- •Гидравлика
- •Введение
- •1.2. XVII — начало XVIII века
- •1.3. Середина и конец XVIII века
- •1.4. Гидравлическая школа Франции
- •1.6. Зарождение и развитие гидравлики в России
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Предмет «Гидравлика». Основные понятия. Модели жидкой среды
- •2.2. Плотность
- •2.3. Удельный вес
- •2.4. Вязкость
- •2.5. Адсорбция и кавитация
- •Гидростатика
- •3. Гидростатическое давление
- •3.1 Силы, действующие в жидкости
- •3.2 Гидростатическое давление и его свойства
- •3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера)
- •4.2. Свободная поверхность покоящейся тяжелой жидкости (при абсолютном покое)
- •4.3. Свободная поверхность при равноускоренном прямолинейном движении жидкости в сосуде (при относительном покое)
- •4.4. Свободная поверхность жидкости, равномерно вращающейся (вместе с сосудом) относительно вертикальной оси
- •5. Основное уравнение гидростатики в простой форме
- •5.1. Закон Паскаля
- •5.2. Абсолютное и манометрическое давление
- •5.3. Пьезометрическая высота
- •5.4. Вакуумметрическая высота
- •6. Простейшие гидростатические машины
- •6.1. Гидравлический пресс
- •6.2. Мультипликатор
- •7. Приборы для измерения давления жидкости
- •7.1. Классификация приборов
- •1) По характеру измеряемой величины различают:
- •2) По принципу действия приборы различают:
- •7.2. Жидкостные приборы
- •7.2.1. Ртутный барометр
- •7.2.2. Пьезометр
- •7.2.4. Чашечный манометр
- •7.2.5. Вакуумметр
- •7.2.6. Дифференциальный манометр
- •7.2.7. Микроманометр
- •7.2.8. Преимущества и недостатки жидкостных приборов
- •7.3. Пружинные приборы
- •7.3.1. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.2. Вакуумметр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.3. Приборы с мембранной пружиной
- •7.3.4. Преимущества и недостатки пружинных приборов
- •7.4. Поршневые приборы. Грузопоршневой манометр
- •7.5. Электрические приборы
- •Гидродинамика
- •8. Основные понятия в гидродинамике
- •8.1. Задачи и методы гидродинамики
- •8.2. Виды движения жидкости
- •8.3 Понятие о струйчатом движении жидкости
- •8.4. Гидравлические элементы потока
- •8.5. Уравнение постоянства расхода (уравнение неразрывности)
- •9. Уравнение бернулли и его применение в гидравлических расчетах
- •9.1. Уравнение Бернулли
- •9.2. Потери напора
- •9.3. Применение уравнения Бернулли в технике
- •9.4. Расходомер Вентури
- •9.5. Измерительная шайба
- •9.6. Струйный насос (эжектор)
- •9.7. Трубка Пито
- •9.8. Потери напора при равномерном движении
- •10. Определение потерь напора
- •10.1. Режимы движения вязкой жидкости
- •10.2. Местные сопротивления и потери энергии в них
- •10.3. Внезапное расширение трубы
- •10.4. Постепенное расширение. Диффузоры
- •10.5. Внезапное сужение трубы
- •10.6. Постепенное сужение трубы
- •10.7. Поворот трубы
- •10.8. Другие местные сопротивления
- •10.9. Потери напора в гидравлических системах
- •11.2. Расчет простого трубопровода
- •11.3. Примеры расчета трубопроводов
- •Гидроприводы
- •12. Гидравлические машины
- •12.1. Классификация насосов
- •12.2. Основные рабочие параметры насосов
- •12.3. Центробежные насосы
- •12.4. Схема и принцип действия центробежного насоса
- •12.5. Допустимая высота всасывания. Явление кавитации
- •12.6. Шестеренчатые насосы
- •13. Гидроприводы и гидропередачи
- •13.1. Назначение, достоинства и недостатки гидропривода
- •13.2. Устройство и принцип действия гидропривода
- •13.3. Принцип расчета объемного гидропривода
- •13.4. Жидкости, применяемые в гидросистемах
- •14. Расчет насоса для водонапорной башни
- •14.1. Рабочая характеристика насоса
- •14.2. Изменение характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса
- •14.3. Изменение характеристики насоса при обточке рабочего колеса по внешнему диаметру
- •14.4. Рабочая точка насоса
- •14.5. Совместная работа нескольких насосов на сеть
- •14.5.1. Параллельная работа насосов на сеть
- •14.5.2. Последовательная работа насосов на сеть
- •14.6. Регулирование подачи насосов
- •14.6.1. Регулирование подачи и напора дросселированием на нагнетании
- •14.6.2. Регулирование подачи дросселированием на всасывании
- •14.6.3. Регулирование подачи впуском воздуха
- •14.7. Маркировка центробежных насосов
- •14.8. Подбор центробежных насосов по каталогу
- •14.9. Исходные данные для расчета
- •14.10. Определение требуемого напора насоса Нтр
- •14.10.1. Расчетная формула определения Нтр
- •14.10.2. Определение диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов насосной станции
- •14.10.3. Уточнение диаметра труб и скорости движения воды
- •14.10.4. Определение коэффициента гидравлического трения
- •14.10.5. Требуемый напор насоса Нтр
- •14.11. Выбор марки насоса по q и Нтр и построение рабочей характеристики насоса
- •14.12. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети
- •14.13. Определение рабочих параметров насоса
- •Задача 3
- •Решение.
- •Задача 4
- •Решение.
- •Задача 5
- •Решение.
- •Задача 10
- •Решение.
- •Задача 11
- •Решение.
- •Задача 12
- •Решение.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
- •Гидравлика
ФГБОУВПО «Воронежский государственный
технический университет»
И.Ю. Кирпичев
Гидравлика
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебного пособия
Воронеж 2011
УДК 532(075.8) + 621.221-82(075.8)
Кирпичев И.Ю. Гидравлика: учеб. пособие / И.Ю. Кирпичев. Воронеж: ФГБОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2011. 226 с.
В учебном пособии рассмотрены основные физические характеристики жидкости вместе с оборудованием для их измерения, приборы для измерения давления жидкости, законы и уравнения статики и динамики жидкости, типовые инженерные задачи технической гидравлики с решениями.
Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 150200 «Машиностроительные технологии и оборудование», специальности 150202 «Оборудование и технология сварочного производства», дисциплине «Гидравлика».
Предназначено для студентов очной формы обучения.
Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS WORD и содержится в файле «Гидравлика-2011».
Табл. 3. Ил. 72. Библиогр.: 7 назв.
Научный редактор канд. техн. наук, доц. Ю.Б. Рукин
кафедра
«Строительной техники и инженерной
механики» Воронежского государственного
архитектурно-строительного университета
(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф. В.А.
Жулай);
канд.
техн. наук, доц. Р.А. Жилин
© Кирпичев И.Ю.,
2011
© Оформление.
ФГБОУВПО «Воронежский
государственный
технический
университет»,
2011
Рецензенты:
Введение
Гидравлика является разделом механики, изучающим жидкости, поэтому, исходя из сегодняшней классификации направлений науки, ее следует называть гидромеханикой. Так как выводы гидравлики направлены на решение технических задач инженерной практики, то отсюда гидравлику следует более точно называть технической гидромеханикой.
Научную основу современной гидравлики составляют законы общей физики и теоретической механики.
Широкое использование в народном хозяйстве гидравлических машин, различных механизмов, устройств и сооружений, в которых жидкость является либо рабочим телом, либо транспортируемым материалом, требует знаний из области гидравлики.
Учебное пособие состоит из нескольких частей. В первой вводной части рассмотрен вопрос о зарождении и развитии представлений из области гидравлики от глубокой древности до наших дней, а также роль отечественных ученых в развитии гидравлических машин. Вторая и третья части отведены статике и динамике жидкости, и в них изложены законы гидравлики, которые объясняют физическую картину движения жидкости в инженерных сетях (водопроводе, канализации, отоплении), принцип действия гидравлических машин и гидроприводов. Четвертая часть пособия посвящена гидравлическим машинам, а именно центробежным и шестеренчатым насосам. В заключительной пятой части приведены с решениями типовые инженерные задачи технической гидравлики.
СВОЙСТВА ЖИДКОСТИ
1. ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ
ГИДРАВЛИКИ
1.1. Древняя Греция. Древний Рим. Средние века.
Эпоха Возрождения
Зарождение отдельных представлений из области гидравлики следует отнести к глубокой древности, ко времени гидротехнических работ, проводившихся народами Египта, Вавилона, Месопотамии, Индии, Китая и других стран.
В те времена гидравлика была только искусством, без каких-либо научных основ.
Рассмотрим кратко развитие гидравлики, увязав ее с отдельными периодами истории человечества.
Первым дошедшим до нашего времени трудом по гидравлике был трактат великого математика и механика древности Архимеда (287-212 гг. до н.э.) "О плавающих телах". Однако сведения о некоторых законах гидравлики были, видимо, известны и ранее, так как задолго до Архимеда строились оросительные каналы и водопроводы.
Архимед оставил после себя многочисленные труды по вопросам математики, механики, гидростатики. Наиболее известны законы рычага, способы вычисления длин кривых, законы гидростатики.
Представитель древнегреческой школы Ктезибий (II или I век до н.э.) изобрел пожарный насос, водяные часы и некоторые другие водяные устройства.
Герон Александрийский (вероятно, I век н.э.) описал сифон, водяной орган, автомат для отпуска жидкости и т.п.
Римляне многое заимствовали у греков. В Древнем Риме строились сложные для того времени сооружения: акведуки, системы водоснабжения и т.п.
Этот период длился после падения Римской империи около тысячи лет и характеризуется, как принято считать, регрессом, в частности, и в области гидравлики.
На протяжении почти 17 веков после Архимеда вплоть до трактата великого итальянского художника и инженера Леонардо да Винчи (1452-1519 гг.) "О движении измерении воды" не появилось ни одного теоретического труда о равновесии и движении жидкости. Однако это сочинение было опубликовано лишь в XIX веке, в связи с чем его роль в развитии науки гидравлики оказалась незначительной.
Первым опубликованным сочинением из области гидравлики следует считать книгу голландского ученого Симона Стевина (1548-1620 гг.) "Начало гидростатики" (1585 г.), где впервые дано определение силы давления жидкости на дно и стенки сосудов. Следует заметить, что изобретение европейцами книгопечатания способствовало распространению накапливающихся знаний по гидравлике. Затем идут работы итальянского физика, механика и астронома Галилео Галилея (1564-1642 гг.). В 1612 г. им была опубликована книга "Рассуждение о телах, пребывающих в воде и о тех, которые в ней движутся", в которой Г. Галилеи описал условие плавания тел. Он показал, что гидравлические сопротивления возрастают с увеличением скорости и с возрастанием плотности жидкости. Г. Галилей впервые разъяснил также вопрос о вакууме.