1. Свойства жидкости

Плотностью жидкости называют массу жидкости заключенную в единице объема. Ρ=

Сжимаемость характеризуется коэффицентом объемного сжатия (β_v= )- изменение объема жидкости при изменении давления на 1Па

Температурное расширение характеризуется коэффицентом температурного расширения

β_t= – изменение обьема жидкости при изменении температуры на 1 градус

давление насыщенных паров давление, при котором пары жидкости находятся в термодинамическом равновесии с жидкостью, и число молекул, переходящих из жидкости в пар, равно числу молекул, совершающих обратный переход.

Вязкость свойство жидкости воспринимать касательные усилия (силы трения). Или способность жидкости сопротивляться движению.

Поверхностное натяжение способность жидкости создавать на свободной поверхности слой из взаимо притягивающихся молекул.

2) Гидравлическое давление и его свойства

Гидравлическое давление – сила, действующая на единицу площади.

Свойства гидростатического давления: Давление направлено по внутренней нормали к площадке, на которую действует, а величина его в данной точке не зависит от направления.

3) Основное уравнение гидростатики. Закон Паскаля. Машины и приборы, работающие на законах гидростатики.

Основное уравнение гидростатики p= p₀+ ρgh

Закон Паскаля давление, производимое внешними силами в любой точке жидкости, передается жидкостью во всех направлениях без изменения.

Машины и приборы, работающие на законах гидростатики: гидравлический пресс, гидравлический домкрат, гидравлический аккумулятор, гидравлический мультипликатор.

4) Давление жидкости на плоскую стенку (вывод). Центр давления. Гидростатический парадокс

Давление жидкости на плоскую стенку сила давления жидкости на плоскую поверхность равна произведению площади смоченной части поверхности на результирующее давление в центре её тяжести.

Центр давления точка приложения силы давления жидкости на плоскую поверхность.

Гидростатический парадокс сила давления на дно не зависит от формы и объема сосуда. Она зависит только от площади дна и высоты жидкости в сосуде

5) Давление жидкости на криволинейную стенку. Горизонтальная и вертикальная составляющая силы давления.

Горизонтальная составляющая результирующей силы давления жидкости на криволинейную поверхность равна произведению площади вертикальной проекции этой поверхности на результирующее давление в центре её тяжести. Вертикальная составляющая результирующей силы давления жидкости на криволинейную поверхность равна весу жидкости в объеме тела давления.

6) Эпюры гидростатического давления, их применение для определения силы давления на стенку и точки её приложения

Эпюра- линейная зависимость между p иh.

По эпюре можно определить как величину результирующей силы, так и точку её приложения.

7) Вывод закона Архимеда. Практическое применение.

На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая (Архимедова) сила, равная весу жидкости в объеме погруженной части тела.

Этот закон применяется в нефтяной промышленности, в виде поплавков- сепараторов, разделяющих выходящую из скважины эмульсию на нефть и воду. Один из которых плавает на поверхности нефти, а второй находится на границе раздела нефть- вода.

8) основные понятия и определения гидродинамики

Поле скоростей- картина распределения скоростей в жидкости в каждый момент времени.

Поле давлений- картина распределения давлений в жидкости в каждый момент времени.

Гидродинамическое давление- сила взаимодействия между частицами жидкости, отнесенная к единице площади.

Установившееся давление - если поле скоростей и давлений не изменяются в пространстве.

9) Гидравлические элементы потока. расход потока и понятие (V). Уравнение неразрывности потока жидкости.

Гидравлические элементы:

Живое сечение- площадь сечения, перпендикулярного к линии тока.

Гидравлический радиус- отношение площади живого сечения к смоченному периметру.

расход потока- это количество жидкости, протекающее через живое сечение за единицу времени.

понятие (V)-средняя скорость- фиктивная скорость, с которой должны двигаться все частицы для того, чтобы расход был равен расходу, получаемому при использовании реальных скоростей.

Уравнение неразрывности- Q=vs=const

10) Вывод уравнения Бернулли для идеальной струйки. Полный напор.

Z+ + =const

Полный напор- общий запас механической энергии, находящейся в единице силы тяжести жидкости, проходящее через живое сечение за единицу времени, относительно плоскости сравнения.

11) Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

(Z₁+ + )-( Z₂+ + )= h_1-2

12) использование уравнения Бернулли для решения практических задач. Порядок решения задач.

Уравнение Бернулли используют при определения сечения на трассе трубопровода, в котором давление снижается до минимального допустимого значения данной жидкости. В этом месте устанавливают насосы.

13) Энергетический и геометрический смысл уравнения Бернулли

Полный напор равен сумме: потенциального напора(потенциальной энергии) находящейся в живом сечении, потенциальной энергии еденицы силы тяжести(геометрического напора) за счет её поднятия над плоскостью сравнения, и потенциальной энергии за счет давления в живом сечении, способного поднять его на высоту(пьезометрический напор).

14) Приборы для измерения скорости и расхода жидкости, применяемые в нефтяной промышленности.

Расходомеры: ротаметр- расходомер постоянного перепада давлений.

Расходомер Вентури, дроссельные расходомеры- переменного перепада давлений.

Для измерения скорости используют трубку Прандтля и трубку Пито.

15) Явление дросселирования и его практическое применение.

Дросселирование- резкое уменьшение сечения потока, вызывающее столь же резкое возрастание его скорости и падение давления.

Дросселирование применяют в расходомере с диафрагмой. Так же на принципе дросселирования работают ограничители дебита скважин, в виде сменных диафрагм, которые крепятся к патрубку.

16) Вывод формулы Дарси- Вейсбаха, её анализ.

H_тр =

На потери напора, помимо скорости, влияют и другие факторы: вязкость, форма и размеры живого сечения, состояние стенок. Поэтому коэффицент 𝝀 ставят в косвенную зависомость от этих факторов.

17) Коэффицент гидравлического сопротивления и его определение при различных течениях жидкости.

При ламинарном режиме в круглых трубах применяют формулу

При турбулентном режиме:

если Re_кр<Re<10(d/𝛥) то 𝝀= 0,316/Re^0,25

если 10(d/𝛥)<Re<500(d/𝛥) то 𝝀= 0,11( + )^0,25

если Re>500(d/𝛥) то 𝝀=0,11( )^0,25

Формулу 𝝀= 0,11( + )^0,25 можно считать универсальной для всей турбулентной области.

18) Местные сопротивления, определения потерь напора на них.

Местные сопротивления- это разного рода конструктивные вставки.

Потери напора на местных сопротивлениях определяют по формуле Вейсбаха h_м.п.=ζ

P_м.п.=

19) Порядок определения коэффициента гидравлического сопротивления в цилиндрической трубе.

1) определить режим течения.

2) Если режим ламинарный, то рассчитать 𝝀 по формуле 𝝀= 64⁄Re

3) Если режим течения турбулентный, то определяют границы зон.

4) После нахождения границ зон определяют 𝝀 по формулам.

20) Определение общих потерь напора в трубах. Коэффицент сопротивления системы. Эквивалентная длина.

Общие потери напора- это арифметическая сумма потерь всех видов. h_1-2= h_тр+∑h_м.п.

Коэффицент сопротивления системы- это коэффицент сопротивления, одинаковый на всем протяжении всей системы.

Эквивалентная длина- соответствует всем местным сопротивлениям.

21) пути снижения потерь напора в трубопроводе.

Уменьшить вязкость жидкости и увеличить диаметр трубы, уменьшить шероховатость путем более качественной обработки труб.

22) шероховатость стенок труб, её влияние на потери напора.

Шероховатость характеризуется величиной и формой различных выступов и неровностей, имеющихся на стенках.

Если шероховатость будет больше ламинарного подслоя, то шероховатость будет оказывать существенное влияние на потерю энергии, и, следственно, напора.

23) определение потерь напора в некруглых трубах.

Для определения потерь напора в трубах некруглого сечения используют формулу Дарси- Вейсбаха, заменяя диаметр на гидравлический радиус h_тр=𝝀 так же необходимо выразить Re как Re= v4r/𝝂

24) Режимы движения жидкости в трубопроводах, число Рейнольдса и его значение в гидравлике.

Жидкость может двигаться в двух режимах: в ламинарном(Re<2300) когда жидкость движется слоями, не перемешиваясь в поперечном сечении, и турбулентном(Re>2300) когда слои жидкости движутся хаотически, перемешиваясь в поперечном сечении.

Число Рейнольдса - это безразмерный показатель, характеризующий режим течения жидкости, учитывающий влияние скорости, плотности, вязкости жидкости, и диаметра трубопровода.

Re=vdρ/η Re=vd/ν Re= v4R/ν