Основні поняття гідравліки

Гідродинаміка– вивчає закони …____ _________________________________________________________

Гідростатика -вивчає закони рівноваги рідин і їхню дію на обмежувальні стінки

Краплинні рідини характеризуються великим опором стисканню і малим опором розтягуванню і дотичним зусиллям (вода, бензин, спирт)

Газоподібні рідини мають велику стискуванність, не чинятьопору ні розтягувальним, ні дотичним зусиллям і мають малу в’язкість

Пружність рідин характеризує коефіцієнт об’ємної стискуваності.

b_ст= dV/dp×V,(2.1)

де b_ст − коефіцієнт об’ємного стискування, 1/Па;

dV − відносна зміна об’єму, м³;

V− початковий об’єм, м³;

dp − збільшення тиску, Па.

Поверхневим натягомназивається величина, що дорівнює відношенню сили dF, яка діє на ділянці контуру поверхні рідини, до довжини dl цієї ділянки:

G_н = dF / dl, (2.2)

де G_н − коефіцієнт поверхневого натягу рідини, Н×м.

Капілярність це властивість рідини підніматися чи опускатися в каналах малого діаметру на певну висоту під дією сил поверхневого натягу.

Ідеальна рідина це рідина, що …____________________

__________________

Основи гідростатики. Закон Архімеда.

Основне рівняння гідростатики отримують із диференціальних рівнянь рівноваги рідини.

z+p/(rg) = const або

z₁+p₁/(rg) = z₂+p₂/(rg),(2.3.)

де, z- нівелірна висота;

p/(rg)-статичний або п’єзометричний тиск.

Основне рівняння гідростатики: для кожної точки рідини, яка знаходиться в стані спокою, сума нівелірної висоти і статичного напору постійна.

p₁ +rgz₁ = p₂+rgz₂ або

p₁ = p₂+rg(z₂-z₁) (2.4)

Закон Паскаля - тиск, створюваний у будь-якій точці рідини, що не стискується, передається однаково всім точкам її об’єму.

Закон Архімеда:Результуюча сила тиску рідини на занурене в неї тіло (архімедова сила) дорівнює вазі рідини в об’ємі зануреного в неї тіла і направлена по вертикалі знизу вгору:

F_A = r_р·g·V_T(2.5.)

де r_р -густина рідини, кг/м³;

V_T –об’єм тіла, м³.

Основи гідродинаміки.

Потік рідини - рух маси рідини між обмежувальними поверхнями. Рушійною силою є різниця тисків.

Переріз потоку рідини, перпендикулярний до його осі, називається живим або поперечним перерізом потоку.

Кількість речовини, що протікає за одиницю часу через живий переріз потоку, називається її витратою. Розрізняють витрату об’ємну і витрату масову.

Q = v_сер· S, (2.6.)

де Q − об’ємна витрата, м³/с;

v_сер − середня швидкість руху рідини, м/с;

S− живий переріз потоку, м².

М =r· v_сер·S,(2.7.)

де r - густина рідини, кг/м³.

Рівняння Бернуллі:для всіх поперечних перерізів сталого потоку ідеальної рідини величина гідродинамічного напору залишається незмінною.

z + p/rg + v²/2g= const, (2.8.)

де z − нівелірна висота, чи геометричний напір, м;

p/rg − п’єзометричний напір, м;

v²/2g − швидкісний, або динамічний, напір, м.

Розрахунок діаметрів трубопроводів:

Q = v_cepS = v_ceppd²/4,(2.9.)

де d − діаметр трубопроводу, м;

При витіканні рідини через отвори і насадки об’ємна витрата визначається за формулою:

Q = mS₀ ,(2.10.)

де m- коефіцієнт витрати;

S₀- площа перерізу отвору, м²;

H- рівень рідини, що не змінюється, м.

4.Гідравлічні машини (насоси)

Рис 2.1. Схема насосної установки

1 – нижній резервуар; 2 – насос; 3- верхній резервуар.

Рис. 2.2. Одноступінчастий горизонтальний відцентровий насос:

а - схема робочої камери; б - загальний вид насоса;

1 - камера насоса; 2 - лопатки робочого колеса; 3 – вал робочого колеса; 4 - нагнітальний патрубок;

5 -всмоктувальний патрубок

.

Рис. 2.3. Схема шестерних насосів:

а - із зовнішнім зчепленням: 1 - всмоктувальний патрубок;

2 - шестерні; 3 - нагнітальний патрубок; 4 - корпус насоса;

б - із внутрішнім зчепленням: 1 - всмоктувальний патрубок;

2 - ведена (внутрішня) шестерня; 3 - ведуча (зовнішня) шестерня;

4 - серпоподібний вкладиш; 5 - корпус насоса; 6 - нагнітальний патрубок.

Рис. 2.4. Схема шиберного роторного насоса:

1, 4, 8, 10 - висувні шибери (пластини); 2 - ротор; 3, 6, 11 - пази ротора; 5 - нагнітальний патрубок; 7 - корпус; 9 - смоктувальний патрубок.

Рис. 2.5. Поршневий насос одинарної дії

1 - всмоктувальний патрубок; 2 - всмоктувальний клапан;

3 - нагнітальний клапан; 4 - нагнітальний патрубок;

5 - циліндр; 6 – поршень

Рис. 2.6. Плунжерний насос подвійної дії:

1 - всмоктувальний патрубок; 2 - циліндр; 3, 6 - колектори;

4, 11 - всмоктувальні клапани; 5, 9 - нагнітальні клапани; 7 - нагнітальний патрубок; 8 - плунжер; 10 – шток

Рис. 2.7. Гвинтовий насос

1 - корпус насоса; 2 - циліндр; 3 - гвинт; 4 - шийка гвинта;

5 - всмоктувальний патрубок; 6 - нагнітальний патрубок

Рис. 2.8. Мембранний насос

1 - шток; 2 - камера насоса; 3 - мембрана;

4 - всмоктувальний патрубок; 5 - всмоктувальний клапан;

6 - нагнітальний клапан; 7 - нагнітальний патрубок

Рис. 2.9. Струменевий насос

1 - сопло; 2 - камера всмоктування; 3 - конфузор;

4 - дифузор; 5 - всмоктувальний патрубок

Контрольні питання і завдання

1. Що розуміють під реальною та ідеальною рідиною?

2. Якими властивостями володіє гідростатичний тиск?

3. Запишіть основне рівняння гідростатики.

4. Сформулюйте закон Архімеда.

5. Які Ви знаєте витрати розходу рідини?

6. Назвіть режими руху рідини.

7. Як записується рівняння Бернуллі для ідеальної і реальної рідини?

8. Які існують види гідравлічного опору руху рідини?

9. Назвіть основні параметри насосів.

10. Дайте характеристику будови основних типів насосів.

11. Описати принцип дії апаратів.

План

1.Характеристика і методи оцінки дисперсних систем

2.Характеристика процесу перемішування .

3.Характеристика процесу диспергування.

4.Характеристика процесу піноутворення та псевдозрідження.

5.Миття різних об’єктів. Фактори, що впливають на ефективність процесу.

6.Осадження матеріалів (під дією гравітаційного поля, відцентрових сил (центрифугування)).

7.Фільтрування матеріалів.

8.Мембранні методи розділення рідинних систем.

Рекомендовані джерела:

Основні: 1, 2, 3 ,4 , 7.

Додаткові: 2, 3, 5, 8, 9.

Міні-лексикон: диспергування, дисперсна система, гомогенізація, емульгування, коагуляція, коалесценція, перемішування, піноутворення, розпилення, осадження, центрифугування, фільтрування.

1. Характеристика і методи оцінки дисперсних систем

Рис. 3.1. Види неоднорідних гетерогенних систем

Укрупнення крапель або бульбашок шляхом їх злиття називають коалесценцією, а укрупнення твердих часточок внаслідок їх злипання – коагуляцією.

D = 1 / d_сер.,(3.1.)

деD - ступінь дисперсності, м^-1;

d_сер - середній розмір частинок дисперсної фази, м.

Таблиця 3.1