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: р_атм = 101320 Па.

Разница между абсолютным и атмосферным давлениями называется избыточным давлением: р_и = р - р_атм .

Если абсолютное давление меньше атмосферного, то разница между ними называется вакуумом: р_В = р_атм - р. Величина вакуума не может быть больше атмосферного дав-ления.

Приборы для измерения давления - самостоятельно.