- •1)Развитие гидравлики как наукиПрименение и значение гидравлики в современной технике, в лесной и деревообрабатывающей промышленности.
- •5) Гидростатическое давление и его свойства. Единицы измерения.
- •35) Закон Паскаля
- •26) Гидравлический удар в напорных трубопроводах и способы его предотвращения
- •6) Основное уравнение гидростатики. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости
- •7)Пьезометрическая высота и пьезометрический напор. Их геометрический и физический смысл.
- •14) Виды движения жидкости
- •9) Приборы для измерения давления
- •12) Плавание тел. Закон Архимеда
- •10) Силы давления жидкости на плоские поверхности. Определение точки приложения.
- •11) Силы давления жидкости на криволинейные поверхности. Определение точки приложения.
- •13) Остойчивость плавающих тел, полностью или частично погруженных в жидкость
- •20) Два режима движения жидкости. Критерий рейнольдца
- •21) Гидравлический расчет простых длинных трубопроводов
- •27) Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре
- •28 ) Истечение жидкости через насадКи. Типы насадков и их применение в технике.
- •29) Истечение жидкости при переменном напоре. Опорожнение сосудов
- •31) Центробежные насосы. Устройство и принцип действия
- •30) Характеристика центробежных насосов.
- •19) Равномерное движение жидкости в открытых руслах
- •18) Общие сведения о гидравлических потерях. Виды гидравлических потерь. Гидравлический уклон.
- •2 3) Местные гидравлические сопротивления
- •17) Уравнение бернулли для потока реальной жидкости Графическое изображение членов уравнения
- •24) Расчет гидравлически коротких трубопроводов. Особенности расчёта сифонов
14) Виды движения жидкости
В гидродинамике различают два основных вида движения жидкости: установившееся и неустановившееся. При установившемся "движении скорость течения и и давление р являются только функциями координат движущейся жидкой частицы, а именно:
и = /! (х, у, г); р = /2 (х, у, г).
Если «1 и pi постоянны в рассматриваемой точке 1, то в другой точке 2 движущегося- потока они будут иметь уже другие значения, соответственно «2 и рч. Установившееся движение жидкости можно наблюдать в трубах при Я = const, в каналах и реках при постоянных горизонтах воды, при вытекании из сосуда через отверстие при Н = == const и др. При неустановившемся движении для скоррсти и и давления р характерны функциональные зависимости:
u = fi(x, у, г, t); p = fz(x, у, z,t).
Неустановившееся движение жидкости — это, например, движение речного потока при весенних паводках, истечение жидкости из сосуда при переменном напоре и др. Установившееся движение может быть равномерным и неравномерным. Неравномерным движением жидкости называют такое установившееся движение, при котором при переходе частиц жидкости от одних точек к другим скорости и давления в этих точках изменяются. При неравномерном движении жидкости живое сечение, средняя скорость и давление изменяются по длине потока Неравномерное движение потока лучше всего можно наблюдать в стеклянной конической трубе круглого сечения. Равномерным называют движение, при котором частицы жидкости не изменяют своей скорости как при перемещении вдоль всего потока, так и при перемещении от одной точки к другой, от одного сечения потока к другому. Примером равномерного движения жидкости может служить движение потока в канале с постоянным живым -сечением или движение потока в трубе постоянного диаметра. По воздействию давления на поток движение жидкости делится на напорное и безнапорное. Напорным называют движение жидкости, осуществляемое под действием гидродинамического давления и силы тяжести и не имеющее свободной поверхности, т. е. огражденное по своему периметру стенками, например при движении жидкости в трубопроводе под давлением, создаваемым напорным баком- или насосом. Безнапорным называют движение жидкости, которое -происходит только под действием силы тяжести. Оно имеет сво,-бодную поверхность. Примером является движение жидкости в реках, каналах, а также в трубах при неполном их заполнении.
9) Приборы для измерения давления
Для измерения гидростатического давления широко применяют пьезометры, манометры и вакуумметры. Пьезометры. Пьезометр представляет собой стеклянную трубку диаметром не менее 10 мм. Так как в трубке появляется мениск, обусловленный поверхностным натяжением, искажающий отсчеты при измерении давлений, то обычно диаметры трубок rf^lO—15 мм Для измерения давления воды 0,1 МПа требуется трубка длиной 10 м, поэтому пьезометры применяются для измерения давления в десятые и сотые доли МПа, как пра^ вило, при проведении лабораторных исследований. Например, если для воды (см. рис. 8, б) пьезометр показывает ftp = 2,3 м, то манометрическое давление в точке, где установлен пьезометр, будет
Рм = pghp = 1 • 2,3 = 0,023 МПа.
Манометры. Эти приборы применяют для измерения давления больше 0,1 МПа. Манометры бывают жидкостные и механические. Жидкостные манометры дают наиболее высокую точность измерения, но могут измерять небольшие давления величиной до 0,3 МПа. Ртутные жидкостные манометры являются наиболее распространенными. Для измерения больших давлений служат механические манометры. Они компактны, просты по конструкции и удобны в употреблении, поэтому являются одними из самых распространенных в технике.Ртутный манометр (рис. 11, а) представляет собой U-образную стеклянную трубку. Нижнюю изогнутую часть трубки заполняют ртутью, причем один конец манометра присоединяют к резервуару, где необходимо измерить давление, а второй сообщается с атмосферой. Для нахождения давления в точке К пользуемся уравнением (37). Полагая, что в резервуаре находится жидкость с плотностью р, будем иметь
откуда манометрическое давление в точке К будет
(64)
Например, если /гр=1,35 м; /12 = 0, то манометрическое давление в точке К (см. рис. 11, а) будет
Существуют так называемые дифференциальные ртутные манометры, при помощи которых определяют разность давлений в двух заданных точках. Дифференциальные манометры дают точные измерения, особенно если разность давлений мала, а каждое из давлений имеет большую величину.
На рис. 11, б показан дифференциальный ртутный манометр, подключенный к двум трубам, заполненным жидкостью, имеющей плотность р. Разность давлений в точках А и В может быть определена по формуле
Механические манометры (рис. 11, в) измеряют давления до 2,5 МПа при латунной и выше 2,5 МПа при стальной трубке. Манометр имеет корпус 5, штуцер 6, серпообразную латунную (или стальную) трубку 4 с эллиптическим сечением приводного устройства 3, стрелку манометра 2 и шкалу /. Манометр ввинчивают штуцером в область, в которой нужно измерить давление. Жидкость под давлением поступает в штуцер 6, затем в серповидную трубку-пружину 4. Под давлением жидкости трубка 4 распрямляется, и конец ее при помощи приводного механизма приводит в движение стрелку, указывающую на шкале манометра величину измеряемого давления.» Так как перемещение свободного конца трубки 4 в некоторых пределах пропорционально давлению жидкости, передающемуся по трубке, то шкала манометра имеет одинаковые деления.
Трубчатые манометры общетехнического назначения имеют шкалу в пределах 0,05—1000 МПа, удовлетворяющую требованиям 2—2,5 классов точности.
Кроме механических трубчатых манометров, имеются мембранные манометры (рис. 11, г), где вместо трубчатой пружины поставлена мембрана 3. На мембрану 3 (металлическая гофрированная пластинка) из штуцера 4 передается давление жидкости, вследствие чего мембрана прогибается. Прогиб мембраны передается через поводок 2 и зубчатый сектор 1 на стрелку привода. Обычно мембранные манометры измеряют давление до 2,5 МПа.
Механические манометры имеют по сравнению с жидкостными манометрайи некоторые преимущества: портативность, универсальность, простоту устройства и эксплуатации, большой диапазон измеряемых давлений. Основным недостатком механических манометров является неустойчивость их показаний, вызываемых остаточными деформациями упругого элемента, изменением его упругих свойств, износом передаточного механизма от упругого элемента к стрелке манометра. Поэтому механические манометры нужно периодически проверять с целью определения поправок для компенсации отклонений в показаниях прибора.
Вакуумметры. Для измерений вакуума применяют вакуум-метрические трубки (см. рис. 9). Один конец такой трубки присоединен к сосуду, в -котором необходимо определить вакуум, а второй опущен-в жидкость, на свободной поверхности которой давление равно атмосферному. Под действием разности давлений жидкость поднимается на высоту 1гвак, зная которую, легко можно найти вакуумметрическое давление. Иногда величину вакуума измеряют в метрах водяного столба; вакуум в 0,1 МПа срответствует 10. м вод. ст.