Рабочая программа учебной дисциплины «Гидравлика»

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

«Согласовано»	«Утверждаю»
___________________ Руководитель ООП по направлению 151000 профессор	_______________________ Зам. заведующего кафедрой ТХНГ доцент

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ГИДРАВЛИКА»

Направление подготовки:151000 Технологические машины и оборудование

Профиль подготовки: «Металлургические машины и оборудование»;

«Оборудование нефтегазопереработки»;

«Технологические машины и оборудование для

разработки торфяных месторождений»

«Технологические процессы в машиностроении»

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Составители: доцент

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1. Цели и задачи дисциплины

Цель преподавания дисциплины – подготовка студентов-бакалавров в области знаний, связанной с транспортированием жидкости в промышленном производстве, а также с использованием жидкости в качестве энергоносителя при эксплуатации различных горных устройств и механизмов.

Цели преподавания дисциплины:

- изучение студентами свойств жидкости и основных гидравлических законов;

- приобретение студентами знаний о закономерностях транспортирования жидкости;

- изучение основных гидравлических процессов, происходящих в горном производстве и его технологическом оборудовании;

- изучение основных принципов работы и эксплуатационных характеристик горного оборудования, использующего гидравлическую энергию.

Задачей изучения дисциплины является формирование у студентов:

- методологического подхода к оценке гидравлических процессов в горном производстве;

- умения выполнять инженерные гидравлические расчеты различной степени сложности;

- умения осуществлять расчет и подбор гидравлического оборудования, используемого в горной промышленности, а также расчет и выбор параметров транспортирующего трубопровода.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Гидравлика» относится к вариативной части математического и естественно-научного цикла программы по подготовке выпускника с квалификацией (степенью) бакалавр. Для успешного усвоения курса студент-бакалавр хорошо знать школьную программу, а также курсы физики и высшей математики, преподаваемые на младших курсах Университета.

“Гидравлика” является предшествующей дисциплиной для следующих дисциплин: “Механика жидкости и газа”, “Стационарные машины”, “Гидро - и пневмопривод”.

3. Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирования следующих компетенций:

а) общекультурные:

- способность на научной основе организовывать свой труд, оценивать с большой степенью самостоятельности результаты своей деятельности, владеть навыками самостоятельной работы (ОК-6);

- способность приобретения с большой степенью самостоятельности новых знаний с использованием современных образовательных и информационных технологий (ОК-7);

- целенаправленное применение базовых знаний в области математических, естественных, гуманитарных и экономических наук в профессиональной деятельности (ОК-9);

- умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

- обладание навыками работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

б) профессиональные:

- умение применять методы стандартных испытаний по определению физико-механических свойств и технологических показателей используемых материалов и готовых изделий (ПК-7);

- умение применять современные методы для разработки малоотходных, энергосберегающих и экологически чистых машиностроительных технологий, обеспечивающих безопасность жизнедеятельности людей и их защиту от возможных последствий аварий, катастроф и стихийных бедствий, умение применять способы рационального использования сырьевых, энергетических и других видов ресурсов в машиностроении (ПК-8);

в) организационно-управленческая деятельность:

- умение составлять техническую документацию (графики работ, инструкции, сметы, планы, заявки на материалы и оборудование и т. п.) и подготавливать отчетность по установленным формам, подготавливать документацию для создания системы менеджмента качества на предприятии (ПК-11);

- умение проводить анализ и оценку производственных и непроизводственных затрат на обеспечение требуемого качества продукции, анализировать результаты деятельности производственных подразделений (ПК-12);

- умение подготавливать исходные данные для выбора и обоснования научно-технических и организационных решений на основе экономических расчетов (ПК-14);

г) научно-исследовательская деятельность:

- способность к систематическому изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по соответствующему профилю подготовки (ПК-17);

- умение обеспечивать моделирование технических объектов и технологических процессов с использованием стандартных пакетов и средств автоматизированного проектирования, проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов (ПК-18);

- способность принимать участие в работах по составлению научных отчетов по выполненному заданию и во внедрении результатов исследований и разработок в области машиностроения (ПК-19);

- способность участвовать в работе над инновационными проектами, используя базовые методы исследовательской деятельности (ПК-20);

д) проектно-конструкторская деятельность:

- умение применять стандартные методы расчета при проектировании деталей и узлов изделий машиностроения (ПК-21);

- умение проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений (ПК-24);

- умение применять методы контроля качества изделий и объектов в сфере профессиональной деятельности, проводить анализ причин нарушений технологических процессов в машиностроении и разрабатывать мероприятия по их предупреждению (ПК-26).

4. Объем дисциплины и виды учебной нагрузки

Общая трудоемкость дисциплины составляет 108 часов, 3 зачетные единицы.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестр
2	3	4	5
Аудиторные занятия (всего)	54				54
В том числе:	-	-	-	-	-
Лекции	18				18
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	36				36
Самостоятельная работа (всего)	54				54
В том числе:	-	-	-	-	-
Курсовой проект (работа)
Домашнее задание	8				8
Реферат	10				10
Другие виды самостоятельной работы	36				36
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)					зачет
Общая трудоемкость, час зач. ед.	108				108
3				3

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п. п.	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела дисциплины
1.	Введение. Свойства жидкостей и газов	Предмет гидравлики. Ее место в науке и практике горного производства. Основные свойства жидкостей и газов (плотность, текучесть, сжимаемость, упругость, вязкость и трение). Модели флюидов.
2.	Основные уравнения механики жидкостей. Гидростатика	Уравнения движения и равновесия сплошной среды, уравнения неразрывности. Основные уравнения гидростатики. Абсолютный и относительный покой жидких сред в сосудах. Давление. Пьезометрическая высота. Закон Паскаля. Давление на плоские и криволинейные стенки. Естественная тяга. Закон Архимеда. Условия плавания тел.
3.	Кинематика и динамика флюидов	Стационарные и нестационарные течения. Поле скоростей. Струйчатая модель потока. Плавноменяющиеся течения. Расход жидкостей и газов. Средняя скорость в сечении. Теоремы Стокса, Гельмгольца, Жуковского. Уравнение Бернулли. Удельная энергия флюидов. Коэффициент Кориолиса. Напорная и пьезометрическая линии. Истечение жидкости. Отверстия и насадки. Движение газов. Критическая скорость движения газов.
4.	Сопротивление движению флюидов	Режимы движения жидкости. Формулы потерь напора в трубах и каналах. Пульсационные скорости. Влияние вязкости жидкости и шероховатости стенок на потери энергии. Местные потери напора и потери напора по длине. Сопротивление тел при обтекании потоком жидкости. Подъемная сила.
5.	Течения в трубах и каналах	Расчет водопроводов и газопроводов (простых, сложных, разветвленных). Всасывающий и сифонный трубопровод. Транспортирование неньютоновских жидкостей. Гидротранспорт сыпучих тел. Законы реологии. Методы решения гидравлических задач, их реализация с помощью компьютерной техники.
6	Нестационарные течения	Формы нестационарности. Сила давления струи на преграду. Теория гидроудара. Формула Жуковского. Борьба с гидроударом.
7.	Фильтрация флюидов	Основные понятия и определения. Закон фильтрации Дарси. Установившаяся фильтрация. Напорная и безнапорная фильтрация. Фильтрация в неоднородных средах.

5.2. Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п. п.	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№№ разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5	6	7
1.	Механика жидкости и газа	х	х	х		х
2.	Стационарные машины			х	х	х	х
3.	Гидро - и пневмопривод			х	х	х	х	х

5.3. Разделы дисциплины и виды занятий

№ п. п.	Наименование раздела дисциплины	Лекции	Лаборат. работы	Самост. работа	Всего часов
1.	Введение. Свойства жидкостей и газов	2	4	6	12
2.	Основные уравнения механики жидкостей. Гидростатика	2	2	4	8
3.	Кинематика и динамика флюидов	2	6	8	16
4.	Сопротивление движению флюидов	4	10	14	28
5.	Течения в трубах и каналах	4	8	16	28
6.	Нестационарные течения	2	4	4	10
7.	Фильтрация флюидов	2	2	2	6

6. Лабораторный практикум

№ п. п.	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ	Трудоемкость, час.
1.	1	Определение влияния температуры флюидов на их вязкость	4
2.	2	Изучение абсолютного и относительного покоя жидкости в сосуде	2
3.	3	Истечение жидкости из отверстий и насадков. Определение скорости движения жидкости. Определение массового и объемного расхода жидкости.	6
4.	4	Изучение режимов движения жидкости. Определение потерь напора по длине трубопровода. Определение местных потерь напора. Тарирование расходомера. Определение подъемной силы флюида.	10
5.	5	Изучение сифонного трубопровода. Исследование гидротранспортирования сыпучих тел.	8
6.	6	Определение силы давления струи на преграду. Исследование гидроудара.	4
7.	7	Изучение коэффициента фильтрации различных материалов.	2

7. Практические занятия (семинары)

Не предусмотрено.

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Не предусмотрено.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

а) основная литература:

1. , Гидромеханика. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – С-Пб.: СПГГИ (ТУ), 2008.

2. , , Гидравлика и гидропривод. Учебник. – М.: МГГУ, 2007.

3. , , Сборник задач по гидравлике и гидроприводу. – С-Пб, 2010.

4. Механика жидкостей и газа (гидравлика). Учебное пособие. – СПбГПУ, 2007.

б) вспомогательная литература:

1. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: Учеб. пособие для вузов. – М., 2008.

2. , Лабораторные работы по гидравлике. Методические указания для студентов горных специальностей. – С-Пб.: СПГГИ (ТУ), 2010.

3. Гидравлика. Шпаргалки. – М., 2009.

в) программное обеспечение:

Для более полного освоения студентами излагаемого материала предусматривается использование аудитории с установленным в ней мультимедийным оборудованием. Кроме того, для решения разнообразных гидравлических задач предполагается использование компьютерного класса кафедры Транспорта и хранения нефти и газа НМСУ «Горный».

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Выполнение лабораторных работ будет осуществляться в Лаборатории гидравлики (кафедра ТХНГ НМСУ «Горный».), оснащенной как современными гидравлическими стендами, так и мощным компьютерно-аналитическим оборудованием. Также предполагается широкое использование справочной, нормативной и учебной литературы из читального зала Библиотеки НМСУ «Горный»..

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

На лекциях при изложении материала дисциплины необходимо использовать плакаты, презентации, технологические схемы, рекламные проспекты отечественных и зарубежных фирм - участников международных выставок. Особое внимание нужно обратить на выведение и итоговую запись основных гидравлических формулировок и законов, для чего наиболее целесообразным видится применение мультимедийного оборудования и других интерактивных способов обучения. Посредством акцентирования внимания обучающихся следует добиваться от них более полного понимания сути и прикладной значимости решаемых задач, сути изучаемых в гидравлике явлений.

В качестве форм контроля текущей успеваемости студентов предполагается использование таких форм, как защита выполненных лабораторных работ, написание реферата и выполнение расчетно-графического задания.

Итоговой формой аттестации студентов является зачет, при этом существенная часть вопросов по дисциплине “Гидравлика” выносится впоследствии на Государственный междисциплинарный экзамен.

Разработал:

Кафедры ТХНГ доцент