- •Министерство сельского хозяйства
- •Введение
- •1 Общие сведения о жидкостях, методах расчета и обработки результатов измерений
- •Практическое занятие «физико-механические свойства жидкостей» Основные сведения
- •Примеры расчетов
- •1.2 Практическое занятие «Измерение гидравлических параметров и их обработка» Основные сведения
- •Прямые и косвенные измерения
- •Погрешности измерений
- •Правила округления чисел при измерении физических величин
- •Графическое оформление результатов измерения
- •2 Гидростатика
- •Лабораторное занятие «Измерение давления» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •2.2 Практическое занятие «Эпюры гидростатического давления» Основные сведения
- •Пример расчета
- •2.3 Практическое занятие «Сила давления на плоскую поверхность» Основные сведения
- •2.4 Практическое занятие «Сила давления на криволинейную поверхность» Основные сведения
- •Пример расчета
- •2.5 Практическое занятие «Расчет устройств, основанных на законах гидростатики» Основные сведения
- •Примеры расчетов
- •2.5 Практическое занятие «Относительный покой жидкости» Основные сведения
- •Примеры расчетов
- •3 Гидродинамика
- •3.1 Лабораторное занятие «измерение расхода жидкости» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •3.2 Лабораторное занятие «Исследование режимов движения жидкости» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •3.3 Лабораторное занятие «Опытная иллюстраций уравнения бернулли» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •3.4 Лабораторное занятие «Определение коэффициентов, характеризующих гидравлическое трение»» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •3.5 Лабораторное занятие «Местные сопротивления» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •3.6 Практическое занятие «Расчет короткого трубопровода» Основные сведения
- •Основные расчетные зависимости и параметры
- •Пример расчета
- •3.7 Практическое занятие «Расчет разомкнутой водопроводной сети сельскохозяйственного водоснабжения» Основные сведения
- •Расчет главного направления
- •Расчет отвода
- •Пример расчета
- •3.8 Практическое занятие «Гидравлический удар» Основные сведения
- •Пример расчета
- •3.9 Лабораторное занятие «Истечение жидкости через отверстия и насадки»
- •Основные сведения
- •Истечение через малое круглое отверстие в тонкой стенке при
- •Постоянном напоре
- •Истечение через насадки при постоянном напоре
- •Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре
- •Порядок выполнения работы
- •4 Гидравлические машины
- •4.1 Лабораторное занятие «Конструкция и параметры динамических насосов» Центробежные насосы
- •Консольные насосы, тип к или км, гост 22247–76
- •Агрегаты электронасосные центробежные скважинные для воды типа эцв
- •Вихревые насосы типа вк или цвк
- •Центробежные насосы двухстороннего входа, типа д
- •Осевые насосы
- •4.2 Лабораторное занятие «Испытание центробежного насоса» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •4.3 Практическое занятие «Расчет насосной установки» Насосная установка и ее параметры
- •Подбор центробежных насосов
- •Пример подбора центробежного насоса
- •5 Сельскохозяйственное водоснабжение
- •5.1 Лабораторное занятие ««Трубопроводы, трубопроводная арматура. Систем водоснабжения» Трубопроводы
- •Виды соединений трубопроводов и арматуры
- •Гидравлическое испытание трубопроводов
- •Трубопроводная арматура
- •5.2 Лабораторное занятие «Гидравлическое испытание трубопроводов» Основные сведения
- •Порядок выполнения работы
- •5.3 Практическое занятие «Расчет сельскохозяйственного водоснабжения» Основные сведения
- •Пример расчета
- •6 Гидравлический привод
- •Выбор схемы циркуляции жидкости
- •Регулирование параметров рабочих органов (выходное звено)
- •Выбор гидродвигателей Гидродвигатели возвратно-поступательного движения (силовые гидроцилиндры)
- •Выбор гидромоторов и определение основных параметров
- •Определение параметров и выбор насоса
- •Совместная работа гидродвигателей и насосов
- •Гидравлический расчет трубопроводов и рвд
- •Расчет гидравлических потерь
- •Расчет мощности и кпд гидропривода
- •Контрольно-регулирующие, направляющие гидроаппараты и вспомогательные элементы. Назначение и классификация гидроаппаратов
- •Предохранительные клапаны
- •Расчет гидравлических клапанов
- •Редукционный клапан
- •Переливной клапан
- •Гидравлические распределители
- •Расчет распределителей
- •Дроссели и регуляторы потока
- •Расчет дросселей и дросселей-регуляторов расхода
- •Фильтры
- •Расчет фильтра
- •Гидробаки и кондиционеры
- •Расчет основных параметров гидробака
- •Теплообменники
- •Делители потока
- •7 Гидротранспорт в сельскохозяйственном производстве
- •7.1 Практическое занятие «Расчет гидротранспортной установки» Общие сведения
- •Классификация и основные параметры гидросмесей
- •Расчет гидротранспорта высоковязких сельскохозяйственных материалов
- •Пример расчета гидротранспортной установки
- •Приложения
- •Литература
- •Содержание
- •Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов практикум
- •220023, Г. Минск, пр. Независимости, 99, к. 2
Порядок выполнения работы
1. Ознакомится с лабораторной установкой и записать над таблицей 3.5: d — диаметр стеклянной трубки, ρ — плотность воды, mт — массу мерного сосуда.
2. Подготовить установку к работе: подать воду из сети и включить подсветку.
3. Установить ламинарный режим:
а) пустить подкрашенную жидкость;
б) установить в стеклянной трубке малый расход воды;
в) убедиться, что струйка подкрашенной жидкости прямая и в целях экономии выключить подачу окрашенной жидкости;
г) зарисовать наблюдавшийся вид струйки;
д) записать температуру воды t, ºС;
е) измерить mбр — общую массу жидкости и сосуда, а также время его наполнения t.
4. Установить переходный режим, провести аналогичные наблюдения, измерения и записи.
5. Установить турбулентный режим, произвести аналогичные наблюдения, измерения и записи.
6. Определить и записать в таблицу 3.5:
а) расход воды по формуле (3.2);
б) среднюю скорость потока по формуле (3.8);
в) определить кинематический коэффициент вязкости по приложению 4;
г) вычислить значения критерия Рейнольдса Rе по формуле (3.7);
д) определить режим движения по критерию Rе.
Таблица 3.5 —Таблица результатов измерений и расчетов d = , ρ = , mт =
№ п/п |
mбр |
mн |
t |
Q |
t, ºС |
υ |
Re |
Зарисовать вид окрашенной жидкости |
Наблюдаемый режим движения |
Режим движения жидкости по Re | |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3 Лабораторное занятие «Опытная иллюстраций уравнения бернулли» Основные сведения
Каждая движущаяся частица жидкости обладает механической (потенциальной и кинетической) энергией. Поскольку количество этой энергии зависит от величины самой частицы, то при гидравлических расчетах в целях удобства сопоставления результатов принято рассматривать механическую энергию частицы жидкости единичного веса, то есть энергию, приходящуюся на единицу силы тяжести, действующей на жидкость. Эту энергию называют удельной энергией, либо полным гидродинамическим напором H. Гидродинамический напор определяется как отношение механической анергии данной частицы к ее весу и, следовательно, размерность напора может быть представлена в единицах длины, например, в СИ: Дж/H = H·м/H = м.
Поэтому с точки зрения геометрических представлений полный гидродинамический напор Н представляет собой высоту, на которую может быть поднята частица жидкости. На графиках Н принято показывать в виде вертикального отрезка соответствующей длины.
Соотношение различных видов удельной механической энергии в среднем для частиц, проходящих путь между двумя поперечными сечениями слабодеформированного установившегося потока реальной жидкости (капельной), в гидравлике представляется уравнением Бернулли, которое выражает закон сохранения энергии, в уравнении индекс обозначает номер поперечного сечения потока, к которому относится рассматриваемая величина.
, (3.9)
или
Н1 = H2 + h1-2, (3.9, а)
где р — давление в центре тяжести соответствующего сечения;
γ — объемный вес жидкости;
υ — средняя скорость потока в соответствующем поперечном сечении;
g — ускорение силы тяжести;
α — коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориолиса), зависящий от формы эпюры скоростей потока. Кинетическая энергия всего потока жидкости в данном сечении, подсчитанная по значению средней скорости, оказывается меньше фактической, поэтому вводится поправочный коэффициент α. В равномерном потоке жидкости, двигающейся по круглым трубам, при ламинарном режиме — α = 2, а при турбулентном можно принимать в среднем α = 1,1.
Остальные обозначения величин, составляющих уравнение Бернулли, их физический и геометрический смысл, способ графического изображения показаны в таблице 3.6, а также на рисунке 3.4 и 3.5.
На графиках характерные напоры в каждом поперечном сечении показываются напорной Н = f1(L), пьезометрической Нп = f2(L) и геодезической z = f3(L) линиями. Для их построения по оси абсцисс откладывается расстояние L данного сечения от начального вдоль оси потока, а по оси ординат — соответствующие напоры (рисунок 3.5).
Изменение напора вдоль потока характеризуется уклоном:
а) гидравлический уклон (уклон трения):
; ; (3.10)
б) пьезометрический уклон:
; ; (3.11)
в) геометрический уклон (уклон геометрической оси потока)
; , (3.12)
где —угол оси потока к горизонту;
l — расстояние вдоль оси потока между соответствующими сечениями.
Взаимный переход потенциальной и кинетической энергии, который описывается уравнением Бернулли, проявляется в потоке, имеющем разные площади поперечных сечений.
Наиболее удобной установкой, позволяющей изучить распределение видов энергии в потоке жидкости, является расходомер Вентури (рисунок 3.4), относящийся к типу дросселирующих расходомеров.
В данном приборе границы потока изменяются плавно (угол конусности меньше 10º), поэтому уравнение Бернулли может быть применено к любым поперечным сечениям расходомера. Кроме того, этот прибор одновременно может быть использован по прямому назначению, то есть для измерения расхода.
В семи поперечных сечениях прибора подключены пьезометры, которые объединены на общем щите и снабжены шкалой, имеющей общее начало отсчета – нулевую линию, то есть плоскость сравнения. Отсчет по такой шкале, соответствующей уровню жидкости в пьезометре, дает непосредственно потенциальный напор Нп = z + р/γ, (таблица 3.6 и рисунок 3.4).
Пьезометры, подключенные к начальному большому сечению (сечение 1) и к наиболее узкому сечению (сечение 4) используются также для измерения расхода. Эти пьезометры снабжены дополнительными стеклянными трубками, отсчеты по которым обозначены соответственно и. Для удобства измерений дополнительные трубки установлены на краю щита отдельно от других пьезометров.
Рисунок 3.4 — Схема установки
Рисунок 3.5 — Графическое изображение уравнения Бернулли:
Н — напорная линия; Нп — пьезометрическая линия; z — геодезическая линия