- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины «Гидравлика» для специальностей 151001.65 и 150202.65 по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 150202.65
- •1.2.3. Объем дисциплины и виды учебной работы для специальности 151001.65
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (102 часа)
- •Раздел 1. Основные теоретические положения (24 часа)
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры (4 часа)
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды (4 часа)
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости (26 часов)
- •2.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери (16 часов)
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении (4 часа)
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении (4 часа)
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы (26 часов)
- •3.1.Основные понятия и определения (2 часа)
- •3.2.Методика гидравлического расчета напорных систем (12 часов)
- •3.3.Гидравлический удар (6 часов)
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки (6 часов)
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа (21 час)
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики (9 часов)
- •4.2. Истечение газа из резервуара (12 часов)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины
- •2.2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.3.Тематический план дисциплины
- •2.2.4. Тематический план дисциплины
- •2.2.5. Тематический план дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины
- •2.5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.2. Практические занятия для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.2. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.3. Лабораторные работы для студентов очно-заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.5.2.4. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 150202.65
- •2.5.2.5. Лабораторные работы для студентов заочной формы обучения специальности 151001.65
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект
- •Введение
- •Раздел 1. Основные теоретические положения
- •1.1. Физико-механические свойства жидкости. Модель сплошной среды и ее гидродинамические параметры Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.2. Гидростатика. Дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.3. Элементы кинематики сплошной среды Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •1.4. Основы динамики жидкости Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 2. Гидравлическое сопротивление и диссипация энергии потока вязкой жидкости
- •2.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.2. Потери давления (напора) по длине потока и местные гидравлические потери Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.3. Законы гидравлического сопротивления при ламинарном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •2.4. Законы гидравлического сопротивления при турбулентном движении Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 3. Гидравлические напорные системы.
- •3.1. Основные понятия и определения Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.2. Методика гидравлического расчета напорных систем Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3. Гидравлический удар Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.4. Истечение жидкости через отверстия и насадки Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •Раздел 4. Одномерные потоки газа
- •4.1. Некоторые сведения из прикладной газовой динамики Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •4.2. Истечение газа из резервуара Изучаемые вопросы:
- •Вопросы для самопроверки:
- •3.3.1. Глоссарий
- •3.3.2. Принятые обозначения: на основе латинского алфавита
- •На основе греческого алфавита:
- •Безразмерные комплексы
- •3.4. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •3.4.1. Общие указания
- •Охрана труда и техника безопасности
- •III. Описание лабораторной установки
- •IV. Порядок выполнения работы
- •V. Содержание отчета
- •III. Описание лабораторной установки
- •V. Содержание отчета
- •3.5. Методические указания к выполнению практических занятий
- •Практическая работа №1 Определение гидравлических потерь
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №2 Расчет напорной гидравлической системы
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа n3 Определение величины гидравлического удара в трубопроводе
- •Методические указания к решению
- •Практическая работа №4 о пределение пропускной способности предохранительного клапана
- •Методические указания к решению
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Задания на контрольные работы и методические указания к их выполнению
- •4.1.1. Задания на контрольную работу Задача № 1
- •Методические указания к выполнению задачи 1
- •Задача № 2
- •Методические указания к решению:
- •4.2. Текущий контроль Тест №1
- •Тест №2
- •Тест №3
- •Тест №4
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •4.3. Итоговый контроль
- •Вопросы к зачету:
- •Содержание
- •1. Информация о дисциплине..................................................................................3
III. Описание лабораторной установки
На рис. 2 дана схема установки, на которой проводятся опыты по определению местных потерь напора и величин для построения диаграммы Бернулли. Трубопровод 1 с горизонтальной осью состоит из трех участков труб различного диаметра с местными сопротивлениями. Подача жидкости в трубопровод производится из напорного бака 6. Напорный бак заполняется жидкостью с помощью насоса 2 из приемного бака 3 по трубопроводу 4, на котором установлен вентиль 5. Уровень в баке в процессе опытов поддерживается на постоянной отметке благодаря частичному сливу жидкости через стенку. Расход жидкости в трубопроводе регулируется вентилем 10. Истечение жидкости из трубопровода происходит в мерный бак 11, имеющий уровнемер 12. Опорожнение мерного бака производится через трубу 14, снабженную кранами 13. В контрольных сечениях трубопровода высверлены приемные отверстия 7, которые с помощью шлангов соединены с пьезометрическими трубками 8. Трубки собраны на щите и имеют шкалу отсчетов 9.
Рис. 2. Схема лабораторной установки для определения местных потерь напора
IV. Порядок выполнения работы
Работа состоит из одного или нескольких опытов, которые проводятся при разных расходах в трубопроводе. В каждом опыте измеряются расход Q и пьезометрические высоты в контрольных сечениях p/ g.
После того как заполнен напорный бак, открывают полностью вентиль 10 (рис. 2 ) на трубопроводе и устанавливают наибольший расход жидкости. Измерение расхода производят объемным способом с помощью мерного бака 11. Записывают показания пьезометров 8 в таблицу по форме 1. Последующие опыты проводят при меньших расходах жидкости. В каждом опыте производят те же измерения, что и в опыте 1. Результаты измерений записывают в протокол отчета.
Форма 1
№ сечения |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Пьезометрическая высота p/ g· ,м |
|
|
|
|
|
|
По окончании опытов вентиль 10 на трубопроводе полностью закрывают и проверяют правильность показаний пьезометров: уровни жидкости во всех трубках должны располагаться в одной горизонтальной плоскости.
Диаграмма уравнения Бернулли строится для потока при наибольшем расходе (опыт 1).
Для построения пьезометрической и гидродинамической линий вычерчивают в масштабе схему трубопровода с нанесением вертикальных линий через контрольные сечения. По вертикалям, проведенным через контрольные сечения, в масштабе откладывают от оси трубопровода отрезки, соответствующие измеренным пьезометрическим высотам p/ g. Концы отрезков соединяют прямой, которая и представляет собой пьезометрическую линию, имеющую постоянный уклон на данном участке трубопровода. По вычисленным значениям скоростного напора в таблице, составляемой по форме 2, определяют гидродинамический напор Н и строят гидродинамическую линию. Среднюю скорость v на участках трубопровода находят как v = Q/S. Коэффициент принимают: при ламинарном движении = 2, при турбулентном — .
Форма 2
Исследуемый участок трубопровода |
Средняя скорость на участке v, м\с |
Скоростной напор , м |
Гидродина-мический напор Н, м |
Число Рейнольдса Re |
Участок I |
|
|
|
|
Участок II |
|
|
|
|
Участок III |
|
|
|
|
Гидродинамическая линия на данном участке трубопровода проходит параллельно пьезометрической, т. е. с тем же уклоном, на расстоянии, равном величине скоростного напора (рис. 1).
Определение местных потерь напора в случаях резкого расширения и резкого сужения потока в трубопроводе и соответствующих коэффициентов местных сопротивлений производят следующим образом.
При резком расширении потока опытная величина местной потери напора равна
. (4)
Коэффициент местного сопротивления
. (5)
При резком сужении потока опытная величина местной потери напора равна
. (6)
Коэффициент местного сопротивления
. (7)
Для сопоставления полученных опытных величин с расчетными значениями коэффициентов вычисляют числа Рейнольдса и по справочным руководствам устанавливают значения в зависимости от вида местного сопротивления и числа Рейнольдса. При больших значениях чисел Рейнольдса (Re>104), отвечающих турбулентному режиму движения жидкости при квадратичном законе сопротивления, расчетные величины в случае резкого расширения и резкого сужения потока могут быть вычислены по формулам (2) и (3).
При сопоставлении опытных и расчетных значений коэффициентов местных сопротивлений определяют их расхождение по формуле относительной погрешности, аналогичной (3).
При выполнении работы следует обратить особое внимание:
а) на то, что при турбулентном движении давление в потоке пульсирует, поэтому уровни в пьезометрах колеблются и отсчеты записывают по средним значениям (между минимальным и максимальным положением уровней);
б) на форму гидродинамической и пьезометрической линий;
в) на то, что численные значения коэффициентов местных сопротивлений не зависят от средней скорости течения и близки к расчетным только при больших числах Re, соответствующих квадратичной области сопротивления.