- •I. Курс лекций
- •1. Основные свойства жидкости и газа. Гидростатика
- •1.1. Основные свойства жидкости
- •Величина ………………………. Плотность Удельный вес
- •Давления насыщенных паров (Па) некоторых жидкостей
- •Плотность жидкости может изменяться при изменении температуры. В этом случае изменение плотности характеризуется коэффициентом теплового объемного расширения т , определяемым по формуле
- •В общем случае
- •Размерность кинематического коэффициента вязкости
- •1.2. Физические свойства газа
- •1.3. Давление в покоящейся жидкости
- •1.4. Сила статического давления жидкости на плоскую стенку
- •Вопросы по теме 1.4.
- •1.5. Сила статического давления жидкости на криволинейные стенки. Закон Архимеда
- •1.6. Относительный покой жидкости
- •1.6.1. Прямолинейное равноускоренное движение сосуда
- •1.6.2. Равномерное вращение сосуда вокруг вертикальной оси
- •2. Основные понятия кинематики и динамики жидкости
- •3. Режимы движения жидкости и основы гидродинамического подобия
- •4. Основные законы движения газа
- •Вопросы по теме 4.
- •5. Гидравлические сопротивления
- •6. Гидравлический расчет простых напорных трубопроводов
- •7. Гидравлический расчет сложных трубопроводов
- •8. Истечение жидкости через отверстия и насадки
- •Риc. 8.3. Схема истечения жидкости через большое прямоугольное отверстие
- •Вопросы по теме 8.
- •9. Гидравлический удар в трубопроводах
- •Вопросы по теме 9.
- •10. Движение неньютоновских жидкостей в трубах
- •Приложения
- •1В знаменателе – среднее значение
- •Значения усредненных коэффициентов местных сопротивлений (квадратичная зона)
- •II. Задания для выполнения контрольных работ студентами – заочниками Вариант 1
- •Номера задач для контрольных работ
- •Приложения к задачам варианта 1
- •Вариант 2
- •Номера задач для контрольных работ
- •Приложения к задачам варианта 2
- •1. Средние значения плотности и кинематической вязкости некоторых жидкостей
- •2. Зависимость плотности воды от температуры
- •3. Номограмма Кольбрука-Уайта для определения коэффициента гидравлического трения
- •4. Значение коэффициентов некоторых местных сопротивлений
- •II. 1. Методические указания к выполнению контрольных заданий
- •II.2. Методика построения напорной и пьезометрической линий
- •III. Лабораторные работы
- •3.1 Указания к выполнению лабораторных работ
- •3.2 Содержание отчета
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок проведения опытов
- •3.1 Обработка результатов измерений
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №2 Определение выигрыша в силе при работе на гидравлическом прессе
- •Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание установки
- •3. Порядок проведения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №3 Относительный покой жидкости
- •1. Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Порядок выполнения работы
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Изучение режимов течения жидкости (опыт Рейнольдса)
- •1 .Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание экспериментальной установки и порядок проведения опыта
- •3. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы.
- •Исследование уравнения Бернулли
- •3. Порядок выполнения работы. Обработка результатов опыта
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №6 Определение коэффициента гидравлического сопротивления по длине трубопровода при напорном движении жидкости
- •Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа №7 Определение коэффициентов местных сопротивлений
- •1. Основные положения и расчетные зависимости
- •2. Описание экспериментальной установки
- •3. Порядок проведения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Результаты измерений и вычислений
- •Контрольные вопросы
- •Истечение жидкости через малые отверстия и насадки при постоянном напоре
- •1. Основные положения и расчетные зависимости
- •Величины коэффициентов , , , зависят от формы отверстия и режима движения жидкости, определяемого числомRе.
- •2. Описание экспериментальной установки и порядок проведения опытов
- •3. Порядок проведения работы
- •4. Обработка экспериментальных данных
- •Продолжение таблицы 8.1.
- •Контрольные вопросы
- •Содержание
- •1.2 Физические свойства газа ………………………………….……..….10
- •2. Основные понятия кинематики и динамики жидкости ……………..…...26
- •Вариант 1…………………………………………………………….…….……57
- •Издательство «Нефтегазовый университет»
- •625000, Тюмень, ул. Володарского, 38
- •625039, Тюмень, ул. Киевская, 52
Риc. 8.3. Схема истечения жидкости через большое прямоугольное отверстие
Насадками называются короткие патрубки различных форм, через которые происходит истечение жидкости. Обычно длина насадка l =(З8)d. Насадки разных типов показаны на рис. 8.4 (а — внешний цилиндрический, б — внутренний цилиндрический, в — конический сходящийся, г — конический расходящийся, д — коноидальный). В некоторых случаях (при малых геометрических размерах отверстий) в качестве насадка может выступать и толстая стенка. Насадки имеют различные характеристики истечения. Коэффициенты истечения для насадков, так же как и для отверстий, зависят от числа Рейнольдса. В табл. 7.1 приведены эти значения для Re > 105. Для всех насадков коэффициенты , и относятся к выходным сечениям.
При истечении из цилиндрического насадка в атмосферу (р2 = Ра) в сжатом сечении струи (рис. 8.5, х - х) образуется вакуум, равный
pв = pа – px = 22 g H0 (1 - x) / x , (8.14)
где x - коэффициент внутреннего сжатия струи в насадке, т.е.
x = sx/s0 . (8.15)
Для нормальной работы насадка необходимо, чтобы давление в сечении х — х было выше, чем давление насыщенного пара при данной температуре, т.е., px >pп , или рв< ра – рп.
Напор, при котором давление в сжатом сечении становится равным давлению насыщенного пара, называется предельным напором:
(8.16)
Для цилиндрического насадка при х = 0,64 и = 0,82 Hпр = ( ра – рп) / (0,75g).
Когда напор становится равным предельному, наступает явление кавитации и происходит срыв работы насадка, т.е. суженная струя в дальнейшем не заполняет насадка, а протекает, не касаясь его стенок.
Рис. 8.4. Типы насадков:
а - внешний цилиндрический; б - внутренний цилиндрический; в - конический сходящийся; г - конический расходящийся; д – коноидальный.
Расход при этом резко падает. Для нормальной работы насадка необходимо, чтобы выполнялось условие H0 <Hпр .
Если же жидкость течет по трубопроводу длиной l и диаметром d под действием напора H0, то скорость и расход можно подсчитать по формулам (8.2) и (8.6), где
(8.17)
Здесь - коэффициент гидравлического сопротивления; - коэффициент местных потерь.
Рис. 8.5. Схема истечения жидкости из наружного цилиндрического насадка (х - х - сжатое сечение струи)
Таблица 7.1.
Отверстие или насадок |
|
|
|
Круглое отверстие в тонкой стенке Внешний цилиндрический насадок Внутренний цилиндрический насадок Конический сходящийся насадок ( =13°24') Конический расходящийся насадок ( = 8°) Коноидальный насадок |
0,62 1 1 0,98
1
1 |
0,97 0,82 0,71 0,97
0,45
0,98 |
0,60 0,82 0,71 0,95
0,45
0,98
|
В этом случае называется коэффициентом расхода системы.
При истечении жидкости из резервуара через отверстия и насадки при снижающемся уровне (без одновременного притока) расход приближенно определяется по формуле
(8.18)
где — коэффициент расхода; при развитом турбулентном движении его считают постоянным для всего периода истечения; s0 — выходная площадь сечения отверстия, насадка или сливного устройства; z — переменный уровень в резервуаре при условии, что P1=P2= Pа (рис. 8.6) .
Рис. 8.6. Схема истечения жидкости из резервуара при переменном уровне
Если площадь сечения резервуара Sp переменна по высоте, то время снижения уровня от Н1 до Н2 можно найти из соотношения
(8.19)
Для цилиндрического резервуара (SP = const)
(8.20)
Время полного опорожнения горизонтальной цилиндрической цистерны, в начальный момент доверху заполненной жидкостью, определяется по формуле
(8.21)
где L - длина цистерны; D - ее внутренний диаметр,