Рідини і їх фізико-механічні властивості. 1. Рідини і їх фізико-механічні властивості

ГІДРАВЛІКА

Конспект лекцій

ЗМІСТ

ВСТУП............................................................................................................................................................................................. 5

1. Рідини і їх фізико-механічні властивості.............................................................................................. 5

1.1 Рідина................................................................................................................................................................................. 5

1.2. Основні властивості краплинних рідин............................................................................................................ 6

1.2.1. Густина..................................................................................................................................................................... 6

1.2.2. Питома вага однорідної рідини......................................................................................................................... 6

1.2.3 Стисливість............................................................................................................................................................. 6

1.2.4 Пружність рідини................................................................................................................................................... 7

1.2.5 Температурне розширення................................................................................................................................... 7

1.2.6 В’язкість.................................................................................................................................................................... 7

1.2.7 Ідеальна рідина........................................................................................................................................................ 9

1.2.8 Сили, що діють в рідині........................................................................................................................................ 9

2. Гідростатика..................................................................................................................................................................... 9

2.1 Гідростатичний тиск і його властивості........................................................................................................... 9

2.2 Диференціальні рівняння рівноваги рідини.................................................................................................... 12

2.3 Основне рівняння гідростатики........................................................................................................................... 13

2.4 Закон Паскаля.............................................................................................................................................................. 17

2.5 Сила тиску рідини на плоску стінку. Центр тиску.................................................................................... 17

2.6 Сила тиску рідини на криволінійні поверхні................................................................................................. 20

3. Основи кінематики і динаміки рідини.................................................................................................... 22

3.1 Основні поняття і визначення.............................................................................................................................. 22

3.2. Рівняння нерозривності для усталеного руху рідини.............................................................................. 25

3.3 Рівняння Бернуллі при усталеному русі ідеальної рідини...................................................................... 26

3.4 Рівняння Бернуллі для елементарної струминки і потоку в’язкої рідини........................................ 29

3.5 Гідравлічні опори і втрати енергії (напору) при русі рідини.................................................................. 30

3.6 Режими руху рідини. Критерій Рейнольдса.................................................................................................... 32

3.7 Визначення втрат енергії при ламінарному режимі течії рідини в трубі круглого поперечного перерізу 33

3.8. Турбулентний режим і визначення втрат енергії потоку в трубах круглого поперечного перерізу. 36

3.8.1. Деякі відомості про структуру турбулентного потоку.......................................................................... 36

3.8.2. Поняття про гідравлічно гладкі і шорсткі труби..................................................................................... 37

3.8.3. Визначення коефіцієнта гідравлічного тертя при турбулентному режимі....................................... 37

3.8.4. Місцеві гідравлічні опори.................................................................................................................................. 38

4. Витікання рідини через отвори і насадки при сталому напорі........................................ 40

4.1. Витікання через малі отвори в газове середовище................................................................................... 40

4.2. Витікання рідини через малі затоплені отвори........................................................................................... 42

4.3. Витікання рідини через насадки........................................................................................................................ 43

5. Гідравлічний удар в трубах............................................................................................................................... 44

6. Гідравлічний розрахунок напірних трубопроводів................................................................... 46

6.1. Класифікація трубопроводів................................................................................................................................ 46

6.2. Розрахунок простих трубопроводів.................................................................................................................. 47

6.2.1. Розрахункові рівняння......................................................................................................................................... 47

6.2.2 Характеристика трубопроводу. Потрібний напір.................................................................................... 48

6.3 З’єднання трубопроводів........................................................................................................................................ 50

6.3.1 Послідовне з’єднання............................................................................................................................................ 50

6.3.2. Паралельне з’єднання.......................................................................................................................................... 51

6.3.3. Розгалужений трубопровід.............................................................................................................................. 52

7. Водопостачання......................................................................................................................................................... 53

7.1. Джерела водопостачання..................................................................................................................................... 54

7.2. Системи водопостачання..................................................................................................................................... 54

7.3 Водозабірні споруди................................................................................................................................................. 56

7.3.1 Споруди для забирання поверхневих вод....................................................................................................... 56

7.3.2. Споруди для забирання підземних вод........................................................................................................... 58

7.4. Фільтрація...................................................................................................................................................................... 63

7.4.1. Фільтрація ґрунтових вод................................................................................................................................. 63

7.4.2. Приплив води до дренажних колодязів......................................................................................................... 66

7.5. Водоочисні споруди................................................................................................................................................ 69

7.6 Водопровідна мережа.............................................................................................................................................. 71

7.7 Режим водоспоживання і визначення розрахункових об’єкмів водоспоживання.................... 73

7.8 Основи розрахунку водопровідної мережі і її елементів........................................................................ 76

8. Каналізація....................................................................................................................................................................... 81

8.1. Загальні відомості.................................................................................................................................................... 81

8.2. Склад стічних вод..................................................................................................................................................... 83

8.3. Методи очищення стічних вод........................................................................................................................... 84

8.4. Основні відомості з розрахунку каналізаційних мереж........................................................................ 86

9. Гідромашини................................................................................................................................................................... 88

9.1. Відцентрові, лопатеві.............................................................................................................................................. 88

9.1.1 Принцип дії лопатевого насоса........................................................................................................................ 88

9.1.2 Основні технічні і експлуатаційні показники відцентрових насосів.................................................... 89

9.1.3. Насосна установка і її характеристика...................................................................................................... 93

9.1.4. Робота насоса на мережу................................................................................................................................ 96

9.1.5. Послідовна і паралельна робота насосів на мережу................................................................................ 97

9.2. Об’ємні гідромашини............................................................................................................................................... 99

9.2.1. Загальні зауваження............................................................................................................................................ 99

9.2.2. Основні параметри, що оцінюють роботу об’ємних гідромашин...................................................... 100

9.2.3. Поршневі насоси, силові і моментні гідроциліндри................................................................................. 103

ВСТУП

Гідравліка – прикладна наука, яка вивчає закони рівноваги і механічного руху рідини і розробляє на основі теорії і експерименту способи використання цих законів для розв’язання різних задач інженерної практики.

Слово “ гідравліка ” походить від сполучення двох грецьких слів – hydor (вода) і aulos (труба) – і означає течію води по трубах.

Зміст сучасної гідравліки незрівнянно ширший. Питання, що вивчаються в гідравліці, охоплюють рух води не тільки в трубах, але і у відкритих руслах (каналах, річках), в різних гідротехнічних спорудах і системах, а також рух інших рідин (нафта, масла, розчини) в трубопроводах і гідромашинах. На підставі цього сучасну гідравліку розглядають як одну з галузей механіки – механіку рідини.

Математичний апарат гідравліки спирається на такі науки, як математика, фізика, теоретична механіка. В свою чергу, вона є базовою дисципліною при вивченні курсів: гідроприводи, насосні, вентиляційні установки, гідромашини, водопостачання, каналізація та інші.

Гідравліку поділяють на дві частини: гідростатику і гідродинаміку, причому остання містить у собі і кінематику рідині. Гідростатика вивчає закони рівноваги рідин і їх силову дію на тверді стінки, що обмежують об’єми рідин; гідродинаміка – закони руху рідин і їх взаємодію з твердими стінками або тілами, які знаходяться в потоці рідини.

Рідини і їх фізико-механічні властивості

Рідина

Рідиною називають неперервне (суцільне) фізичне середовище, яке володіє властивістю текучості і майже повною відсутністю опору на розрив.

Текучість рідини обумовлена неспроможністю її сприймати дотичні напруження в стані спокою, через що вона не має власної форми, а приймає форму тієї посудини, в якій знаходиться.

Розрізняють рідини краплинні і газоподібні. Перші – майже нестисливі (вода, масла, спирт), другі – легкостисливі (повітря і інші гази). Характерною відмінністю цих рідин є також наявність у крапельних і відсутність у газоподібних вільної поверхні – поверхні поділу між рідиною і газоподібним середовищем.

Гідравліка, як правило, розглядає тільки краплинні рідини, але в тих випадках, коли можна нехтувати стисливістю газів, цілком допустимо використовувати і до газів закони і залежності гідравліки.

Поиск по сайту: