Гидравлика: учеб. пособие. (Ловкис)Купить книгу, доставка почтой, скачать бесплатно, читать онлайн, низкие цены со скидкой, ISBN 978-5-222-26137-8

Аннотация к книге "Гидравлика: учеб. пособие"
автор Ловкис

Гидравлика - одна из базовых инженерных дисциплин. В данном учебном пособии, рекомендованном УМО при Российском государственном аграрном университете - МСХА имени К. А. Тимирязева, рассмотрены общие вопросы теории гидростатики, гидродинамики (Раздел I), динамических и объемных гидромашин (насосы, гидравлический привод), водоснабжения (Раздел II). Отличительная особенность данного пособия - Раздел III, в котором приводятся решения гидравлических задач с помощью компьютерных технологий. К учебному пособию прилагаются инсталляционное программное обеспечение и примеры выполнения отдельных задач в среде ПК "МВТУ" в электронном виде, что делает пособие в определенной мере интерактивным (файлы *.mrj). Издание предназначено для подготовки бакалавров по направлению 35.03.06 "Агроинженерия", может также использоваться магистрантами, аспирантами и научными работниками. Материал учебного пособия подойдет обучающимся по строительным и нефтегазовым направлениям и специальностям. Пособие будет полезн

Читать онлайн выдержки из книги "Гидравлика: учеб. пособие"
(Автор Ловкис)

К сожалению, посмотреть онлайн и прочитать отрывки из этого издания на нашем сайте сейчас невозможно, а также недоступно скачивание и распечка PDF-файл.

До книги"Гидравлика: учеб. пособие"
Вы также смотрели...

Другие книги серии "Высшее образование"

Другие книги раздела "Энергетика. Машиностроение. Приборостроение"

Читать онлайн выдержки из книги "Гидравлика: учеб. пособие" (Автор Ловкис)

Рецензенты:

В.Е. Хабаров — к.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Теплотехника, гидравлика и охрана труда» ФГОУ ВПО «Ставропольский государственный аграрный университет»;

А.Т. Рыбак — д.т.н., профессор, эксперт Ассоциации инженерного образования, заведующий кафедрой «Пздравлика, гидропневмоавтоматика и тепловые процессы» ФГОУ ВПО «Донской государственный технический университет».

ВВЕДЕНИЕ

Гидравлика изучает законы равновесия и движения жидкости, а также разрабатывает методы их применения для решения различных технических задач. Основные области применения гидравлики — гидротехника, мелиорация, водное хозяйство, гидроэнергетика, водоснабжение, пищеперерабатывающая промышленность, канализация, водный транспорт, гидротранспорт, машиностроение и другие области технической деятельности.

Гидравлика, опираясь на такие науки, как высшая математика, физика, теоретическая механика, сопротивление материалов, в свою очередь, служит базой для проектирования турбин, насосов, гидродинамических передач, гидроприводов, гидравлических машин, гидропневмотранспорта, а также оборудования и машин для водоснабжения, канализации, орошения и осушения.

В исследованиях гидравлических явлений и в расчетах применяют аналитический и экспериментальный методы. В аналитическом методе используют уравнения механики, и получают уравнения движения и равновесия жидкости, устанавливающие зависимости между кинематическими и динамическими характеристиками движущейся жидкости. Применение экспериментальных методов исследований обусловлено сложностью строения жидкостей и значительным числом сил, действующих в жидкости по различным законам. При аналитических исследованиях используют модель идеальной жидкости, которая в отличие от всех имеющихся в природе и технике лишена вязкости. Жидкость рассматривают как непрерывную сплошную среду, а все параметры, характеризующие ее движение, считают непрерывными.

Во многих случаях в гидравлике рассматривают одномерные задачи, в которых достаточно знать только средние по сечениям значения гидравлических параметров, определяющих изучаемое гидравлическое явление.

Особенность дисциплины «Гидравлика» — наличие большого количества аналитической и вычислительной работы при ее практическом освоении, так как преимущественное большинство решаемых задач сводится к громоздким аналитическим выводам и выкладкам, а также к расчетам по достаточно сложным алгебраическим формулам. С такими задачами, задачами первого уровня, постоянно сталкиваются студенты, обучающиеся по программе бакалавра. Более сложные задачи, задачи второго уровня, например анализ динамических процессов в гидравлических элементах и системах, имеют место при углубленном факультативном изучении дисциплины «Гидравлика», освоении специальных дисциплин и в исследованиях, проводимых в магистратуре и аспирантуре. В общем случае такие задачи классической теории и прикладной гидравлики решают в два этапа. На первом этапе, используя основополагающие теоретические положения и методы дисциплины, исходя из условия задачи, находят аналитические зависимости (расчетные формулы, функциональные зависимости, всевозможные уравнения и т.п.). На втором этапе на основе этих зависимостей традиционными методами или с помощью современных компьютерных технологий определяют искомые числовые значения и характеристики.

Современные технические и программные средства позволяют практически полностью автоматизировать работы второго этапа, освободив обучающегося от утомительной, рутинной работы. Для этого, в зависимости от размерности решаемых задач, можно использовать алгоритмические языки, прикладные программы общего, общетехнического или специального назначения. Такое многообразие программных средств можно условно разделить на две группы: к первой группе отнести алгоритмические языки и прикладные программы, подобные им, а ко второй группе — прикладные программы визуального программирования, предназначенные для широкого круга пользователей, не имеющих профессиональной подготовки в области программирования. Очевидно, что именно программы второй группы могут способствовать эффективному использованию пока не нашедших широкого применения компьютерных технологий в образовательном процессе по дисциплине «Гидравлика». В данном учебном пособии рассмотрен современный отечественный программный комплекс «Моделирование в технических устройствах» (ПК «МВТУ»), относящийся к прикладным программам второй группы, с русскоязычным интерфейсом пользователя и интерактивной справочной системой, удобной и «прозрачной» визуальной средой программирования. Основанием использования ПК «МВТУ» послужил многолетний положительный опыт его применения в АЧИИ ФГБОУ ВПО ДГАУ (АЧГАА), в учебном процессе различных дисциплин.

К учебному пособию прилагаются инсталляционное программное обеспечение и примеры выполнения отдельных задач в среде «ПК «МВТУ» в электронном виде, что делает пособие в определенной мере интерактивным.

Учебное пособие подготовлено в Азово-Черноморском инженерном институте ФГБОУ ВПО ДонГАУ, совместно с 3. В. Лов- кисом (доктор технических наук, профессор, гендиректор Научно-практического центра НАН Беларуси по продовольствию). Введение к пособию написано с участием всех авторов; раздел I, II и Приложения подготовлены 3. В. Ловкисом и П. В. Лаврухиным (кандидат технических наук, доцент); раздел III разработан Б. А. Карташовым (кандидат технических наук, доцент).

Авторы выражают глубокую благодарность руководителю авторского коллектива разработчиков ПК «МВТУ» О. С. Козлову — доценту МГТУ им. Н. Э. Баумана за предоставленную возможность использования в учебном пособии в качестве приложения инсталляционного программного обеспечения, сопроводительной и методической документации.

РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ

Гидравлика — наука, изучающая законы движения и равновесия жидкостей, а также способы приложения этих законов к решению инженерных задач. Процессы, протекающие в жидкостях или с их участием, могут иметь различный характер в зависимости от свойств самих жидкостей (плотности, вязкости, упругости, содержания воздушных составляющих, механических примесей, воды), а также внешних условий (теплового режима, давления и др.). При изменении свойств жидкостей могут возникнуть нарушения выполняемых процессов и выход из строя гидравлических машин.

Общие сведения о жидкостях,

их физические свойства и характеристики

Жидкость — агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе свойства твердого (сохранение объема, определенная прочность на разрыв) и газообразного (изменчивость формы) состояния.

Жидкость — физическое тело, обладающее свойством текучести, вследствие чего она не имеет собственной формы и поэтому в состоянии равновесия принимает форму сосуда, в котором находится.

Молекулы в жидкостях находятся на пределе действия сил межмолекулярного притяжения, поэтому тепловое движение молекул состоит не только из колебательных движений в углах кристаллической решетки, как в твердых телах, но также из хаотичных перемещений (скачков) отдельных молекул из одной группы молекул в другую. В жидкостях, как и в газах, происходит диффузия молекул с частотой 10п...1012 с-1. Для высокомолекулярных переохлажденных жидкостей эта частота меньше.

Жидкости подразделяют на два вида: капельные и газообразные. Капельные жидкости обладают большим сопротивлением сжатию (при сжатии изменяют свой объем незначительно), газообразные жидкости характеризуются малым сопротивлением сжатию и при воздействии сил сжатия или растяжения могут изменять свой объем в десятки раз.

При повышении температуры свойства жидкостей приближаются к свойствам газов, при понижении — к свойствам твердых тел.

Плотность и удельный вес жидкости

Для характеристики распределения массы в пространстве, занятом жидкостью, обычно пользуются величиной, называемой плотностью. Среднее значение плотности среды в некотором малом объеме определяют как отношение массы Д/и, заключенной в этом объеме, к самому объему А К, т. е. рср=Дот/ДИ

Плотность при равномерном распределении массы, кг/м3,

(1-1)

Физический смысл этого показателя — количество вещества в единице объема.

В технических задачах, рассматриваемых в гидравлике, размеры тел и взаимодействующих с ними частиц жидкости намного превышают межмолекулярные расстояния, которые в жидкостях имеют порядок 10-7 см, а в газах при атмосферном давлении — 10-5 см. Поэтому жидкости и газы воспринимаются как сплошная среда, масса которой равномерно распределена по объему.

Плотность минеральных жидкостей колеблется в пределах р = 830...940 кг/м3, а воды — р = 1000...1010 кг/м3 (табл. 1.1).

Содержание

ВВЕДЕНИЕ3

Общие сведения о жидкостях,

Силы, действующие в жидкости, и ее напряженное

состояние. Гидростатическое давление и его свойства13

Основное уравнение гидростатики

в дифференциальной форме (уравнения Эйлера)17

Поверхности равного давления20

Виды давления. Приборы для измерения давления23

Сила гидростатического давления на плоские фигуры.

Эпюры давления30

Сила гидростатического давления на произвольную

криволинейную поверхность. Закон Архимеда35

Относительный покой жидкости40

Общий метод решения задач гидростатики43

Гидродинамика51

Методы механики, подобие гидромеханических

процессов51

Потоки жидкости. Термины и определения.

Установившееся и неустановившееся движения54

Напорное и безнапорное движения. Расход

и средняя скорость потока. Уравнение неразрывности56

Режимы движения жидкости59

Уравнение Бернулли, его геометрическая

и энергетическая интерпретации61

Основное уравнение равномерного движения жидкости 69

Потери напора. Гидравлические сопротивления71

Примеры применения уравнения Бернулли в технике80

Гидравлический расчет трубопроводов. Параллельное

и последовательное соединения. Сложные трубопроводы85

Гидравлический удар94

Движение жидкости в открытых руслах96

Истечение жидкости через отверстия и насадки97

Струи жидкости103

Кавитация110

Общий метод решения задач гидродинамики111

Примеры расчетов115

Динамические насосы и вентиляторы126

Центробежные насосы130

Основное уравнение центробежных насосов132

Работа насоса на сеть143

Применение центробежных насосов146

Осевые и вихревые насосы150

Водоподъемники153

Вентиляторы159

Объемные гидромашины162

Поршневые и плунжерные насосы164

Диафрагменные насосы167

Шестеренные гидромашины168

Роторно-пластинчатые насосы и моторы172

Кулачковые насосы174

Импеллерные насосы175

Роторно-поршневые гидромашины175

Жидкостно-кольцевые вакуумные насосы187

Планетарные (героторные) гидромашины189

Винтовые гидромашины192

Перистальтические насосы193

Бытовой насос «Ручеек»195

Бочковые насосы, насос-дозатор195

Гидроцилиндры и вспомогательное гидравлическое

оборудование196

Гидроаккумуляторы203

Сельскохозяйственное водоснабжение206

Особенности сельскохозяйственного

водоснабжения206

Требования к качеству воды209

Подготовка и очистка воды211

Сооружения для забора поверхностных и подземных вод.. 218

Насосные станции220

Примерный расчет сети водоснабжения и выбор насосного агрегата228

РАЗДЕЛ III. КОМПЬЮТЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ РЕШЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЗАДАЧ249

Краткая характеристика программного комплекса «МВТУ»... 251

Визуальная среда программирования251

Интерфейс пользователя253

Последовательность работы в среде комплекса255

Автоматизация расчетов258

Методы расчетов258

Демонстрационно-обучающие примеры расчетов263

Решение задач динамики гидравлических систем294

Решение дифференциальных уравнений294

Исследование неустановившихся режимов движения

жидкости305

Решение задач оптимизации гидравлических систем323

Сравнительная оценка программного комплекса «МВТУ»

и Microsoft Excel338

Упражнения для самостоятельнойработы346

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ357

ЗАКЛЮЧЕНИЕ360

ПРИЛОЖЕНИЯ361

ЛИТЕРАТУРА380

Электронное приложение

Ответственный редактор Выпускающий редактор Технический редактор:

М. Т. Басовская ГА. Логвинова А. О. Столярова

Формат 84x108/32. Бумага офсетная.

Тираж 1500 экз. Заказ

ООО «Феникс»

344011, Россия, Ростовская обл.

г. Ростов-на-Дону, ул. Варфоломеева, 150 Тел./факс: (863) 261-89-59,261-89-50

Сайт издательства: phoenixrostov.ru

Интернет-магазин: phoenixbooks.ru

Изготовлено в России

Дата изготовления: 01.2019.

Изготовитель: АО «Первая Образцовая типография филиал «УЛЬЯНОВСКИЙ ДОМ ПЕЧАТИ» 432980, Россия, Ульяновская обл., г. Ульяновск, ул. Гончарова, 14