Гидравлика и гидравлические машины (стр. 3 )

10. Гидроэлектростанции.

Гидроэнергетические ресурсы. Классификация ГЭС: плотинные деривационные, приливные, гидроаккумуляторные. Основные сооружения и оборудование. Преимущества и недостатки производства электроэнергии на ГЭС. Важнейшие гидроузлы России. Экологические проблемы при создании гидротехнических сооружений. Роль возобновляемых источников энергии в перспективном энергопотреблении.

6. Планы семинарских занятий.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Тема: Основное уравнение гидростатики. Давление жидкости на стенки.

Цель: 

1. Практическое применение теоретического материала при решении задач с использованием основного уравнения гидростатики.

2. Построение эпюр гидростатического давления.

3. Освоить общие принципы решения задач по определению силы давления жидкости на плоскую и цилиндрическую стенки.

Задачи

Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, – жидкость Ж (рис. 1.1). Показание пружинного манометра – PM.

Рис. 1.1.

Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на высоту Н (рис. 1.2). Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилин­дра D, а насосного цилиндра d? Потерями на трение пренебречь.

Рис. 1.2.

3. Определить силу прессования F, развиваемую гидравлическим прес­сом, у  которого  диаметр  большего  плунжера  D,  диаметр  меньшего плун­жера d. Больший плунжер расположен выше меньшего на величину Н, ра­бочая жидкость Ж, усилие, приложенное к рукоятке, R (рис. 1.3).

Рис. 1.3.

Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидкости в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте Н от оси ша­ра. Определить силу давления на боковую половину внутренней поверхности шара (рис. 1.4). Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления.

Рис. 1.4.

Определить силу давления на коническую крышку горизонтального цилиндрического сосуда диаметром D, заполненного жидкостью Ж (рис. 1.6). Показание манометра в точке его присоединения – PM. Показать на чер­теже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную си­лу давления.

Рис. 1.4.

5. (рис. 1.5). Закрытый резервуар заполнен дизельным топливом, тем­пература которого 20 °С. В вертикальной стенке резервуара имеется прямоуголь­ное отверстие (D×в), закрытое полуцилиндрической крышкой. Она может по­вернуться вокруг горизонтальной оси А. Мановакууметр MV показывает мано­метрическое давление рм или вакуум рв. Глубина топлива над крышкой равна H.

Определить усилие F, которое необходимо приложить к нижней части крышки, чтобы она не открывалась. Силой тяжести крышки пренебречь. На схеме пока­зать векторы действующих сил.

 

  Рис. 1.5.  Рис. 1.6.

6. (рис. 1.6.). Вертикальная цилиндрическая цистерна с полусфериче­ской крышкой до самого верха заполнена жидкостью, плотность которой р. Диа­метр цистерны D, высота ее цилиндрической части Н. Манометр М показывает манометрическое давление рм.

Определить силу, растягивающую болты А, и горизон­тальную силу, разрывающую цистерну по сечению 1–1. Силой тяжести крышки пренебречь. Векторы сил показать на схеме.

  Рис. 1.7.  Рис.1.8.

7. (рис. 1.7.). Круглое отверстие между двумя резервуарами закрыто кониче­ской крышкой с размерами D и L. Закрытый резервуар заполнен водой, а открытый – жид­костью Ж. К закрытому резервуару сверху присоединен мановакууметр MV, показыва­ющий манометрическое давление рм или ва­куум рк. Температура жидкостей 20 °С, глу­бины h и H. Определить силу, срезывающую болты А, и горизонтальную силу, действующую на крышку. Силой тяжести крышки пренебречь. Векторы сил показать на схеме.

8. (рис. 1.8.). Цилиндрическая цистерна наполнена бензином, темпера­тура которого 20 °С. Диаметр цистерны D, длина L. Глубина бензина в горлови­не h = 20 см, ее диаметр d = 30 см. Определить силы давления на плоские тор­цевые стенки А и В цистерны в двух случаях: 1) когда цистерна не движется; 2) при движении цистерны горизонтально с положительным ускорением а.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

Тема: УравнениеБернулли. Тема: Гидравлический расчет трубопроводов.

Цель:

1. Практическое применение теоретического материала при решении задач с использованием основного уравнения гидродинамики.

2. Освоение принципов расчета простых трубопроводов.

Задачи

Из бака А, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак В, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной кра­ном (рис. 2.1). Определить наибольшее значение коэффициента сопротив­ления крана ξ, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.

Рис. 2.1

При внезапном расширении трубопровода скорость жидкости в трубе большего диаметра равна v. Отношение диаметров труб D/d = 2
(рис. 2.2). Определить Н – разность показаний пьезометров.

Рис. 2.2.

Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в количестве Q из большого открытого бака (рис. 2.3). Свободный конец трубы снабжен краном. Определить ударное повышение давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина l, толщина стенки δ, материал стенки - сталь. Кран закрывается за время tзак по закону, обеспечивающему линейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед краном в функции времени

Рис. 2.3

.

4. (рис. 2.4.). Из большого закрытого резервуара А, в котором поддер­живается постоянный уровень жидкости, а давление на поверхности ее равно р1, по трубопроводу, состоящему из двух параллельно соединенных труб одина­ковой длины l1 но разных диаметров d1 и d2 (эквивалентная шероховатость ΔЭ), жидкость Ж при температуре 50 °С течет в открытый резервуар Б. Разность уров­ней жидкости в резервуарах равна Н.

Определить расход Q жидкости, протекающей в резервуар Б. В расчетах при­нять, что местные потери напора составляют 20 % от потерь по длине. Данные для решения задач в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 2.2.

Рис. 2.4.

5. (рис. 2.5.). Из большого резервуара А, в котором поддерживается по­стоянный уровень жидкости, по трубопроводу, состоящему из трех труб, длина которых l1, и l2, диаметры d1 и d2, а эквивалентная шероховатость ΔЭ, жидкость Ж при температуре 20 °С течёт в открытый резервуар Б. Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н.

Определить расход Q жидкости, протекающей в резервуар Б. В расчетах принять, что местные потери напора составляют 20 % от потери по длине.

Рис. 2.5.

7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум).

Лабораторные работы не предусмотрены учебным планом.

8. Примерная тематика курсовых (если они предусмотрены учебным планом ОП).

       Не предусмотрены планом

9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов.

Таблица5.

№	Модули и темы	Виды СРС	Неделя семестра	Объем часов	Кол-во баллов
обязательные	дополнительные
Модуль 1. Основы гидростатики
1.1.	Основные понятия гидравлики. Физические свойства жидкостей.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Подготовка к контрольной работе и тестированию	8	0-10
1.2.	Гидростатическое давление и его свойства.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Подготовка к контрольной работе и тестированию	8	0-10
1.3.	Основное уравнение гидростатики. Измерение давления.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Решение задач, подготовка к контрольной работе и тестированию	8	0-10
1.4.	Давление жидкости на стенки.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Решение задач подготовка к контрольной работе и тестированию	7	0-10
Всего	31	0-40
Модуль 2. Основы гидродинамики
Задачи, основные понятия и определения гидродинамики..	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Подготовка к контрольной работе и тестированию	10	0-10
Уравнение Бернулли.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Решение задач подготовка к контрольной работе и тестированию	10	0-10
Режимы движения жидкости.. Критерии подобия	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Решение задач подготовка к контрольной работе и тестированию	10	0-10
Гидравлические сопротивления и потери напора.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	Подготовка к контрольной работе и тестированию	10	0-10
2.5.	Истечение жидкости через отверстия и насадки.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	подготовка к контрольной работе и тестированию подготовка к ко	10	0-10
2.6.	Движение жидкости в напорных трубопроводах.	Проработка лекционного материала, работа с дополнительной литературой	подготовка к контрольной работе и тестированию	10	0-10
Всего	60	0-60
Итого	91	0-100

10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля).