|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Давление в покоящейся жидкостиМеханика: гидравлика
Методические указания по изучению курса и контрольные задания для студентов специальностей: 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» и 270105.65 «Городское строительство и хозяйство».
Великий Новгород
Печатается по решению РИС НовГУ
УДК 696.11 + 696,.12 (076)
Механика: гидравлика: Метод. Указ. / Сост. Л.Н. Романовская; НовГУ, Новгород, 2011. - 23 с.
Методические указания предназначены для студентов специальностей: 270102.65 “Промышленное и гражданское строительство” и 270105.65 “Городское строительство и хозяйство” и содержат задания на контрольные работы, ссылки на справочные данные и краткие пояснения, необходимые для их выполнения.
Рецензент: В.П. Кудряшов, канд. техн. наук, доцент.
Ó Новгородский государственный университет, 2011 г. Ó Романовская Л.Н.., составление, 2011г. ВВЕДЕНИЕ.
Гидравлика – наука, изучающая основные законы равновесия и движения жидкости (как капельных, так и газообразных) и их силовое взаимодействие с твердыми телами. Гидравлика является инженерной (прикладной) дисциплиной, так как ее выводы направлены на решение технических задач. Это – одна из наук, составляющих фундамент инженерных знаний. Гидравлика исходит из основных принципов физики и классической механики, причем полученные выводы она согласует с экспериментальными исследованиями, которые в то же время дополняют и подтверждают эти выводы. Знание гидравлики необходимо для решения многих технических вопросов в области санитарной техники, в частности водоснабжения и канализации, отопления и вентиляции, теплоснабжения и газоснабжения. Расчет разнообразных трубопроводов – воздуховодов, газопроводов, паропроводов, проектирование и расчет котлов, теплообменников, печных и сушильных установок, воздухо – и газоочистных аппаратов и т.д. требует четкого понимания законов гидравлики. Изучение курса «Гидравлика» включает в себя самостоятельную работу с книгой по усвоению теоретического материала, а также решение задач по основным разделам курса. Основные понятия и законы гидростатики Давление в покоящейся жидкости
Давлением в покоящейся жидкости называется напряжение сжатия (рис.1-1) , (І-1) где - давление в точке А; - элементарная площадка, содержащая точку А; - сжимающая сила, действующая на площадку . Давление направлено по нормали к площадке, его величина не зависит от ориентировки площадки в пространстве и является функцией координат точек жидкости: , (І-2) В международной системе единиц физических величин единицей измерения давления является 1H/м2 - паскаль (Па). Более удобными для практического использования являются кратные единицы - килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа): 1 кПа = 103 Па; 1 МПа = 106 Па. Давление, представляющее полное напряжение сжатия от действия всех внешних сил (поверхностных и массовых), приложенных к жидкости, называется абсолютным давлением. В технике удобно отсчитывать давление от условного нуля, за который принимается давление атмосферного воздуха на поверхности земли, равное примерно 100кПа. Если величина давления показывает избыток абсолютного давления p над атмосферным pа, то называется манометрическим (избыточным) давлением p: ри = р - pат. (І-3) Избыточное давление отрицательно, если абсолютное давление меньше атмосферного. Недостаток давления до атмосферного называется вакуумом pв; рв= pат - p. (І-4) или pв = - p. (І-5)
Рис. І - 1 Рис. І - 2
В однородной несжимаемой жидкости, покоящейся под действием силы тяжести (рис. І - 2), давление нарастает с глубиной по закону p2 = p1 + , (І-6) Где p1 - давление в произвольной точке 1 жидкости; p 2 - давление в точке 2 на глубине h, отсчитанной от уровня точки 1; - плотность жидкости; g - ускорение свободного падения. Эта зависимость представляет основной закон равновесия жидкости в однородном поле тяжести. Поверхностями уровня (поверхностями равного давления) в рассматриваемом случае равновесия жидкости являются горизонтальные плоскости. При определении давления в точках жидкости, заполняющей открытый в атмосферу сосуд, удобно в качестве исходной точки 1 брать точку на свободной поверхности, где известно действующее на жидкость внешнее давление, равное атмосферному, . При этом абсолютное давление в произвольной точке жидкости , (І-7) где H - глубина расположения точки под уровнем жидкости. Избыточное давление, создаваемое в данном случае только весом жидкости, . (І-8) Так, для воды ( = 1000 кг|м3) избыточное давление на глубине H = 10м равно (при g = 9,81 м/с2) pи = 98,1 кПа. Формула (1- 8) даёт возможность выражать избыточное давление в любой точке жидкости пьезометрической высотой, т.е. величиной H заглубления данной точки под пьезометрической плоскостью атмосферного давления, проходящей через уровень в пьезометре, присоединённом к сосуду (рис. 1-3). Рис. 1 - 3 Если сосуд закрыт и на поверхность жидкости действует избыточное давление (действующее на жидкость внешнее давление pо больше окружающего атмосферного давления pат), то пьезометрическая плоскость располагается над свободной поверхностью жидкости на высоте (І- 9) где pои - избыточное давление на поверхности жидкости. Если на поверхность жидкости действует вакуум (pо< pат), то пьезометрическая плоскость находится под поверхностью жидкости на высоте (І-10) где pов - вакуум на поверхности жидкости. Помещенные в данной главе задачи на определение давления в несжимаемой жидкости могут быть решены с помощью уравнений, выражающих: 1) условие равновесия жидкости; 2) условие равновесия твердого тела, на которое действует сила давления со стороны жидкости.
Задачи: № 1.1
№ 1.2
№ 1.3
Как изменится показание манометра, если при том же давлении в трубе всю соединительную трубку заполнить водой (воздух выпустить через кран К)? Высота известна.
№ 1.4
№ 1.5
№ 1.6
№ 1.7
№ 1.8
№ 1.9
№ 1.10
Определить абсолютное и избыточное давление на поверхности жидкости, а также показания дифференциального ртутного манометра , если уровень ртути в открытой трубке манометра расположен ниже уровня жидкости в резервуаре на величину . Барометрическое давление наружного воздуха - . Данные для решения взять из табл.:
1.2 Силы давления покоящейся жидкости на плоские стенки Если плоская стенка подвергается одностороннему давлению жидкости (на не смоченной стороне стенки – атмосферное давление), то результирующая P сил давления, воспринимаемая стенкой и нормальная к ней (рис. І-4), (1 – 11) Рис. І – 4 где - избыточное давление в центре тяжести площади F; F - смоченная площадь стенки; - расстояние по вертикали от центра тяжести площади F до пьезометрической плоскости 0 – 0; при избыточном давлении p0и на свободной поверхности эта плоскость проходит над свободной поверхностью жидкости на расстоянии h0и = p0и /(, при вакууме p 0в – под свободной поверхностью на расстоянии h0в= p0в /( g), при вакууме p 0в – под свободной поверхностью на расстоянии h0в = p0в/ ( g). Если p0и – 0, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью, и нагрузка на стенку создаётся только давлением жидкости. Центр давления – точка пересечения линии действия силы P c плоскостью стенки. Положение центра давления (точка D на рис. І – 4) в плоскости стенки определяется формулами ; (І –12) , (І –13)
где yD и yC – расстояние от центра давления D и центра тяжести С площадки стенки до линии пересечения плоскости стенки с пьезометрической плоскостью (ось х на рис. І – 4); смещение центра давления относительно центра тяжести вдоль оси y; JC – момент инерции площади стенки относительно горизонтальной оси x1, проходящей через центр тяжести площади стенки.
Задачи:
№ 2.1
Определить: 1) Определить наименьшую силу Р нажатия домкрата. необходимую для удержания заглушки. 2) При каком вакууме V над водой в резервуаре заглушка могла бы удержаться без домкрата.
№ 2.2
Найти расстояние линии действия этой силы до оси люка.
№ 2.3
№ 2.4
2) Силу R, воспринимаемую цапфами опоры.
№ 2.5
Уровни нефти указаны на рисунке. Найти значение и плечо x результирующей силы F давления на крышку, закрывающее отверстие в перегородке.
№ 2.6
Определить: 1) Силу давления F на крышку при P2 =0; 2) При каком P2 сила F будет равна нулю.
№ 2.7
2) С какой силой FА щит прижимается к порогу А в закрытом положении, если принять, что по боковым сторонам щита опоры отсутствуют.
№ 2.8
№ 2.9
№ 2.10
Каковы будут сила давления F / и момент М /, если P=Pат.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.021 сек.) |