...
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования...
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальностям...
Конфликтология: теория и практика управления конфликтами: Учебно-методическое пособие: Для студентов, обучающихся по специальностям...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие. Н. Новгород: нгпу, 2008. 55 с
Теоретические и прикладные проблемы номинации в курсе «Теория языка»: Учебно-методическое пособие. – Н. Новгород: нгпу, 2008. – 55...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Н. Новгород
...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие специальность 050104 «Безопасность жизнедеятельности»
Учебно-методическое пособие / М. Б. Звонкова, А. В. Неделяева, Ю. В. Егорова, Е. Л. Агеева Н. Новгород: нгпу, 2008. 48 с

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconПрактикум Нижний Новгород 2011 Министерство образования и науки РФ...
Учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей, аспирантов, студентов, занимающихся изучением истории экономики



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.lit-yaz.ru
главная страница