Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции по гидравлике - файл 1.doc


Лекции по гидравлике
скачать (6080 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc6080kb.24.11.2011 10:37скачать

содержание
Загрузка...

1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Реклама MarketGid:
Загрузка...


Рис.7.2. Зависимость коэффициента местного сопротивления диафрагмы от числа Рейнольдса Re

^ Контрольные вопросы


1. Что такое местное сопротивление?

2. Как определяются потери напора в местных сопротивлениях?

3. От чего зависит величина коэффициента местных потерь?

4. Почему опытный коэффициент отличается от табличного?

5. В чем состоит принцип наложения потерь?

6. Как влияет вязкость жидкости на коэффициент сопротивления?

Лабораторная работа №8

Истечение жидкости через малые отверстия и насадки при постоянном напоре
Цель работы: Определить среднее значение коэффициентов истечения , , , и сравнить их с табличными данными.
1. Основные положения и расчетные зависимости
На практике часто приходится встречаться с истечением жидкости через различные отверстия и насадки. При этом характер истечения существенно зависит от условий истечения.

Задача об истечении сводится к определению скорости истечения и расхода вытекающей жидкости. Наиболее просто и точно эта задача решается в случае, когда напор одинаков по всему поперечному сечению отверстия. Это условие выполняется при истечении жидкости из малых отверстий.

«Малым отверстием» называется такое отверстие, линейный размер которого не превышает 0,1Н, где Н – напор жидкости над центром тяжести отверстия, Рн = Рк (рис. 8.1).

Если линейный размер d отверстия значительно больше толщины стенки , в которой оно сделано (d > 3), то такое отверстие называется отверстием в тонкой стенке. При этом считается, что края отверстия имеют острую кромку и при прохождении жидкости через такие отверстия практически отсутствуют потери напора на трение.

При образовании струи, вытекающей из отверстия, имеет место ее сжатие на расстоянии (0,51,0)d от дна стенки или сосуда (рис. 8.1, а, б).


Рис. 8.1. Истечение жидкости из отверстий
Отношение площади сжатого сечения струи с к площади отверстия 0 называется коэффициентом сжатия струи .

= с/0 , (8.1)

Применив уравнение Бернулли к двум сечениям Н-Н (свободная поверхность жидкости в сосуде) и С-С (сжатое сечение), получим формулу для определения скорости движения жидкости при Н = const

, (8.2)

где Н - напор жидкости над отверстием;

– коэффициент скорости для отверстия;

 – коэффициент сопротивления отверстия, учитывающий потери напора от сечения ^ Н-Н до сечения С-С.

Расход жидкости, вытекающей из отверстия, определяется по формуле

Q = cVc . (8.3)

Подставляя в (8.3) значения c и Vc, определенный из (8.1) и (8.2), получим:

, (8.4)
где = , - коэффициент расхода.

Величины коэффициентов , , , зависят от формы отверстия и режима движения жидкости, определяемого числом .


Рассмотрим процесс истечения жидкости через насадок.

Насадком называется короткий патрубок, присоединенный к отверстию, длина которого составляет l = (84)d, где d – диаметр выходного отверстия в стенке.

В технике применяются следующие типы насадков (рис.8.2): цилиндрические, конические, коноидальные.


Рис. 8.2. Типы насадков:

1 – цилиндрический внешний; 2 – цилиндрический внутренний; 3 – конический сходящийся; 4 – конический расходящийся; 5 – коноидальный
Цилиндрические, конические сходящиеся и коноидальные насадки способствуют увеличению расхода вытекающей жидкости, по сравнению с истечением из отверстия. Это объясняется тем, что при входе в насадок происходит сжатие струи, а затем постепенное ее расширение с заполнением всего сечения насадка. Вследствие сжатия струи в насадке образуется вакуум, при этом возрастает действующий напор, т.к. истечение происходит не в атмосферу, а в область вакуума (рис.8.3).

Скорость вытекающей из насадка жидкости определяется по формуле
, (8.5)

где - коэффициент скорости для насадка; н - коэффициент сопротивления насадка.

Рис. 8.3. Истечение жидкости через насадок
Формула для определения расхода Q при истечении жидкости из насадка имеет вид

, (8.6)

где 0 - площадь сечения выходного отверстия насадка; - коэффициент расхода, величина которого зависит от вида насадка или его конфигурации;

– приведенный напор.

Коэффициенты , , , определяются опытным путем, их средние значения приведены в справочной литературе по гидравлике.
2. Описание экспериментальной установки и порядок проведения опытов
Лабораторная установка (рис. 8.4) состоит из напорного бака, в дне которого выполнено отверстие 4 диаметром 12,5 мм и смонтированы 4 насадка: конический сходящийся 2, внешний цилиндрический 3, конический расходящийся 5 и коноидальный 6. Нижняя часть установки представляет собой мерный бак 7, оборудованный водомерным стеклом 8. Для открытия и закрытия насадков и отверстия служат металлические стержни 12, верхний конец которых изогнут в виде кольца, а на нижнем закреплена резиновая пробка. Подача воды в напорный бак осуществляется через трубопровод 11. Слив жидкости из мерного бака по окончании опытов проводится через кран 9. Для поддержания постоянного уровня в напорном баке установка оборудована обводной трубой 10.


^

Рис. 8.4. Схема экспериментальной установки



3. Порядок проведения работы
1. Открыть кран трубопровода 11 и заполнить напорный бак водой ,пока уровень жидкости не достигнет точки присоединения обводной трубы, через которую будут сливаться излишки жидкости, а уровень воды в баке будет поддерживаться постоянным.

2. Открыть отверстие (насадок), приподнимая соответствующий стержень на высоту 120-150 мм и удерживая его в таком положении, произвести замер расхода жидкости при истечении из отверстия (насадка) объемным способом.

3. Закрывая отверстие (насадок) пробкой, произвести последовательно замеры при истечении жидкости из двух насадков. Результаты измерений занести в табл. 8.1.

4. После окончания опытов закрыть кран трубопровода 11 и открыть кран 9 для слива воды из мерного бака.
^ 4. Обработка экспериментальных данных


              1. Вычислить действительный расход жидкости при истечении из насадка (отверстия) :

Qд = W/. (8.7)

где W - объем мерного бака, заполнившийся за время замера .

2. Вычислить теоретический расход жидкости в баке:

, (8.8)

где H = Hпр, т.к. Pн = Рк = Рат;

d0 - диаметр отверстия или выходного сечения насадка.

3. Вычислить коэффициент расхода = Qд /Qт.

4. Приняв степень сжатия = 0,64 для отверстия, = 0,98 для конического сходящегося насадка = 1,0 для остальных, определить коэффициент скорости = /.

5. Определить коэффициент сопротивления отверстия или насадка
= -2-1.

Все вычисления занести в табл. 8.1.
Таблица 8.1.




Типы

насадков
^

Данные замеров и расчетов


W





d





Qд


Qт


см3


сек


см


см2


см3/сек


см3 /сек


1

2

3

4

5

6

7

8

1


Коничес.
















сходящ.














2


Внешний
















цилиндр.














3


Отверстие
















с остр. кр.














4


Коничес.
















Расходящ.














5


Конои-
















дальный













^
Продолжение таблицы 8.1.






^

Коэффициенты истечения





Погреш-ность экс-перимента


опытные


табличные


оп


оп


оп


m


т


m


т







9

10

11

12

13

14

15

16

1








0,94


0,98


0,96


0,09




2








0,82


1,00


0,82


0,50




3








0.62


0,64


0,97


0.06




4








0,45


1,00


0,45


4,00




5








0.98


1,00


0,98


0,04





Контрольные вопросы


  1. Какие отверстия считаются малыми?

  2. Какие коэффициенты истечения Вы знаете?

  3. Каков физический смысл коэффициентов истечения?

  4. Как связаны между собой коэффициенты истечения , , , ?

  5. Зависит ли теоретическая скорость истечения через отверстие от физических свойств жидкости?

  6. Изменяется ли с увеличением числа Рейнольдса коэффициент сжатия струи и почему?

  7. Что называется насадком? Какие типы насадков Вы знаете?

  8. Каково практическое применение насадков?

  9. Какие имеются отличия в явлении истечения жидкости через малое отверстие и насадка?

  10. В каком режиме и почему расход жидкости через насадок увеличивается?

  11. Может ли проявиться кавитация при истечении через насадок?


Литература
Основная:

  1. Гукасов Н.А. Механика жидкости и газа. — М.: Недра, 1993.—416c.

  2. Гейер В.Г, и др. Гидравлика и гидропривод. — М.: Недра, 1991.—331с.

  3. Басниев К.С. и др. Подземная гидромеханика. — М.: Недра, 1993.—416с.

  4. Арустамова Ц.Т., Иванникова В.Г., Гидравлика. — М.: Недра, 1995.—198с.

  5. Альтшуль А.Д., Животовский А.С., Иванов И.П. Гидравлика и аэродинамика. — М.: Стройиздат, 1987.—414с.

  6. Рабинович Е,3., Евгеньев А.Е. Гидравлика. — М.: Недра, 1987.—227c.

  7. Сборник задач по гидравлике и газодинамике для нефтяных вузов./ Под ред. Г.Д. Розенберга. — М.: Недра, 1990.—238с.

  8. Башта Т. М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. — М.: Машиностроение, 1982.—423с.

  9. Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости). - Л.: Энергоиздат, 1982. —587с.

Дополнительная:

  1. Розенберг Г.Д., Иванникова В.Г. Техническая гидромеханика. — М.: ЦИНГ, 1989.—132с.

  2. Сборник задач по машиностроительной гидравлике./ Под ред. И.И. Куколевского. — М.: Машиностроение, 1981.—464с.

  3. Ибатулов К.А. Гидравлические машины и механизмы нефтяной промышленности. — М.: 1972.—208с.

  4. Шищенко Р.И., Есьман Б.И. Практичекая гидравлика в бурении. — M.: Недра, 1969.—319c.

  5. Лабораторный курс гидравлики, и гидропередач./ Под ред. С.С. Руднева и Л.Г. Подвидза. — М.: Машиностроение, 1984.—416c.

  6. Гидравлика: Методические указания и контрольные задания для студентов — заочников инженерно-технических специальностей вузов./ И.А. Гилинский. — 4-е изд. — М.: Высш. шк., 1990.—62с.

  7. Гидравлика, гидравлические машины и гидроприводы: Методические указания и контрольные задания для студентов заочников инженерно-технических специальностей вузов./ В.П. Норкус и др. — 5-е изд. — М.: Высш. шк., 1989.—56с.

  8. Потёмина Т.П. Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Гидрамеханика» для специальности 0906 — НГР и 0907 — НТХ очной и заочной формы обучения. Тюмень. — 2000г.

  9. Потёмина Т.П. Методические указания к курсовому проекту на тему «Совместная работа пласта и скважины». Тюмень. — 1995г.

  10. Методические указания к лабораторным работам по гидромеханике. /Под ред. Антипьева В.Н. — ТюмГНГУ, 1997.—58с.

  11. Двинина И.С., Кудрявцева Н.А. Методические указания «Гидравлический расчёт простых гидропроводов». — Тюмень 1989.—46с.

  12. Аэродинамика в вопросах и задачах /Под ред. Н.Ф. Краснова. - М.: Выс­шая школа, 1985.

  13. Дейч М.Е. Техническая газодинамика. М.: Энергия, 1974.

  14. Емцев Б.Т. Техническая гидромеханика. М.: Машиностроение, 1987.

  15. Сборник задач по машиностроительной гидравлике /Под ред. И.И. Куколевского и Л.Г. Подвидза. -М.: Машиностроение, 1981.

16. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987.

17. Тугунов П.И., Новоселов В.Ф. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. М.: Недра, 1981.

18. Чарный И.А. Основы газовой динамики. М.: Гостоптехиздат, 1961.

19.Яблонский B.C., Исаев ИА. Сборник задач и упражнений по техничес­кой гидромеханике. М.: Физматгиз, 1963.

20.Калицун В.И., Дроздов Е.в. и др. Основы гидравлики и аэродинамики. М.: Стройиздат, 2002. – 296с.


Содержание

Введение…………………………………………………………..……….……..3

I. Курс лекций………………………………………………….………………..5

1. Основные свойства жидкости и газа. Гидростатика ……......…....…....…...5

1.1. Основные свойства жидкости ………………………………..……….5

1.2 Физические свойства газа ………………………………….……..….10


1.3 Давление в покоящейся жидкости ……………………………....…..15

1.4 Сила статического давления жидкости на плоскую стенку ……….17

1.5 Сила статического давления жидкости на криволинейные

стенки. Закон Архимеда ……………………………………...…………...…...19

1.6 Относительный покой жидкости ………………………..……..……22

1.6.1 Прямолинейное равноускоренное движение сосуда …………….22

1.6.2 Равномерное вращение сосуда вокруг вертикальной оси ………24

2. Основные понятия кинематики и динамики жидкости ……………..…...26


3. Режимы движения жидкости и основы гидродинамического подобия ....29

4. Основные законы движения газа …………………………………..…..…..32

5. Гидравлические сопротивления …………………………………..……..…35

6. Гидравлический расчет простых напорных трубопроводов ………......…38

7. Гидравлический расчет сложных трубопроводов …………………..….....42

8. Истечение жидкости через отверстия и насадки ………………………….43

9. Гидравлический удар в трубопроводах ……………………………..…..…49

10. Движение неньютоновских жидкостей в трубах ………………………...51

Приложения……………………………………………………….….…..…55

II. Задания для выполнения контрольных работ

студентами – заочниками …………………………………….....….....….….57

Вариант 1…………………………………………………………….…….……57

Задачи ………………………………………………………………….…..……57


Приложения к задачам варианта 1 ………….……………….……...…….… 71

Вариант 2 …………………………………………………………….….……...73

Задачи………………………………………………………………….…..…….73

Приложения к задачам варианта 2………………………………………..…..85

II. 1. Методические указания к выполнению контрольных

заданий ………………………………………………………………….…..….88


II.2. Методика построения напорной и пьезометрической линий…………91

III.Лабораторные работы ……………………………………………....… 94

3.1. Указания к выполнению лабораторных работ ……………….…… 94

3.2. Содержание отчета ………………………………………..…...… 94

Лабораторная работа №1 …………………………………………...…..94

Методы измерения гидростатического давления


Лабораторная работа №2 ……………………………………..…....…101

Определение выигрыша в силе при работе на гидравлическом прессе

^ Лабораторная работа №3. ……………………………………….........105

Относительный покой жидкости

Лабораторная работа №4 ……………………………………..……....108

Изучение режимов течения жидкости (опыт Рейнольдса)

Лабораторная работа №5 ………………………………………..……114

Исследование уравнения Бернулли

^ Лабораторная работа №6 …………………………………………..…117

Определение коэффициента гидравлического сопротивления

по длине трубопровода при напорном движении жидкости

^ Лабораторная работа №7 ………………………………………..……123

Определение коэффициентов местных сопротивлений

Лабораторная работа №8 …………………………………………..…126

Истечение жидкости через малые отверстия и насадки

при постоянном напоре
Литература ………………………………………………………………..…..133

Потёмина Татьяна Петровна

Кудрявцева Надежда Архиповна


ГИДРАВЛИКА
Учебное пособие
Редактор Г.Б. Мальцева

Подписано к печати Бум. писч. №1

Заказ № Уч. – изд. л. 8,4

Формат 60x841/16 Усл. – печ. л. 8,4

Отпечатано на RISO GR 3750 Тираж 400 экз.


^

Издательство «Нефтегазовый университет»


Государственного образовательного учреждения профессионального образования
«Тюменский государственный нефтегазовый университет»
625000, Тюмень, ул. Володарского, 38

Отдел оперативной полиграфии издательства «Нефтегазовый университет»

625039, Тюмень, ул. Киевская, 52
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



Скачать файл (6080 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru