Совместный проект ТЕМПУС

«Сеть университетов для обучения магистров в области технологий

управления водными ресурсами» (NETWATER)

Редакционный совет серии

учебных пособий проекта «Netwater»:

профессор Г. Капаннелли

Университет г. Генуи, Италия

профессор Г. Павлихин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

профессор Н. Попов

Тамбовский государственный технический университет

профессор Х. Гарелик

Университет Мидлсекс, Великобритания

ВОДНАЯ ИНЖЕНЕРИЯ:

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ОБОРУДОВАНИЕ

И ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ

Учебное пособие

Допущено Учебно-методическим объединением вузов по университетскому политехническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению 280700 «Техносферная безопасность»

(квалификация/степень - магистр)

Тамбов

Издательство «Взгляд»

2011

УДК 556.07 (075.8)

ББК В253.31я73

В-623

Рецензенты:

Кафедра водного хозяйства и технологии воды

Уральского федерального университета имени первого

Президента России Б.Н. Ельцина.

Авторы: В-623

Павлихин Г.П., Иванов М.В., Пещерова О.В., Попов Н.С., Христофорова И.А. Ответственный редактор: д.т.н., профессор Г.П. Павлихин. Водная инженерия: гидравлические процессы, оборудование и приборы контроля: учеб. пособие / под общ. ред. Г.П. Павлихина, Н.С. Попова. – Тамбов: Изд-во «Взгляд», 2011. – 135 с. – экз. – ISBN.

Настоящее учебное пособие, написанное преподавателями Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана (Павлихин Г.П., Иванов М.В., раздел 1-6), Тамбовского государственного технического университета (Попов Н.С., Пещерова О.В., разделы 7,8), Владимирского государственного университета (Христофорова И.А., раздел 9), входит в состав серии пособий по специальным дисциплинам проекта «Сеть университетов для обучения магистров в области технологий управления водными ресурсами» (Netwater). В предлагаемом пособии рассмотрены фундаментальные вопросы течения жидкости в стационарных и нестационарных условиях. Приведены формулы расчета основного оборудования, используемого для транспортировки жидкости: трубопроводов, насосов и гидромашин. Продемонстрирована техника эквивалентных структурных преобразований гидродинамических модулей, имеющих значение при математическом моделировании гидравлических процессов. Показаны типовые элементы контроля режимов работы гидравлического оборудования. Пособие предназначено для бакалавров и магистрантов, обучающихся по направлениям 280700 «Техносферная безопасность», 022000 «Экология и природопользование» и 241000 «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», а также для аспирантов, преподавателей и научно-технических работников.

УДК 556.07 (075.8)

ББК В253.31я73

ISBN ©

Содержание

Содержание……………………………………………………………………..3

Foreword………………………………………………………………………...5

Вступительное слово…………………………………………………………..6

Введение………………………………………………………………………..8

1. Основные свойства жидкости……………………………………………..10

2. Одномерное движение несжимаемой жидкости…………………………14

2.1. Основные понятия и уравнения……………………………………...14

2.2. Истечение жидкости из отверстия…………………………………...19

2.3. Внезапное расширение и сжатие потока…………………………….21

3. Ламинарное и турбулентное движение потока…………………………..25

3.1. Ламинарное движение жидкости…………………………………….25

3.2. Турбулентное движение жидкости…………………………………..28

3.3. Уравнение энергии……………………………………………………31

4. Течение жидкости в трубопроводах……………………………………...33

4.1. Гидродинамическое подобие………………………………………...33

4.2. Расчет трубопроводов………………………………………………...37

4.2.1. Расчет простых трубопроводов………………………………...37

4.2.2. Примеры расчета простых трубопроводов…………………….44

4.2.3. Расчет сложных трубопроводов………………………………..48

4.2.3.1. Трубопроводы с параллельными ветвями………………49

4.2.3.2. Трубопроводы с концевой раздачей…………………….53

4.2.3.3. Трубопроводы с непрерывной раздачей………………..56

4.2.3.4. Трубопроводы с кольцевыми участками………………..57

4.2.3.5. Примеры расчета сложных трубопроводов.……………59

5. Неустановившееся движение жидкости………………………………….63

5.1. Неустановившееся напорное движение жидкости………………….63

5.2. Гидравлический удар…………………………………………………66

6. Гидравлическое оборудование…………………………………………....73

6.1. Лопастные насосы…………………………………………………….73

6.2. Насосная установка и ее характеристика……………………………78

6.3. Вихревые и струйные насосы………………………………………..84

6.4. Объемные гидромашины……………………………………………..87

6.5. Поршневые насосы……………………………………………………89

6.5.1. Неравномерность подачи поршневых насосов и методы ее выравнивания……………………………………………………….90

7. Методика эквивалентных структурных преобразований гидродинамических звеньев……………………….………………………………………96

8. Определение гидродинамической структуры объектов в нестационарных условиях……………………….…………………………………………109

9. Измерительное оборудование…………………………………………..116

9.1. Измерение расхода жидкости в трубопроводе……………………116

9.1.1. Расходомеры на основе измерения активного давления……116

9.1.2. Поплавковый расходомер……………………………………..119

9.1.3. Магнитно-индуктивные расходомеры………………………..120

9.2. Измерение давления жидкостей……………………………………121

9.2.1. Манометры с запирающей жидкостью……………………….122

9.2.2. Манометры с подпружиненным датчиком…………………..123

9.2.3. Манометрические преобразователи………………………….125

9.2.4. Цифровые манометры…………………………………………126

9.3. Измерение разности давлений……………………………………...127

9.3.1. Дифференциальные манометры с запирающей жидкостью...127

9.3.2. Дифференциальные манометры с подпружиненным

датчиком………………………………………………………………128

9.3.3. Дифференциальные манометры с измерительными

преобразователями……………………………………………………129

9.4. Измерение уровня наполнения жидкостями……………………….131

Заключение…………………………………………………………..........133

Список литературы………………………………………………………134