И методические указания

Введение

Краткий очерк истории развития гидростатики, ее задачи. Гидростатика и экология. Основные понятия и определения. Физические величины и единицы их измерения.

Литература: 1, с.3-8; 2,с.2-6; 3 с. 3-10

Раздел1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ

Тема 1.1 Основные физические свойства жидкостей

Студент должен:

знать: основные физические свойства жидкостей, принцип действия

приборов для определения плотности и вязкости;

уметь: определять плотность и вязкость нефтепродуктов, пользоваться

ареометром и вискозиметром.

Основные физические свойства жидкостей. Устройство ареометров и вискозиметров, их типы. Принцип действия приборов для определения плотности и вязкости.

Практическое занятие №1

Литература 1,с.9-20; 2, с. 7-10; 3, с. 10-22; доп.1,с. 5-10

Методические указания

Изучение темы необходимо начать с вопроса о предмете «Основы гидростатики и гидродинамики» и его значении при решении инженерных задач в различных областях техники, в том числе нефтегазодобывающей промышленности, остановиться на истории развития гидростатики и роли русских и иностранных ученых в ее развитии.

Затем изучите физические свойства жидкостей. При рассмотрении их особое внимание нужно уделить вопросам размерностей основных показателей, которыми эти свойства характеризуются.

Для количественной оценки физико-механических свойств жидкости в гидростатике используются технические измерения ( кг, м, сек) и Международная система единиц (СИ).

В международной системе единиц (СИ) плотность измеряется в (кг/м³). Плотность воды при 4 ⁰С ρ_В = 1000 кг/м³.

Вязкость жидкости характеризуется динамическим коэффициентом и кинематическим коэффициентом вязкости.

Кинематический коэффициент вязкости представляет собой отношение динамического коэффициента вязкости к плотности жидкости:

ν = η

ρ

В международной системе единиц (СИ) динамический коэффициент имеет размерность:

|η| = Н*с

м²

так как 1Н = 1кг*м согласно определению единиц силы.

с²

Для связи между старыми единицами динамической вязкости Пуазами и новыми, можно пользоваться соотношениями:

1Н*с = 0,102 кг*с = 10 Пз, так как 1Н = 0,102 кг*с

м² м²

1 Пз = 0,102 кг*с = 0,1 Н*с

м² м²

Необходимо твердо усвоить, что несогласованность размерности ведет к грубым ошибкам в количественной оценке изучаемых явлений и характеристик.

Для упрощения исследований и обобщения выводов в гидростатике широко используется понятие идеальной и невязкой жидкости.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем состоит значение гидростатики для специалистов в области нефтяной, газовой и нефтегазодобывающей промышленности?

2. Перечислите основные физико – механические свойства жидкостей

3. Какая существует связь между плотностью, удельным весом жидкости и ускорением силы тяжести?

4. Что называется вязкостью жидкости?

5. Какая существует связь между динамическим и кинематическим коэффициентом вязкости?

Раздел 2. ГИДРОСТАТИКА

Тема 2.1 Давление и законы гидростатики

Студент должен:

знать: единицы измерения, свойства, виды гидростатического

давления основное уравнение гидростатики, приборы для

измерения давления.

уметь: определять давление в покоящейся жидкости и газе, давление

жидкости на плоские поверхности

Давление, виды и единицы измерения. Гидростатическое давление, его свойства. Основное уравнение гидростатики. Гидростатическое давление в покоящемся газе. Приборы для измерения давления. Расчеты давления применительно к пластовым условиям. Глубинные манометры.

Литература: 1,с. 23-32; 2,с. 12-18; 3, с. 22- 37; до.1,с.10-28

Методические указания

В этой теме прежде всего необходимо уяснить, какие силы могут действовать на покоящуюся жидкость. Затем усвоить понятие гидростатического давления в точке и его основные свойства.

В Международной системе (СИ) единиц измерения за единицу давления принято равномерное распределенное давление, при котором на 1м² приходится сила, равная 1 Ньютону, называемая Паскалем.

Па = 1 Н = 0,102 кгс = 0,102 мм вод.ст = 0,0075 мм рт.ст.

м² м²

Для усвоения единиц измерения давления и связи между ними полезно решить несколько задач на определение величины гидростатического давления, выражая эту величину в различных размерностях.

Важно знать основное уравнение гидростатики и иметь ясное представление о разнице между абсолютным и избыточным давлением.

Следует разобраться в понятии пьезометрической высоты и гидростатического напора. Необходимо знать, что для всех точек данного объема покоящейся жидкости гидростатический напор, относительно выбранной плоскости сравнения, есть величина постоянная.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое гидростатическое давление в данной точке?

2. Что называется абсолютным давлением, избыточным давлением и вакуумом?

3. Какими приборами можно измерить гидростатическое давление?

4. Что такое пьезометрическая высота и гидростатический напор?

5. В чем состоит зако

Тема 2.2 Силы давления

Студент должен:

знать: действие давления на различные стенки;

уметь: определять давление жидкости на криволинейные

поверхности, применять законы гидростатики для решения

практических задач.

Давление жидкости на плоские поверхности. Центр давления. Эпюры гидростатического давления. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Горизонтальная и вертикальная составляющие силы давления. Закон Архимеда. Простые гидравлические машины и устройства.

Практическое занятие №2

Литература: 1,с.35-42; 2,с.22-26; 3, с. 38 – 55

Методические указания

Прежде чем перейти к изучению вопроса о суммарном гидростатическом давлении на плоские стенки и цилиндрические поверхности, нужно усвоить методику построения эпюр гидростатического давления. Полезно рассмотреть несколько примеров построения эпюр давления на вертикальные и наклонные стенки. После этого следует разобрать два способа определения силы гидростатического давления на плоские стенки: аналитический и графический, понятие центра давления и способы его определения.

Для уяснения условий плавучести надо вспомнить закон Архимеда.

Полная сила давления на плоскую стенку равна произведению площади стенки на гидростатическое давление Р_С - в центре тяжести этой площади. Р_С – определяется через глубину погружения центра тяжести этой стенки под уровень жидкости. Точка приложения силы давления не совпадает с глубиной погружения центра тяжести, а находится в точке давления.

Для определения силы давления на криволинейную поверхность нужно

воспользоваться формулой:

__________

F= √ F_Г ² + F_В ²

где F_Г – горизонтальная составляющая, равная силе давления на

боковую плоскую стенку, которой является вертикальная

проекция смоченной горизонтальной поверхности ( F_Г = Р_СS);

F_В – вертикальная составляющая , определяемая как вес жидкости в

объеме тела давления ( F_В = ρgV_т.д. )

К простым гидравлическим машинам относятся: гидравлический пресс, гидравлический домкрат, гидравлический аккумулятор, гидравлический мультипликатор и т. д. Они используются для создания больших сил давления при помощи жидкости. Их работа основана на применении закона Паскаля.

Вопросы для самоконтроля

1. Как определить величину силы гидростатического давления на плоскую стенку?

2. Что такое центр давления и как его определить?

3. Как определить величину, направление и точку приложения силы гидростатического давления на криволинейную поверхность?

4. Что такое остойчивость плавающего тела? Метацентр и метацентрическая высота?

5. В чем состоит сущность закона Архимеда?

6. На чем основана работа гидравлических машин?

Раздел 3. ГИДРОДИНАМИКА

Тема 3.1 Основы гидродинамики и уравнения движения жидкости

Студент должен:

знать: основные понятия, определения, уравнения гидродинамики;

геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли,

уметь: применять уравнения расхода, неразрывности

потока, Бернулли

Задачи, основные понятия и определения гидродинамики. Гидравлические элементы потока. Расход и средняя скорость. Уравнения расхода и неразрывности потока. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости. Энергетический и геометрический смысл уравнения Бернулли. Примеры практического применения уравнений гидродинамики. Измерение расхода и скорости. Мощность потока и мощность насоса. Принцип действия гидравлических машин.

Лабораторная работа №1, №2, №3, №4

Практическое занятие №3

Литература: 1,с. 43-56; 2, с.28-34; 3, с. 55- 83;доп.1.с, 29-40

Методические указания

Изучение этого раздела следует начинать с понятия гидродинамического давления, скорости в точке внутри движущейся жидкости и видов движения.

Разобрать струйчатую модель движения жидкости. Ознакомиться с элементами движения: траектория, линия тока, элементарная струйка, поток.

Уяснить основные характеристики потока жидкости: живое сечение, смоченный периметр, гидравлический радиус, средняя скорость, расход.

Затем перейти к рассмотрению основных уравнений гидродинамики – неразрывности и уравнения Бернулли.

Уравнение постоянства расхода:

υ₁s₁= υ₂s₂

где υ – средняя скорость м/с

s – площадь живого сечения соответственно в 1 –м и 2 –м сечениях

Самым важным уравнением в гидродинамике, применяемым в технической практике, является уравнение Бернулли:

z₁ + Р₁ + υ₁² = z₂ + Р₂ + υ₂² + h_1-2

ρg 2g ρg 2g

где z – геометрический напор – возвышение рассматриваемой точки

( точка с давлением Р) данного живого сечения над произвольно

выбранной горизонтальной плоскостью сравнения ОО;

Р - пьезометрический напор, за счет давления в живом сечении Р,

ρg способного поднять ее на данную высоту ( запас потенциальной

энергии);

υ² - скоростной напор, возвышение уровня в трубке Пито, нижний

ρg открытый конец которой загнут против течения, над уровнем

пьезометра; мера воздействия на поток силы инерции; удельная

кинетическая энергия; высота взлета струи, выпущенной вертикально

вверх со скоростью υ;

h_1-2 - потерянный напор; понижение напорной линии энергии (за счет потерь

энергии) на участке между сечениями 1 и 2, для которых составляется

уравнение Бернулли, перешедшей в тепловую, вследствие работы сил

трения;

Уравнение Бернулли лежит в основе всей гидродинамики и позволяет решать самые разнообразные практические задачи, поэтому его изучению следует обратить особое внимание.

Необходимо четко уяснить:

а) геометрический и энергетический смысл

уравнения;

б) принцип графического изображения

(струйчатость, медленная изменяемость

движения и т.д.)

Изучение уравнения Бернулли нужно начать с рассмотрения простейшего случая движения элементарной струйки идеальной жидкости, разобраться в выводе этого уравнения из закона кинетической энергии. Затем перейти к рассмотрению уравнения Бернулли для струйки

Рис.1 реальной жидкости.

При изучении уравнения Бернулли для целого потока реальной жидкости надо обратить внимание на условия применения этого уравнения и на физический смысл коэффициента неравномерности распределения скоростей «α » по его живому сечению.

Важно усвоить понятие пьезометрической и напорной линии, а также пьезометрического и гидравлического уклонов.

Уравнение Бернулли надо не только хорошо знать, понимать, но и уметь им пользоваться для решения практических задач, уметь составить его для различных конкретных случаев, что достигается только практикой.

Работая с уравнением Бернулли, полезно руководствоваться следующими указаниями:

1. Уравнение Бернулли составляется для 2-х сечений, то есть нормальных к направлению скорости течения. Эти сечения должны располагаться на прямолинейных участках потока.

2. Одно из этих сечений следует брать там, где требуется определить или Р, или υ, другое сечение рекомендуется брать там, где Р и υ – известны.

3. Нумеровать расчетное сечение следует так, чтобы жидкость двигалась от 1-го ко 2-му сечению, в противном случае знак должен быть изменен на обратный.

4. Горизонтальную плоскость сравнения желательно совмещать по высоте с тем из двух расчетных сечений, которое располагается ниже. Тогда один из «z » выпадает из уравнения, а второй - будет величиной положительной.

5. Последняя составляющая уравнения должна учитывать все потери напора между расчетными сечениями ( линейные и местные).

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое установившееся и неустановившееся движение жидкости?

2. Что такое линия тока и элементарная струйка?

3. Дайте определение и назовите размерность следующих гидравлических величин и характеристик: площади поперечного сечения, смоченного периметра, гидравлического радиуса, расхода воды.

4. Что такое местная скорость и средняя скорость по живому сечению?

5. В чем заключается различие между уравнениями Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости и для потока?

6. В чем состоит геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли?

7. При каких условиях применимо уравнение Бернулли для потока?

8. Что такое пьезометрический уклон и гидравлический уклон? Может ли гидравлический уклон быть отрицательным?

Тема 3.2 Гидравлические сопротивления

Студент должен:

знать: методику определения линейных, местных и суммарных потерь

напора ( давления) при различных режимах движения;

уметь: определять потери напора (давления).

Режимы движения жидкости. Число Рейнольдса. Общие уравнения для определения потери напора при равномерном движении. Распределение скоростей при ламинарном и турбулентном режимах по живому сечению потока. Влияние различных факторов на коэффициент λ. График зависимости

λ = f ( ε, Re ). Формула для определения коэффициента λ. Потеря напора в трубах некруглого сечения. Местное сопротивление. Коэффициенты местных сопротивлений. Сложение потерь напора. Возможные способы снижения потерь напора в трубах. Сопротивление при обтекании тел. Движение твердых тел в восходящем потоке жидкости.

Лабораторная работа №5, №6, №7, №8, №9, №10

Практическое занятие №4

Литература: 1, с. 57- 80; 2,с.36-43; 3, с. 83 – 125

Методические указания

В этой теме необходимо разобрать основное уравнение равномерного движения жидкости и формулу Шези. Затем перейти к изучению гидравлических сопротивлений, встречающихся при движении жидкости.

Так как гидравлические сопротивления в значительной мере зависят от режима движения жидкости, то изучение их целесообразно начать с ознакомления с ламинарным и турбулентным режимами движения.

Нужно отчетливо представлять себе физический смысл числа Рейнольдса, знать критерии числа Рейнольдса - Rе, который дает возможность практически установить переход ламинарного режима в турбулентный, разбираться в зависимостях между потерей напора и средней скоростью течения жидкости при ламинарном и турбулентном режимах. Останавливаясь на вопросе определения численной величины потерь по длине при турбулентном режиме движения жидкости, очень важно понять деление сопротивлений на области (зоны) – гладкостенную, шероховатую (доквадратичную) или переходную и вполне шероховатую ( квадратичную).

Здесь необходимо не только установить границы каждой из них, но и уяснить принцип построения формул для определения коэффициента трения по каждой зоне сопротивления.

При изучении потерь напора на преодоление местных сопротивлений следует знать причины, вызывающие местные потери напора и усвоить общую зависимость для этих потерь.

Необходимо ознакомиться с определением общего потерянного напора в трубах и коэффициента сопротивления системы.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите виды гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкости.

2. В чем состоит основное отличие турбулентного течения от ламинарного?

3. Назовите известные вам из практики примеры ламинарного и турбулентного режимов движения жидкости?

4. Что такое число Рейнольдса? Напишите аналитическое выражение для определения числа Rе для потока в трубе круглого сечения?

5. Что такое относительная и абсолютная шероховатость?

6. Как определить потерю напора при ламинарном режиме в трубах?

7. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном режиме и по каким формулам можно его найти?

8. Какие вам известны зоны (области) сопротивлений при турбулентном режиме движения жидкости?

9. Напишите формулу Шези и объясните все входящие в нее величины.

10. Какие сопротивления называются местными? По каким формулам можно найти их величину?

Тема 3.3 Движение жидкости в трубопроводах

Студент должен:

знать: классификацию и методику расчета различных типов

трубопроводов, основы расчета насосной установки и

гидравлического удара;

уметь: производить расчеты простых и сложных трубопроводов с

построением их характеристик; определять напор, полезную

мощность насоса; рассчитывать всасывающую линию насоса,

сифонные трубопровод, гидравлический удар;

Назначение и классификация трубопроводов. Основные формулы для расчета трубопроводов. Основные задачи при проектировании и расчете трубопроводов. Расчет простого и сложного трубопровода. Графоаналитические методы расчета. Трубопроводы, работающие под вакуумом. Неустановившееся движение несжимаемой жидкости. Гидравлический удар в трубах.

Роль гидродинамики в нефтегазовом деле. Магистральные нефтепродуктопроводы, расчет их пропускной способности по нефти и газу. Нефтесборные коллекторы. Основы расчета. Сосуды, работающие под давлением, их пропускная способность.

Практическое занятие № 5

Литература: 1,с. 80-90; 2,с. 44-47;3,с. 126 – 158; доп.1,с.40-50

Методические указания

Изучение данной темы следует начать с назначения и классификации трубопроводов по признакам:

а) режима работы (постоянный или временный расход)

б) соотношение между величинами потерь напора по длине на трение и на преодоление местных сопротивлений

в) конструктивным (материал стенок трубопроводов и их состояние)

г) рода жидкости, протекающей в трубе

Важно уяснить, что из всего разнообразия трубопроводов, их гидравлический расчет может быть сведен к трем принципиальным схемам:

1. Расчет простого короткого трубопровода при постоянном расходе, когда детально учитываются сопротивления по длине, местные сопротивления и величина скоростного напора.

2. Расчет простого длинного трубопровода при постоянном расходе, когда точно учитываются сопротивления по длине, а величина местных сопротивлений определяется приближенно ( в процентах от потерь напора по длине 5-15%).

3. расчет простого длинного трубопровода с транзитным и равномерно распределенным путевым расходом.

Для первых двух систем трубопровода необходимо усвоить:

а) вывод расчетной зависимости для общего случая турбулентного движения жидкости (независимо от зон сопротивлений)

б) преобразование этой зависимости введением расходной характеристики для квадратичной зоны сопротивлений

Таким преобразованием формула проводится к виду, удобному для технических расчетов.

Для третьей схемы трубопроводов нужно рассмотреть вопрос определения расчетного расхода.

Дальше следует сосредоточить внимание на разборе приемов применения полученных зависимостей к более сложным схемам трубопровода, а также на расчете трубопроводов при движении в них жидкостей, отличных от воды.

Надо научиться пользоваться специальными таблицами и номограммами, в которых даны значения гидравлических уклонов в зависимости от величины расхода для стандартных размеров сечения трубопроводов. Они упрощают и ускоряют расчеты. Детально рассмотрите явление гидравлического удара в трубопроводе постоянного сечения большой длины.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие трубопроводы принято называть короткими и длинными? Примеры коротких трубопроводов

2. В чем заключаются особенности расчета сифона?

3. Что называется коэффициентом сопротивления системы?

4. Что такое расходная характеристика и как она определяется? Какова ее размерность?

5. Как учитываются местные потери напора при расчете длинных трубопроводов?

6. Чему равна общая потеря напора на трение при последовательном соединении труб?

7. Какими гидравлическими особенностями характеризуется параллельное соединение труб?

8. Как определяется расчетный расход трубопровода при подаче по нему транзисторного и путевого расходов?

9. Как рассчитывается разомкнутая сеть трубопровода?

10. При каких условиях в трубопроводе возникает гидравлический удар?

11. Как определяется повышение давления при гидравлическом ударе?

Тема 3.4 Истечение жидкости из отверстий и насадков

Студент должен:

знать: законы истечения, назначение и типы насадков;

уметь: определять скорость, расход, время истечения жидкости из

отверстий и насадков, давление струи жидкости на преграду.

Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке. Истечение жидкости при переменном напоре. Истечение жидкости под уровень. Истечение жидкости из насадков. Влияние числа Рейнольдса на истечение жидкости. Давление струи жидкости на преграду. Практическое применение насадков.

Лабораторная работа № 11

Практическое занятие № 6

Литература: 1,с. 91-99; 2,с. 47-53; 3, с. 159 -180; доп.1,с.64-80

Методические указания

При изучении каждого типа пропускных отверстий (отверстие в тонкой стенке, насадки) необходимо вначале рассмотреть классификацию их, а затем уже расчетные формулы для определения скорости истечения и расхода. При выводе указанных расчетных формул используются основные уравнения гидродинамики: уравнение Бернулли и уравнение неразрывности потока, причем учитываются потери напора (местные).

Важно уяснить по каждому типу пропускных отверстий методику определения величин коэффициентов: сопротивления, сжатия, струи, скорости и расхода, без численных значений которых нельзя выполнить технический расчет.

Для насадков надо усвоить расчет гидродинамического давления в сжатом сечении, обратить внимание на предельное значение напора, выше которого насадок перестает работать.

Следует уяснить причины увеличения расхода, при истечении из насадка, по сравнению с отверстием в тонкой стенке с той же площадью сечения.

Для рассмотрения истечения под переменным уровнем (напором), нужно сравнить время, которое необходимо для вытекания одного и того же объема жидкости под переменным напором и при постоянном напоре.

Для истечения через отверстие с острой кромкой и с насадком характерно отсутствие значительных потерь по длине и относительное постоянство для каждого насадка коэффициентов местного сопротивления, а отсюда скорости φ и расхода μ.

При этом уравнение Бернулли для скорости истечения приводится к очень простой формуле:

_____

υ = φ√ 2g Н

где Н – действующий напор, в общем случае равен:

Н = h + Р₁ – Р₂ + υ₀²

ρg 2g

где Р₁ – Р₂ – разность давлений внутри и снаружи

h – разность ординат точек, в которых известны давления Р₁ и Р₂

υ₀- скорость подхода к отверстию в том живом сечении, давление в

котором равно Р₁.

Относительное постоянство коэффициентов скорости – φ, расхода – μ, сопротивления – ξ, сжатия – ε позволяет с успехом пользоваться отверстиями с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода, чем и вызван в основном интерес к вопросам истечения. В заключении следует познакомиться с силой реакции струи; с причинами ее возникновения, а также с воздействием струи с неподвижными и подвижными поверхностями.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими признаками характеризуется истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке сосуда?

2. При каких условиях короткую трубу можно рассматривать как внешнюю цилиндрическую насадку?

3. Напишите формулы скорости и расхода для истечения жидкости из отверстия и через насадки.

4. Объясните причину образования вакуума, пользуясь уравнением Бернулли, при истечении жидкости через внешний йилиндрический насадок.

5. Как связаны между собой коэффициенты скорости, сжатия, расхода и сопротивления?

6. Как изменится расход и скорость при истечении жидкости через внешний цилиндрический насадок по сравнению с истечением из малого круглого отверстия того же сечения в тонкой стенке сосуда?

7. Какая форма насадка обеспечивает наибольший расход при заданной величине отверстия в стенке сосуда?

8. Какое оказывает влияние напор на величину коэффициента расхода μ при истечении через цилиндрические насадки?

9. как рассчитываются затопленные отверстия и насадки?

Тема 3.5 Движение жидкости в пористой среде

Студент должен:

знать: законы фильтрации, основы расчета простейших случаев

фильтрации жидкости и газа;

уметь: выполнять простейшие расчеты фильтрации жидкости и

газа, применяя справочную литературу;

Основные понятия и определения. Основной закон фильтрации и границы его применения. Простейший случай установившейся напорной фильтрации несжимаемой жидкости. Плоско – прямолинейная и плоско- радиальная фильтрация газа.

Практическое занятие №7

Литература: 2,с.54-57; 3, с.181 -195; доп.1,с.90-95

Методические указания

При изучении темы обратите внимание, что движение через пористую среду называют фильтрацией. Необходимо знать такие определения и величины, как коэффициент пористости – m, коэффициент просветности – n, истинная скорость движения жидкости, скорость фильтрации.

Основным законом фильтрации является закон Дарси, в который входит коэффициент фильтрации k_Ф. Он зависит от свойств породы жидкости и используется для расчетов фильтрации 1 – фазных жидкостей. При фильтрации многофазных жидкостей используют коэффициент проницаемости – k. Необходимо знать взаимосвязь этих коэффициентов и единицы их измерения.

При рассмотрении простейших случаев фильтрации необходимо иметь понятие параллельно – прямолинейной фильтрации и плоско – радиальной фильтрации жидкости и газа, знать формулы для определения дебита, скорости фильтрации, законы распределения давления по пласту, что такое депрессия, знать формулу Дюпюи.

Вопросы для самоконтроля

1. Перечислите простейшие случаи фильтрации несжимаемой жидкости и газа.

2. Дайте определение коэффициента фильтрации.

3. Сформулируйте основные законы фильтрации.

4. Что такое коэффициент фильтрации?

5. Безнапорное и напорное движение жидкости в пористой среде.

Тема 3.6 Неньютоновские жидкости

Студент должен:

знать: классификацию и свойства неньютоновских жидкостей, основы

гидравлического расчета при движении вязко-пластичных

жидкостей;

уметь: определять потери напора (давления), скорости и расход при

движении неньютоновских жидкостей.

Общие понятия и классификация неньютоновских жидкостей. Вязко-пластичные жидкости и их свойства. Движение вязко-пластичных жидкостей в трубах. Неньютоновские жидкости, применяемые в бурении и эксплуатации скважин. Дисперсные среды.

Практическое занятие №8

Литература: 2,с. 57-61; 3, с. 196 -206; доп.1,с.95-100

Методические указания

Особенностью, отличающей глинистый раствор от других жидкостей, является наличие напряжения сдвига.

Условием движения глинистого раствора является уравнение:

Р₁ – Р₂ = 4τ₀ℓ

α

для разности напоров в тех же сечениях:

Н = Н₁ – Н₂ = 4τ₀ℓ = 4τ₀ℓ

ρgα γα

где τ₀ – начальное напряжение сдвига

Тогда жидкость в трубе будет двигаться

Кроме того, движение для глинистого раствора может быть охарактеризовано тремя режимами, а не двумя рассмотренными ранее.

Следует внимательно рассмотреть и понять условия, при которых происходит вынос разбуренной породы на поверхность.

Обратите особое внимание на размерность в расчетных формулах.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими свойствами обладают глинистые растворы?

2. Какой вид принимает формула напряжения внутреннего трения для глинистых растворов?

3. Какие силы действуют на частицу разбуренной породы в восходящем потоке глинистого раствора? Напишите уравнение равновесия и поясните входящие в него составляющие.

4. Чем характеризуется структурный режим движения? Нарисуйте схему распределения скоростей и объясните ее.

5. Напишите выражение обобщенного числа Рейнольдса, установленного Е.З.Рабиновичем и поясните входящие в него составляющие.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

3.1 ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Номер темы	Номер и наименование работы	Количество аудиторных часов
	По специальности
3.1	1.Изучение методов определения расхода воды: сравнение ручного и полуавтоматического способа 2. Иллюстрация уравнения Бернулли, диаграмма напоров 3. Определение напорных характеристик насосов. Исследование характеристик насосов при параллельном и последовательном соединении 4. Тарировка расходомера с электронным выходным сигналом
3.2	1. Изучение режима течения жидкости: визуализация ламинарного и турбулентного режимов 2. Исследование характеристик трубопроводов при различных режимах течения от ламинарного до турбулентного в круглой трубе и потерь напора 3. Исследование потерь давления ( напора) при течении через местное сопротивление в виде резкого расширения-сужения потока. Определение коэффициента гидравлического сопротивления 4Исследование потерь давления (напора) при течении через местное сопротивление в виде диафрагмы. Определение коэффициента гидравлического сопротивления 4. Исследование потерь давления (напор) при течении через местное сопротивление в виде задвижки. Определение коэффициента гидравлического сопротивления 5. Исследование гидравлических сопротивлений промышленных элементов водопроводных систем: тройник, отвод
3.4	1. Изучение силового воздействия незатопленной струи на механическую преграду
	Всего:

3.2. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

Номер темы	Номер и наименование работы	Количество аудиторных часов
	По специальности
1.1	Решение задач на основные физические свойства жидкостей
2.2	Решение задач на законы гидростатики
3.1	Применение уравнений гидродинамики при решении задач
3.2	Решение задач на определение потерь (давления)
3.3	Расчет простого и сложного трубопровода. Основное расчетное уравнение простого трубопровода. Характеристика трубопровода. Последовательное и параллельное соединения трубопроводов.
3.4	Решение задач на истечение жидкости из насадков, истечение жидкости под уровень, истечение жидкости при переменном напоре, истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке.
3.5	Решение задач на основной закон фильтрации
3.6	Решение задач на движение вязко-пластичных жидкостей в трубах
	Всего: