Программа дисциплины (syllabus) (стр. 11 )

Задача 4. Определить мощность двигателя к насосу Q = 0,15 м3/с, если геометрическая высота всасывания Нт = 3м, потери напора на всасывании hw= 0,9м, на нагнетании hw = 7,2м, полный КПД насоса 0,83, высота подъема воды 65 м.

Задача 5. Определить силу гидростатического давления воды на 1 метр ширины криволинейной части сооружения. Если высота 1,5 метра, радиус – 0,5м.

Задача 6. Построить кривую депрессии при устройстве совершенной горизонтальной дрены в мелкозернистом песке (к= 3,47*10-5м/с). Мощность водоносного слоя 1 метр, глубина воды в дрене 0,1 метра.

Задача 7. Артезианская скважина диаметром 250мм пробурена в водоносном пласте, который встречен на глубине 140м, мощность водоносного пласта 16 метров. При закрытой задвижке. Расположенной на 60см выше поверхности земли, манометр показывает давление 4 атмосферы.

Пренебрегая гидравлическим сопротивлением при движении воды по стволу скважины. Определить её дебит, приняв коэффициент фильтрации к = 0,05см/с и радиус контура питания 400мм.

Задача 8. При централизованной заправке самолета топливом под давлением заполнение всех баков должно производиться и заканчиваться одновременно.

Принципиальная схема централизованной заправки показана на рисунке. Пусть все баки объемами W1 W2 и W3 расположены в одной горизонтальной плоскости, находящейся выше насоса топливозаправщика на величину hb Превышение магистрального трубопровода А—В над уровнем насоса равно hA. Характеристика насоса топливозаправщика, длина lш и диаметр dm раздаточного шланга, а также длины всех трубопроводов и объемы баков заданы.

Пренебрегая высотами столбов жидкости в баках и избыточными давлениями в них, решить следующие встречающиеся в практике задачи:

I. Определить продолжительность заправки t, если заданы диаметры трубопроводов.

II. Найти необходимые диаметры трубопроводов: dM, db d2 и d3 из условия одновременной заправки всех баков за время t.

тройник; 2—колено; 3—крестовина; 4—кран; 5—насос топ­ливозаправщика; 6— обратный клапан; 7—шланг

Методические рекомендации по выполнению задания

Как известно, в гидравлике потери можно разделить на потери на трение по длине трубы и потери в местных сопротивлениях (местные потери)

Потери на трение в трубе длиной и внутренним диаметром в общем случае определяются по формуле, полученной из канонической формулы Дарси,

Режим течения жидкости в трубопроводе определяется по числу Рейнольдса

Если число , рассчитанное по формуле, больше 2300, то режим течения следует принимать турбулентным. В этом случае, если значение коэффициента задано по условию задачи, то он в расчете принимается постоянным, если же коэффициент не задан, то, учитывая, что трубы в гидроприводах, как правило, гидравлически гладкие, коэффициент следует определять по формуле Блазиуса

где – фактическое число, полученное по формуле.

Если расчетное меньше 2300, режим течения можно принимать ламинарным и тогда формула преобразуется в формулу Пуазейля

Их графическое выражение представлено на рисунке.

Зависимость потерь напора на трение от расхода

Местные потери в основном происходят в местных гидравлических сопротивлениях, которые включаются в гидропривод для реализаций функций управления его режимами работы (гидродроссели, гидрораспределители) и кондиционирования рабочей жидкости (фильтры, теплообменники).

Местные потери могут быть заданы следующим образом:

– коэффициентом сопротивления, и тогда зависимость потерь от расхода выразится формулой, полученной из канонической формулы Вейсбаха

В общем случае характеристика простого трубопровода, не содержащего гидродвигатель, может быть представлена в виде

Характеристика простого трубопровода, содержащего гидродвигатель

В схему любого объемного гидропривода входит гидродвигатель – устройство, преобразующее энергию потока рабочей жидкости в механическую работу на его выходном звене. При гидравлическом расчете гидродвигатель рекомендуется рассматривать как некоторое специальное местное гидравлическое сопротивление, в котором потери давления идут на совершение полезной работы. Поэтому уравнение характеристики простого трубопровода, содержащего гидродвигатель, можно представить в виде

Самыми распространенными гидродвигателями являются гидромотор, в котором выходное звено совершает вращательное движение, и гидроцилиндр – гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена.

Гидромотор – это гидродвигатель, в качестве которого может быть использована любая роторная гидромашина.

При расчете можно использовать следующие формулы:

– объемный к. п.д. гидромотора, который при известном перепаде давления определяется по формуле ,

где – коэффициент объемных потерь в гидромоторе.

Для гидромоторов с достаточной степенью точности можно считать, что

Литература: [10] с. 217-233.

9. Задания самостоятельной работы

Тема 1. Введение. Основные физические свойства жидкостей и газов.

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Неньютоновские жидкости.

б) Двухфазная среда.

в) Аэрация потока.

г) Кавитация.

Литература: [3] § 1.1 – § 1.6.

Тема 2. Основы гидростатики. Законы равновесия жидкостей

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Силы давления жидкости на поверхности.

б) Пьезометрическая высота, вакуумметрическая высота или высота вакуума.

в) Потенциальный напор.

Литература: [3] § 1.6 – § 1.8.

Тема 3. Законы движения жидкостей

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Поле скоростей.

б) Деформационное и вращательное движения жидкого элемента.

в) Уравнение несжимаемости движущейся жидкости в дифференциальной форме.

г) Гидродинамическое давление.

д) Гидравлическое уравнение кинетической энергии – уравнение Бернулли

е) Геометрическая интерпретация и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.

Литература: [3] Глава 3. § 1.1, § 3.10, § 3.12.

Тема 4. Гидродинамическое подобие

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Физическое и математическое моделирование

б) Критерии динамического подобия.

в) Параметр кинематичности потока.

г) Основные указания о моделировании гидравлических явлений.

Литература: [3] Глава 16. § 16.1 – § 16.4.

Тема 5. Местные гидравлические сопротивления

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Потери напора при резком расширении трубопровода.

б) Формула Борда.

в) Сужение трубопровода.

г) Вход в трубопровод.

д) Диафрагма.

е) Поворот потока.

Литература: [3] Глава 4, § 4.15 – § 4.18.

Тема 6. Истечение жидкости через отверстия и насадки

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Истечение из малого отверстия в атмосферу.

б) Формула Борда.

в) Формула Торричелли. Коэффициент скорости.

г) Коэффициент расхода отверстия.

д) Истечение из малого отверстия под уровень.

е) Понятие большого и малого отверстия. Расчёт вакуума при истечении через насадок.

Литература: [3] Глава 10, § 10.1 – § 10.8.

Тема 7. Течение жидкости в трубах при различных режимах движения

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Формула Вейсбаха-Дарси.

б) Гидравлический диаметр.

в) Область гладких русел (гидравлически гладких труб), область доквадратичного сопротивления, область квадратичного сопротивления и их предельные числа Рейнольдса.

г) Формула Шези. Коэффициент Шези.

д) Модули скорости и расхода.

Литература: [3] Глава 4, § 4.9 – § 4.11.

Тема 8. Напорные характеристики трубопроводов

Задания СРС:

1. Разработка вопросов:

а) Расчёт трубопроводов при последовательном и параллельном соединении труб.

б) Построение характеристик трубопроводов.

Литература: [4 ] Глава 15, § 71- § 74.

Тема 9. Гидравлический удар в трубопроводах. Одномерное неустановившееся движение, инерционный напор