Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий
В.Б. Тишин
Учебное пособие
Рекомендовано Учебно-методическим объединением
по образованию в области технологии продуктов питания
и пищевой инженерии в качестве учебного пособия
для студентов высших учебных заведений, обучающихся
по специальностям 260601 «Машины и аппараты пищевых производств» и 260602 «Пищевая инженерия малых
предприятий» направления подготовки
дипломированного специалиста
655800 «Пищевая инженерия»
Санкт-Петербург
2006
УДК 532.54
ББК 30.123+36
Т47
Тишин В. Б.
Т47 Гидравлика: Учеб. пособие. – СПб.: СПбГУНиПТ, 2006. – 332 с.
ISBN 5-89565-128-3
Изложены основы курса «Гидравлика» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям 260601 «Машины и аппараты пищевых производств» и 260602 «Пищевая инженерия малых предприятий» направления подготовки дипломированных специалистов 655800 «Пищевая инженерия».
В соответствии с программой курса приведены важнейшие сведения о кинематике, статике, динамике идеальной и вязкой несжимаемых и сжимаемых жидкостей и газожидкостных смесей, а также о гидравлических машинах и устройствах, применяемых в пищевой промышленности для транспортировки жидких сред.
Даны примеры расчетов типовых прикладных задач, справочные сведения о свойствах некоторых пищевых продуктов и жидкостей, используемых в пищевых производствах.
УДК 532.54
ББК 30.123+36
Рецензенты
Кафедра «Машины и аппараты пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии (зав. кафедрой доктор техн. наук, проф. С. Т. Антипов)
Доктор техн. наук, проф. В. Д. Косой (Московский государственный университет прикладной биотехнологии)
Рекомендовано к изданию редакционно-издательским советом университета
ISBN 5-89565-128-3
Санкт-Петербургский государственный
университет низкотемпературных
и пищевых технологий, 2006
Тишин В.Б., 2006
75-летию Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий посвящается
Предисловие
Технология производства любого пищевого продукта обязательно связана с транспортировкой различного рода жидкостей и газов. Поэтому как инженеру-практику, так и научному работнику, занимающемуся исследованиями в области технологии производства пищевых продуктов и их аппаратурного оформления, приходится сталкиваться с расчетами, проектированием и эксплуатацией трубопроводных систем и машин для транспортировки жидкостей и газов. В этой связи настоящее учебное пособие рассчитано на студентов технических специальностей вузов пищевого профиля, занимающихся подготовкой инженеров, бакалавров, магистров, прежде всего по специальностям «Машины и аппараты пищевых производств» и «Пищевая инженерия малых предприятий». Учебное пособие будет полезно также для студентов технологических специальностей.
Основная задача видится в том, чтобы научить будущих специалистов производить гидравлические расчеты технологического оборудования и трубопроводных сетей, подбирать необходимые транспортирующие устройства, обеспечивающие надежное и устойчивое ведение технологического процесса. Следует иметь в виду еще одно важное обстоятельство. Часто курс «Гидравлика (техническая механика жидкостей и газов)» является составной частью курса «Процессы и аппараты пищевых производств», в котором кроме процесса переноса импульса изучаются процессы переноса теплоты и массы. Причем интенсивность последних двух процессов самым непосредственным образом зависит от интенсивности первого. Понять эту связь невозможно без глубокого изучения теоретических основ движения жидких сред, поэтому другой, не менее важной задачей будет изучение студентами основных законов статического и динамического равновесия жидкостей. Безусловно, эти законы являются общими и не зависят от того, в какой отрасли промышленности работает та или иная техника. Однако в каждой отрасли имеются свои особенности.
Отличительной чертой пищевой промышленности является разнообразие сложного и специфического оборудования, высокая требовательность к его стерильности, что диктует использование на современных производствах автоматических моющих систем с большой разветвленностью трубопроводов и применение для транспортировки пищевых жидкостей таких машин, которые не наносили бы вреда качеству готового продукта.
В пищевой промышленности приходится иметь дело не только с однофазными, но и многофазными средами, такими, как жидкость–газ (пар), жидкость–твердое, газ–твердое. Если по вопросам гидро- и пневмотранспорта имеются специальные учебные пособия, то учебная литература, в которой бы рассматривались закономерности движения газожидкостных систем, по сути дела, отсутствует. По этой причине в данном учебном пособии выделена отдельная глава «Гидродинамика двухфазных потоков», в которой основное внимание уделено движению газожидкостных смесей.
Структурно учебное пособие разделено на две части, включающие семь разделов. В первой части, состоящей из трех разделов, приводятся основные закономерности статического и динамического равновесия одно- и двухфазных потоков. Во второй части, включающей четыре раздела, рассматриваются гидравлические машины и устройства общего и специального назначения, применяемые в пищевой промышленности для транспортировки жидкостей. Для лучшего усвоения изучаемого материала в конце разделов и подразделов даются вопросы для самоконтроля и примеры решения типовых задач.
Объем рассматриваемых в пособии вопросов настолько велик и разнообразен, что невозможно в одной книге каждый из них рассмотреть подробно. Некоторые материалы носят чисто справочный характер. Поэтому автор счел необходимым привести расширенный список литературы, к которой при желании может обратиться читатель, чтобы пополнить свои знания в той или иной области науки о движении жидкостей и газов.
На собственном многолетнем опыте инженера, педагога и исследователя автор убедился в необходимости иметь под рукой не только расчетные формулы и уравнения, но и как можно более широкий справочный материал по физическим свойствам веществ, используемых так или иначе в пищевой промышленности. В этой связи в учебном пособии приведены справочные данные о физических свойствах различных пищевых продуктов и некоторых жидкостей, а также значения коэффициентов гидравлических потерь.
Автор выражает глубокую благодарность заведующему кафедрой «Гидравлика, сантехника, промстроительство» Московского государственного университета прикладной биотехнологии профессору В. Д. Косому, заведующему кафедрой «Машины и аппараты пищевых производств» Воронежской государственной технологической академии профессору С. Т. Антипову и заведующему кафедрой «Процессы и аппараты пищевых производств» Московского государственного университета пищевых производств профессору Ю. М. Плаксину за ценные советы и замечания, высказанные при рецензировании рукописи; сотрудникам Санкт-Петербургского государственного университета низкотемпературных и пищевых технологий – профессору кафедры «Техника мясных и молочных производств» Л. К. Николаеву, профессору кафедры «Процессы и аппараты пищевых производств» А. Г. Новоселову, Н. Е. Дюба и другим, оказавшим помощь в подготовке к изданию данного учебного пособия.