Гидравлика

Тема 11 1. Дайте общую классификацию гидравлических машин. 2. Объясните общие

принципы действия лопастного и объемного насосов. 3. Как определить напор насоса по показаниям приборов? 4. Как определить полезную и потребляемую мощности насоса, гидромотора? 5. Объясните физический смысл объемного, гидравлического и механического коэффициентов полезного действия.

Тема 12 1. Что такое кавитация в насосах? 2. В каких условиях она возникает?

Что такое кавитационный запас давления? 3. Напишите выражение кавитационного коэффициента быстроходности. От чего зависти эта величина? 4. Как представляется кавитационная характеристика центробежного насоса?

Тема 13 1. Как определяются рабочий объем, осредненная и мгновенная подача, коэф-

фициент неравномерности подачи объемного насоса? 2. Объясните принцип действия поршневого, кривошипного, радиально-поршневого, аксиальнопоршневого, пластинчатого, шестеренного, винтового, планетарного насосов. 3. Какие конструктивные решения обеспечили получение высоких давлений в каждом вышеназванном типе насоса? 4. Объясните принципы бесступенчатого регулирования подачи в радиально и аксиально-поршневых насосах. 5. В чем заключаются особенности испытаний и рабочих характеристик объемных насосов (по сравнению с лопастными насосами)?

Работа над учебником обязательно должна сопровождаться решением задач по изучаемой теме. Задачи следует решать самостоятельно. В ходе решения задач лучше усваивается и закрепляется изучаемый теоретический материал, выясняется суть изучаемых гидравлических явлений. Решение задач необходимо сопровождать краткими пояснениями. Вычисления выполнять в системе единиц СИ. Следует помнить, что не соблюдение единой системы единиц приводит к ошибкам при вычислениях.

Контрольная работа студента должна поступить не позже чем за 10 дней до начала экзаменационной сессии. Работы, поступившие позже, проверяются после сессии. Лабораторные занятия проводятся во время семестра. Выполненные работы студент должен оформить и защитить. Наличие зачтенных лабораторных и контрольных работ является основанием для допуска студента к сдаче зачета.

4. Правила выполнения лабораторных работ

Перед началом работы прослушать инструктаж по технике безопасности у руководителя работы и расписаться в журнале учёта инструктажей.

Подготовка к работе:

-изучить описание работы;

-усвоить теоретический материал, необходимый при выполнении работы;

-ответить на поставленные вопросы по теоретической и практической частям работы;

-подготовить форму отчета;

9

-изучить устройство лабораторной установки и порядок проведения эксперимента;

-провести пробный эксперимент с целью отработки техники снятия опытных величин.

5.Контрольные вопросы к лабораторным работам

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 2

1.Цель работы.

2.Какие величины замерялись в опыте и для чего?

3.Как определяется коэффициент вязкости в работе и какова его размерность?

4.Какая скорость называется критической?

5.В чем различие ламинарного и турбулентного режимов движения?

6.Чем отличается обычное число Рейнольдса от критического?

7.Что такое гидравлический радиус и смоченный периметр?

8.Как определяют число Рейнольдса?

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 3

1.Цель работы.

2.Какие величины, и с какой целью замерялись в опыте?

3.По каким показаниям строятся линии полного напора и пьезометрическая?

4.Как замеряются и вычисляются величины, входящие в уравнение Бернулли?

5.Геометрический и физический смысл уравнения Бернулли.

6.Чем вызваны потери энергии при движении жидкости в трубе?

7.Почему расстояние между линиями Р-Р и Е-Е вдоль трубы меняется?

8.Почему меняется наклон линии Е-Е?

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 4

1.Цель работы.

2.Какие величины и с какой целью замерялись в опытах?

3.В каких областях сопротивления сняты замеры?

4.По какой формуле определяли λ0 ?

5.По каким зависимостям находились значения λТ ?

6.Чем отличаются друг от друга области (зоны) сопротивления?

7.Зависит ли коэффициент гидравлического трения от скорости движения жидкости? Если зависит, то как?

8.Когда коэффициент λ зависит только от числа Рейнольдса Re и только от шероховатости Δ?

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 5

1.Цель работы.

2.Какие величины замеряются в опытах?

3.От чего зависит коэффициент местного сопротивления?

4.От чего зависит местная потеря напора?

10

5. Как можно определять местную потерю напора?

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 8

1.Цель работы.

2.Какие силы заставляют сжиматься струю при истечении жидкости из отвер-

стия?

3.Какими коэффициентами характеризуется истечение жидкости из отверстий

инасадков?

4.От чего зависят и что характеризуют коэффициенты сжатия, скорости, расхода и местного сопротивления?

5.Сравните случаи истечения жидкости из отверстия и насадка Вентури?

6.Какие условия должны выполнятся, чтобы отверстие считалось “малым”?

7.Какие условия должны выполнятся, чтобы короткий патрубок работал как насадок?

8.Как определялся расход в данной работе?

Контрольные вопросы для лабораторной работы № 11

1.Цель работы.

2.Устройство и принцип действия центробежного насоса.

3.Что такое рабочие характеристики насоса и их название?

4.Порядок проведения работы.

5.Как определяется в общем случае величина напора Н?

6.Приведите пример самой короткой формулы для определения напора Н. Поясните, для какого частного случая она годна.

7.Как определить оптимальную зону работы насоса?

6. Порядок выполнения лабораторной работы

Каждая лабораторная работа выполняется всей группой или бригадой из трех человек. Все вычисления выполняются в лаборатории в процессе работы. Работа считается законченной после просмотра отчета преподавателем.

7. Составление и сдача отчета по лабораторной работе

Отчет выполняется индивидуально каждым студентом в журнале для лабораторных работ и обязательно должен содержать все формулы, которыми пользуется студент, схему лабораторной установки, таблицы с экспериментальными и расчетными величинами, необходимые графики. Все графики и схемы должны быть выполнены аккуратно карандашом. Сдача и защита полностью оформленного отчета производится на текущем или следующем лабораторном занятии.

11

8.Темы рефератов

1.Гидростатика и гидродинамика

2.Краткая история развития гидравлики.

3.Понятие жидкости. Реальная и идеальная жидкости.

4.Методы гидравлических исследований.

5.Силы, действующие на жидкость. Понятие давления.

6.Основные свойства жидкостей. Гидростатическое давление и его свойства.

7.Уравнения равновесия.

8.Дифференциальные уравнения Эйлера и их интегрирование.

9.Абсолютное и избыточное (манометрическое) давление.

10.Барометры и манометры.

11.Вакуум. Пьезометры и вакуумметры.

12.Основное уравнение гидростатики. Потенциальная удельная энергия жидкости.

13.Основное уравнение гидростатики. Потенциальный (пьезометрический)

напор.

14.Силы давления на плоские и кривые поверхности. Центр давления.

15.Закон Архимеда. Плавание тел.

16.Понятие о движении жидкости как непрерывной деформации сплошной материальной среды.

17.Установившееся и неустановившееся движение жидкости.

18.Напорное и безнапорное течение.

19.Линии токов жидкости и вихревые линии.

20.Плавно и резко изменяющееся движение.

21.Элементарная струйка, поток жидкости, живое сечение.

22.Гидравлический радиус, расход и средняя скорость.

23.Распределение массы в сплошной среде.

24.Уравнение неразрывности. Понятие расхода.

25.Распределение сил в сплошной среде.

26.Объемные и поверхностные силы.

27.Уравнение Бернулли для установившегося движения жидкости.

28.Геометрическая и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.

29.Полный (гидродинамический) напор.

30.Принцип Вентури. Трубка пито.

31.Влияние различных факторов на движение жидкости.

32.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Рейнольдса.

33.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Фруда.

34.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Эйлера.

35.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Вебера.

36.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Прандтля.

37.Понятие о подобных потоках и критериях подобия. Число Струхаля.

38.Понятие о гидравлических сопротивлениях, виды потерь напора (местные

ипо длине).

12

39.Кавитация.

40.Общая формула для потерь напора по длине при установившемся равномерном движении жидкости.

41.Коэффициент Дарси.

42.Основное уравнение равномерного движения.

43.Касательные напряжения в жидкости и газе.

44.Обобщенный закон Ньютона.

45.Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Критическое число Рейнольдса.

46.Пульсации скоростей при турбулентном режиме, мгновенная и осредненная местные скорости.

47.Потери напора по длине при ламинарном равномерном движении жидко-

сти.

48.Распределение скоростей по живому сечению в цилиндрической трубе при ламинарном режиме.

49.Коэффициент Дарси при ламинарном движении.

50.Потери напора при турбулентном равномерном движении жидкости.

51.Механизм турбулизации потока: процесс перемешивания.

52.Ядро течения и пристенный (пограничный) слой.

53.Полуэмпирические теории турбулентности.

54.Коэффициент Дарси при турбулентном движении жидкости,

55.Экспериментальные методы определения коэффициента Дарси.

56.График Никурадзе.

57.Местные сопротивления, основные их виды .

58.Истечение жидкости из отверстий, насадков и из-под затворов.

59.Объемные гидромашины. Основные термины и определения.

60.Гидравлический расчет простых и сложных трубопроводов.

61.Простой трубопровод постоянного сечения.

62.Соединения трубопроводов.

63.Трубопроводы с концевой раздачей.

64.Трубопроводы с насосной подачей жидкости.

65.Гидравлический удар.

66.Понятие объемной гидромашины. Насосы

67.Понятие объемной гидромашины. Гидродвигатели.

68.Напор насоса. Характеристика. Принцип построения характеристики.

69.Классификация ОГМ. Принципиальные схемы объемных гидромашин

(ОГМ). Конструктивные схемы

70.Классификация ОГМ. Поршневые насосы. Конструктивные схемы

71.Классификация ОГМ. Виды возвратно-поступательных гидромашин. Конструктивные схемы

72.Классификация ОГМ. Виды роторных гидромашин. Конструктивные

схемы.

73.Классификация ОГМ. Шестеренные насосы с внешним зацеплением. Конструктивные схемы.

13

74.Классификация ОГМ. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением. Конструктивные схемы.

75.Классификация ОГМ. Шиберные гидромашины однократно-

го. Конструктивные схемы

76.Классификация ОГМ. Шиберные гидромашины многократного действия. Конструктивные схемы

77.Классификация ОГМ. Радиально-поршневые гидромашины. Конструктивные схемы.

78.Классификация ОГМ. Аксиально-поршневые гидромаши-

ны. Конструктивные схемы.

79.Классификация ОГМ. Винтовые гидромашины. Конструктивные схемы.

80.Основные признаки роторных гидромашин. Конструктивные схемы

81.Величины, характеризующие рабочий процесс ОГМ: подача (расход), рабочий объем,

82.Величины, характеризующие рабочий процесс ОГМ: давление, мощность,

кпд,

83.Величины, характеризующие рабочий процесс ОГМ: частота вращения, крутящий момент.

84.Гидроприводы. Основные понятия и определения.

85.Обозначение элементов гидро и пневмосистем.

86.Принцип действия гидроприводов. Насосный, аккумуляторный.

87.Измерение расхода. Массовый расход и объемный расходы, устройства и методики.

88.Магистральный, следящий гидропривод.

89.Замкнутый и разомкнутый гидропривод.

90.Гидроаппаратура гидроприводов.

91.Гидрораспределители, классификация.

92.Гидродроссели и дросселирующие гидрораспределители.

93.Постоянные дроссели. Ламинарные и турбулентные дроссели.

94.Дроссельные регуляторы.

95.Золотниковые гидрораспределители.

96.Схемы, конструкция золотникового дроссельного распределителя.

97.Течение жидкости через рабочие окна золотниковых дросселей.

98.Коэффициент расхода золотниковых регулируемых дросселей.

99.Характеристики идеального четырехдроссельного золотника.

100.Струйный гидрораспределитель и гидрораспределитель сопло-заслонка.

101.Гидравлические клапаны. Переливной клапан. Течения в нем.

102.Гидравлические клапаны. Предохранительный клапан. Течения в нем.

103.Гидравлические клапаны. Редукционный клапан. Течения в нем.

104.Расчет гидроклапанов.

105.Объемное регулирование скорости выходного звена гидропривода.

106.Сравнение способов регулирования гидроприводов.

107.Дроссельный способ регулирования ОГП с установкой дросселя на входе

вгидродвигатель.

14

108.Дроссельный способ регулирования ОГП с установкой дросселя на выходе из гидродвигателя.

109.Дроссельный способ регулирования ОГП с установкой дросселя параллельно гидродвигателю.

110.Основные параметры привода.

111.Располагаемая и потребная характеристики гидропривода.

112.Статические характеристики объемного гидропривода с дроссельным регулированием.

113.Энергетические характеристики гидропривода.

114.Методы измерения параметров объемных гидроприводов.

115.Измерение давления, расхода, температуры рабочих сред.

116.Измерение частоты вращения и крутящего момента.

117.Общие сведения об эксплуатации и ремонте приводов.

118.Основные типы рабочих жидкостей, применяемых в гидроприводах.

9.Вопросы для подготовки к зачёту

1.Предмет гидравлики. Роль российских и зарубежных ученых в становлении гидравлики и ее практических применений

2.Силы действующие на жидкость. Давление в жидкости. Единицы давления

3.Основные свойства жидкости: плотность, удельный вес, сжимаемость, температурное расширение, силы поверхностного натяжения, вязкость

4.Гидростатическое давление и его свойства. Основное уравнение гидроста-

тики.

Закон Паскаля. Поверхность уровня. Геометрическая высота. Пьезометрическая высота.

Гидростатический напор. Избыточное давление. Вакуум.

5.Основные понятия кинематики и динамики жидкости.

6.Установившееся и неустановившееся течение жидкости. Линия тока, трубка тока, элементарная струйка.

7.Расход. Уравнение расхода. Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

8.Гидравлические потери. Коэффициент потерь. Местные потери и потери на трение по длине. Формула Дарси.

9.Основы гидравлического подобия. Геометрическое подобие. Кинематическое подобие. Динамическое подобие.

10.Теория ламинарного течения. Потеря напора на трение по длине. Закон распределения скоростей по сечению трубы при ламинарном течении. Коэффициент потерь на трение при ламинарном течении.

11.Турбулентное течение. Коэффициент потерь на трение при турбулентном течении. Формулы Конакова и Блазиуса. Турбулентное течение в шероховатых трубах. Графики Никурадзе. Формула Альтшуля.

12.Внезапное расширение русла. Постепенное расширение русла. Сужение русла. Поворот русла.

15

13.Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном напоре. Истечение через цилиндрический и коноидальный насадки. Истечение через отверстия при опорожнении сосудов.

14.Простой трубопровод постоянного сечения. Соединения простых трубопроводов. Сложные трубопроводы.

15.Общие сведения о гидромашинах. Насосы и гидродвигатели. Классификация насосов. Основные параметры насосов подача, напор, мощность, КПД. Уравнение Эйлера для центробежных машин. Теоретический напор насосов. Треугольники скоростей. Характеристики центробежного насоса.

16.Основы теории подобия центробежных насосов. Перечень характеристик центробежных насосов. Кривая подобных режимов. Коэффициент быстроходности. Кавитация. Кавитационная характеристика. Кавитационный коэффициент быстроходности

17.Насосная установка и ее характеристика. Работа насоса на сеть. Рабочая точка. Частные случаи насосных установок.

18.Неустойчивая работа насосной установки (помпаж). Регулирование режима работы насоса.

19.Последовательная и параллельная работа насосов на сеть. Суммарные характеристики. Работа насоса на разветвленный трубопровод.

20.Схема поршневого насоса с кривошипным приводом. Кинематические зависимости для движения поршня и закон изменения подачи. Коэффициент неравномерности. Методы выравнивания подачи поршневых насосов. Воздушные колпаки. Кавитация в поршневых насосах. Критический режим развитой кавитации.

21.Диафрагмы, трубки Пито. Расходомеры. Уровнемеры. Манометры и др. Описание, принцип работы, характеристики.

16