Гидравлика

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

 

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

Реферат по дисциплине

«ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ»

 

 

 

 

 

                                Выполнил: студент группы ПГСбз-11-1

Федоровский С.А.

 

 

Иркутск 2014 г

ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ

 

Понятие о гидравлике:

Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей и рассматривающая способы приложения этих законов к решению конкретных практических задач.

 

Гидравлика лежит в основе многих инженерных расчетов специальных сооружений.

 

Гидравлика как прикладная инженерная наука необходима для расчетов при проектировании сети и сооружений систем водоснабжения, водоотведения, осушения и орошения, гидротехнических сооружений, мостов для расчета транспортирования строительных растворов по трубам, конструирования насосов, компрессоров и т.д.

 

Основные физические свойства жидкостей:

Текучесть(принимает форму сосуда, в который ее помещают).

Два вида жидкостей: капельные и газообразные.

К капельным относятся вода, бензин, керосин, нефть, ртуть и др, к

газообразным все газы.

Гидравлика изучает капельные жидкости.

Основные физические свойства жидкости: плотность, давление,

сжимаемость, температурное расширение, вязкость.

Давление– это отношение силы, действующей на площадку в нормальном к ней направлении, к площади площадки. Давление в системе СИ измеряется единицей паскаль (Па). 1 ПА = 1Н/1м2.

 

Основы гидростатики

Гидростатика – раздел гидравлики, изучающий законы равновесия в

Покоящейся жидкости. Гидростатика рассматривает жидкость и погруженные в нее тела в состоянии покоя. Жидкость, находящаяся в покое, подвергается действию внешних сил двух категорий: массовых (объемных) и поверхностных. Под действием внешних сил в каждой точке жидкости возникают внутренние силы, характеризующие ее напряженное состояние.

Гидростатическое давление измеряется в единицах силы, деленных

на единицу площади.

Закон Паскаля. Давление, приложенное к свободной поверхности жидкости, передается во все ее точки без изменения. Сила давления на площадку внутри жидкости пропорциональна площади этой площадки.

Абсолютное(полное) гидростатическое давление состоит из внешнего давления на свободную поверхность жидкости и манометрического (избыточного) давления, которое создает слой воды над рассматриваемой

точкой. В открытом сосуде на свободную поверхность жидкости действует атмосферное или барометрическое(зависящее от высоты уровня моря) давление. Для измерения давления применяют манометры и вакуумметры.

Основы гидродинамики

Виды движения жидкостей

Гидродинамика рассматривает законы движения жидкостей. Параметры, характеризующие движение, - скорость и давление – изменяются в потоке жидкости в пространстве и во времени.

Виды движения жидкости: установившееся и неустановившееся;

равномерное и неравномерное; сплошное и прерывистое.

Характеристики потока: линия тока, элементарная струйка, поток

жидкости.

Равномерное и неравномерное движение

Живым сечением потока называют поперечное сечение потока, перпендикулярное его направлению.

Расходом потока называют объем жидкости, проходящей в единицу

времени через живое сечение потока.

Равномерным называют такое установившееся движение жидкости, при котором живые сечения и средняя скорость потока не меняются по его длине. Неравномерное– происходят изменения по его длине.

Режимы движения жидкостей

При невысоких скоростях наблюдается ламинарное(слоистое) течение без перемешивания частиц и пульсации скорости.

При значительных скоростях наблюдается течение, в котором частицы жидкости перемещаются по достаточно сложным траекториям. Скорости движения меняются по величине и направлению, поэтому в потоке

Возникают вихри. Слои жидкости перемешиваются. Такое течение называется турбулентным.

При числах Рейнольдса Re, меньших 2300, течение бывает ламинарным, а причислах Re, ,больших 2300, - турбулентным. Критическое число Рейнольдса зависит от формы поперечного сечения канала

Гидравлическое сопротивление и потери напора при движении

жидкостей

В протяженных трубопроводах становятся существенными потери напора за счет трения жидкости о стенку трубы, приводящие к превращению части механической энергии в теплоту. Эта часть потерь напора называется потерями напора по длине трубы (линейные потери). К потерям напора приводят так же повороты, резкие сужения, расширения и другие изменения геометрии трубы, способствующих преобразованию. Эти препятствия потоку называются местными сопротивлениями.

Потери напора на трение по длине труб определяют по формулам:

hl = il; hl = Sq2

р = Alq2

р ,

гдеl — длина расчетного участка трубопровода данного диаметра, м; S — гидравлическое сопротивление трубопровода; qp — расчетный расход воды на участке трубопровода, л/с; А — удельное сопротивление трубы; i — гидравлический уклон.

Потеря напора на единицу длины тем больше, чем меньше диаметр и

больше расход воды.

Для стальных и чугунных труб гидравлический уклон определяют по

СНиП при скорости движения воды V > 1,2 м/с: i = 0,001735q2/d5,3

При малых скоростях V < 1,2 м/с i = 0,001712 q2/d5,3[1 + 0,867/х]0'3.

Для пластмассовых труб i = 0,00105 q1774/d4,774

Гидравлический удар в трубопроводах

В напорном трубопроводе при внезапном изменении скорости движения жидкости, мгновенной остановке или появлении движения возникает гидравлический удар, сопровождающийся резким повышением и понижением давления. Например, примгновенной остановке движения жидкости, когда кинетическая энергия переходит в работу сил давления, т.е. жидкость оказывается сжатой, в трубопроводе возникает ударнепосредственно у крана. Ударная волна распространяется по жидкости с постепенным затуханием колебаний. Возникающее добавочное давление внутри трубопровода может привести к разрыву стыковых соединений, арматуры, стенки трубопровода. Если трубопровод перекрыт с обеих сторон, то наблюдается постепенное затухание ударной волны. При наличии свободной поверхности (бака) волна затухает сразу.