Гидравлика

Федеральное агентство по образованию РФ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Орловский государственный университет»

ПРОФ. А. А. КАЛЕКИН

ГИДРАВЛИКА

Программа курса для студентов вузов

специальности 050501

«Профессиональное обучение»

УДК 621.22.

К 171

Калекин . Программа курса для студентов вузов специальности 050501 «Профессиональное обучение». - Орел: ОГУ, 20с.

Программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры технологии и предпринимательства Орловского государственного университета 27.03.2001г (протокол №35).

Рецензенты: Л. С. Ушаков, зав. кафедрой прикладной механики

Орловского государственного технического университета, доктор технических наук, профессор;

, завкафедрой энергообеспечения агропромышленного комплекса Орловского государственного аграрного университета, доктор технических наук, профессор.

© Орловский государственный университет

ОГЛАВЛЕНИЕ

Объяснительная записка………………………………….3

Программа…………………………………………………5

Примерный тематический план изучения……………….9

Критерий оценок…………………………………………..10

Литература…………………………………………………11

ОБЪЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Гидравлика - техническая (прикладная) наука, изучающая равновесие и движение различных жидкостей и их взаимодействие с телами.

Широкое использование в народном хозяйстве гидравлических машин (насосов), гидравлических приводов, систем водоснабжения, канализации и отопления, трубопроводного транспорта, гидравлических сооружений, в которых жидкость является либо рабочим телом, либо транспортируемым материалом, требуют от учителя технологии школы, преподавателя и мастера производственного обучения профессиональных училищ знаний из области гидравлики.

Гидравлика является базовой теоретической дисциплиной для изучения многих инженерных дисциплин, предусмотренных в учебном плане специальности 050501 «Профессиональное обучение», как «Гидравлические машины», «Гидравлический привод машин», «Инженерные сети и оборудование зданий», «Тракторы и автомобили», «Механизация сельского хозяйства» и др.

В программе рассматриваются основы гидравлики. Материал изложения подобран таким образом, чтобы в результате его изучения студент получил необходимые знания, на основе которых он в дальнейшем мог бы самостоятельно разобраться и изучить любую гидравлическую машину или устройство, встретившуюся в его будущей педагогической практике в школе или в профессиональном училище ( лицее).

Программа курса включает следующие основные разделы: основные физические свойства жидкостей; гидростатика; гидродинамика; гидравлические сопротивления и потери напора при движении жидкости; гидравлический расчет трубопроводов; истечение жидкости через отверстия и насадки; гидравлические струи жидкости; основы теории фильтрации воды в грунте; основы теории физического моделирования гидравлических явлений.

Цель курса: формирование знание студентов для правильного понимания гидравлических задач при преподавании технологии в школе, технических дисциплин в профессиональных училищах, лицеях, колледжах и проведении кружковых занятий в домах творчества молодежи.

Требования к знаниям и умениям обучающихся:

- знать физические свойства жидкости;

- знать основное уравнение гидростатики и простейшие гидростатические машины;

- знать на основе уравнения Д. Бернулли взаимосвязь между давлением и скоростью в движущемся потоке жидкости;

- уметь дать анализ потерям напора при движении жидкости;

- уметь произвести гидравлический расчет трубопроводов (напорных и безнапорных);

- уметь использовать насадки при формировании гидравлических струй;

- иметь понятия о фильтрации воды в грунтах и о дебете колодца (скважины);

- знать основы теории моделирования гидравлических явлений.

Дисциплина читается в течение одного семестра (второго).

Форма контроля знаний студентов: выполнение контрольных работ;

экзамен.

ПРОГРАММА

Введение

Курс гидравлики. Краткая историческая справка. Роль отечественных ученых в развитии гидравлики, гидромашин, гидроприводов и

гидроавтоматики в современном машиностроении и в комплексной механизации и автоматизации производства.

Гидравлика, как одна из инженерных дисциплин, обеспечивающих фундаментальную подготовку учителей технологии и предпринимательства и педагогов профессионального обучения.

1. Основные физические свойства жидкостей

Определение жидкости. Плотность. Удельный вес. Удельный объем. Сжимаемость. Температурное расширение. Давление насыщенных паров (упругость паров ). Поверхностное натяжение ( капиллярность ). Вязкость. Модель идеальной жидкости. Неньютоновские жидкости.

2. Гидростатика

Силы, действующие в жидкости. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальные уравнения движения жидкости (уравнения Л. Эйлера).

Поверхность равного давления жидкости и её свойства. Относительный и абсолютный покой жидкости. Свободная поверхность покоящейся тяжёлой жидкости (при абсолютном покое). Свободная поверхность при равноускоренном прямолинейном движении жидкости в сосуде (при относительном покое). Свободная поверхность жидкости, равномерно вращающейся (вместе с сосудом) относительно вертикальной оси.

Основное уравнение гидростатики в простой форме. Закон Паскаля. Пьезометрическая высота. Вакуумметрическая высота.

Простейшие гидростатические машины. Гидравлический пресс. Мультипликатор.

Приборы для измерения давления жидкости. Классификация приборов.

Жидкостные приборы. Ртутный барометр. Пьезометр. U - образный манометр. Чашечный манометр. Вакуумметр. Дифференциальный манометр. Микроманометр. Преимущества и недостатки жидкостных приборов.

Пружинные приборы. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной. Приборы с мембранной пружиной. Преимущества и недостатки пружинных приборов.

Поршневые приборы. Грузопоршневой манометр. Электрические приборы.

Сила давления жидкости на поверхности. Сила давления жидкости на плоские стенки. Сила абсолютного давления жидкости. Центр давления. Эпюры гидростатического давления. Гидростатический парадокс.

Сила давления жидкости на криволинейные поверхности. Горизонтальная и вертикальная составляющие силы избыточного давления. Сила давления жидкости на стенки напорного трубопровода. Котельная формула.

Основы теории плавания тел в жидкости. Закон Архимеда. Плавание тел. Остойчивость тел. Плавучесть судна. Грузовая ватерлиния. Остойчивость судна. Поперечная и продольная остойчивость. Метацентр.

3. Гидродинамика

Основные понятия и определения. Основная задача гидродинамики. Виды движения жидкости. Поток и его гидравлические элементы. Линия тока. Элементарная струйка.

Уравнения движения потока жидкости. Уравнение постоянства расхода. Уравнение неразрывности потока.

Энергия потока жидкости. Потенциальная энергия положения. Потенциальная энергия давления. Кинетическая энергия. Удельная энергия жидкости. Напор жидкости. Способы измерения скорости в безнапорном и напорном потоках жидкости.

Бернулли. Геометрический и энергетический смысл. Практическое применение уравнения Д. Бернулли. Трубы Вентури. Гидродинамическая трубка Пито. Гидродинамическая трубка Пито-Прандтля. Водоструйный насос (эжектор). Насосная установка. Карбюратор.

4. Гидравлические сопротивления и потери напора при

движении жидкости

Потери напора при движении жидкости. Потери напора по длине потока. Формула Дарси-Вейсбаха. Местные потери напора. Формула Вейсбаха.

Режим движения жидкости. Схема установки О. Рейнольдса. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Число Рейнольдса.

Шероховатость стенок труб. Формулы и таблицы для определения коэффициентов местных сопротивлений.

5. Гидравлический расчет трубопроводов

Гидравлическая классификация трубопроводов. Теоретические основы гидравлического расчета напорных трубопроводов. Задачи расчета. Определение напора. Определение диаметра трубопровода. Шевелева и для гидравлического расчета водопроводных труб.

Сифонный трубопровод. Гидравлический удар в трубах. Жуковского для прямого гидравлического удара. Способы гашения и примеры использования гидравлического удара. Гидротаран.

Теоретические основы гидравлического расчета безнапорных трубопроводов. Задачи расчета. Форма поперечного сечения трубы. Определение скорости, расхода и уклона дна труб. Формула Шези. Глубина наполнения труб. Минимальная скорость потока. Порядок гидравлического расчета самотечных канализационных трубопроводов. Лукиных и для гидравлического расчета канализационных сетей по формуле акад. .

6. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Истечение жидкости через отверстия. Разновидности истечения жидкости через отверстия. Определение скорости истечения и расхода жидкости через отверстия. Истечение жидкости через затопленные отверстия.

Истечение жидкости через насадки. Формы насадок. Формулы для определения скорости и расхода жидкости через насадки.

Истечение жидкости через отверстия и насадки при переменном напоре истечения.

7. Гидравлические струи жидкости

Гидравлические струи. Определение. Незатопленные и затопленные струи. Кинематическая структура незатопленной струи жидкости. Высота и дальность полета струи жидкости.

Воздействие струи жидкости на твердые преграды. Определение силы действия струи на твердую поверхность. Гидромонитор для разрушения грунта.

8. Основы теории фильтрации воды в грунте

Виды движения воды в грунтах. Фильтрационный поток. Закон фильтрации. Коэффициент фильтрации грунта.

Определение дебита колодца. Определение расхода фильтрационного потока, поступающего к горизонтальным галереям и дренажам.

9. Основы теории физического моделирования гидравлических явлений

Физическое и математическое моделирование гидравлических явлений. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.

Критерии подобия. Общий критерий подобия Ньютона. Критерий подобия Фруда. Критерий подобия Вебера.

Примерный перечень лабораторных работ

1. Устройство приборов для измерения гидростатического давления жидкости.

2. Исследование уравнения Д. Бернулли.

3. Режим движения жидкости.

4. Определение коэффициента гидравлического трения (коэффициента Дарси).

5. Определение коэффициентов местных сопротивлений.

6. Изучение фильтрации воды грунте.

ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ План ИЗУЧЕНИЯ КУРСА

№№ разделов	Наименование разделов	% трудоемкости изучения
	Введение	5
1	Основные физические свойства жидкостей	10
2	Гидростатика	15
3	Гидродинамика	15
4	Гидравлические сопротивления и потери напора при движении жидкости	15
5	Гидравлический расчет трубопроводов	15
6	Истечение жидкости через отверстия и насадки	10
7	Гидравлические струи жидкости	5
8	Основы теории фильтрации воды в грунте	5
9	Основы теории физического моделирования гидравлических явлений	5
		100

Критерии оценки экзамена

К экзамену допускаются студенты, успешно сдавшие курсовую рабо­ту. Студенты, пропустившие занятия, отвечают на дополнительные вопросы по пропущенным темам.

Оценка «отлично» ставиться студенту за полное и правильное изло­жение содержания вопросов и верный расчет экономических показателей. Студент при ответе должен показать владение материалом, умение приво­дить примеры. Допускаются две неточности, которые будут указаны препо­давателем и устранены в процессе ответа самим студентом.

Оценка «хорошо» ставиться студенту за полное и правильное изложе­ние содержания вопросов и и верный расчет экономических показателей. Студент при ответе должен показать владение материалом, уметь приводить примеры. Допускаются две неточности или одна ошибка, которые будут ука­заны преподавателем и частично устранены в процессе ответа самим студен­том.

Оценка «удовлетворительно» ставиться студенту за правильное из­ложение содержания вопросов и верный расчет экономических показателей. Студент при ответе должен показать владение материалом. Допускаются неточности или ошибки, которые будут указаны преподавателем и частично устранены в процессе ответа самим студентом.

Оценка «неудовлетворительно» ставиться студенту за неправильное изложение содержания вопросов. Студент при ответе должен показал не вла­дение материалом. Допустил более трех ошибок, которые не смог удалить в процессе ответа.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1. , Гидравлика. - 4-е изд. - Л.: Энергоиздат.,1982.

2. , Попов . Общий курс. - К.: Выща. шк., Головн. изд-во, 1989.

3. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / , , и др. - 2-е изд. -М.: Машиностроение, 1982.

4. Гидравлика. - 2-е изд. - К.: Выща. шк., Головн. изд-во, 1988.

5. Рабинович Е. 3. Гидравлика. - М.: Недра, 1980.

6. , , Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Под ред. . - Минск: Вышэш. школа, 1985.

7. Справочник по гидравлике / Под ред. . - 2-е изд. - К.: Выща. шк., Головн. изд-во, 1984.

8. , Таблицы для гидравлического расчета канализационых сетей и дюкеров по формуле академика . - М.: Стройиздат., 1974.

9. , Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. - М.: Стройиздат., 1984.

10. Гидравлика и гидравлические машины. - М: Мир, 20с: ил. - (Учебное пособие для студентов вузов).

11. Основы гидравлики и технической гидромеханики. - М.: Мир, 20с: ил. - (Учебное пособие для студентов вузов).

Дополнительная

12. Гидравлика и гидравлические машины. - Орел: ОСХИ,

1988.

13 Гидравлика. Краткий курс. - Орел: ОСХИ, 19Калекин гидравлических расчетов. - Орел: ОСХИ, 19Гидравлика. Теоретические основы и методика решения контрольных

задач / и др. - Воронеж: ВГАУ, 1992.

15. Фильтрация воды в грунте, - Орел: ОСХИ, 19 Краткий исторический очерк развития гидравлики. - Орел: ОГУ, 1999.

17. Гидравлика: Сборник задач. - Орел: ОГУ, 19 Физические свойства жидкостей. - Орел: ОГУ, 19 Гидростатика. - Орел: ОГУ, 2000.

20. Гидродинамика. В 2-х частях. - Орел: ОГУ, 2000.