МОДЕРНИЗАЦИЯ СТЕНДА ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ
КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
СОПРОТИВЛЕНИЙ. ЧАСТЬ 1. РАЗРАБОТКА ФАСОННОГО УЧАСТКА ТРУБОПРОВОДА ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Введение 6
1 Жидкость и её основные свойства 8
1.1 Общие сведение о жидкости 8
1.2. Основные физические свойства жидкостей, единицы измерения 9
1.2.1. Единицы измерения 9
1.2.2. Плотность и удельный вес 10
1.2.3. Сжимаемость жидкости 11
1.2.4. Вязкость жидкости 13
1.3. Особые состояния жидкости 16
1.3.1. Растворение газов в жидкости 16
2 Гидростатика 18
2.1 Общие понятия о гидростатике 18
2.2 Силы, действующие на жидкость, давление в жидкости 18
2.3 Свойства гидростатического давления 20
2.4 Уравнение поверхности равного давления 21
2.5 Основное уравнение гидростатики 21
3 Кинематика и динамика жидкости 24
3.1 Основные понятия 24
3.2 Расход. Уравнение расхода 28
3.3 Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной
жидкости 29
3.4 Уравнение Бернулли для потока реальной (вязкой) жидкости 34
4 Гидродинамическое подобие и режимы течения жидкости в трубах.... 37
4.1 Основы гидродинамического подобия 37
4.2 Режимы течения жидкости в трубах 39
4.3 Кавитация 43
4.4 Ламинарное течение 49
4.4.1 Теория ламинарного течения в круглых трубах 49
4.4.2 Начальный участок ламинарного течения 51
4.4.3 Особые случаи ламинарного течения 53
4.5 Турбулентное течение 57
4.5.1 Основные сведения 57
4.5.2 Турбулентное течение в шероховатых и некруглых трубах 63
5 Местные гидравлические сопротивления 70
5.1 Общие сведения о местных сопротивлениях 70
5.2 Внезапное расширение русла 70
5.3 Постепенное расширение русла 73
5.4 Сужение русла 74
5.5 Поворот русла 76
6 Истечение жидкости через отверстия и насадки 78
6.1 Истечение через малые отверстия в тонкой стенке при постоянном
напоре 78
6.2 Истечение при несовершенном сжатии 81
6.3 Истечение под уровень 82
6.4 Истечение через насадки про постоянном напоре 83
6.5 Истечение через отверстия и насадки при переменном напоре
(опорожнение сосудов) 87
7 Разработка фасонного участка трубопровода для проведения
экспериментальных исследований 89
7.1 Теоретические сведения 89
7.2 Разработанная опытная установка 94
7.3 Рекомендации по выполнению опытов 96
7.4 Обработка опытных данных 98
7.5 Вопросы для самопроверки 99
7.6 Результаты эксперимента 100
8 Экономическая часть 101
8.1 Организация работы по модернизации лабораторного стенда 101
8.2 Планирование работ по модернизации стенда 103
8.3 Расчет затрат на изготовление стенда по определению
коэффициентов местных гидравлических сопротивлений 106
9 Безопасность жизнедеятельности 109
9.1 Общие требования охраны труда 110
9.2 Требования охраны труда перед началом работы 111
9.3 Основные требования охраны труда к эксплуатации 111
9.4 Требования охраны труда в аварийных ситуациях 112
9.5 Требования охраны труда по окончании работы 113
Заключение 114
Список использованных источников 116
Гидравлика (техническая механика жидкости) является одной из технических наук, составляющих фундамент инженерных знаний. Практическое значение гидравлики возрастает в связи с потребностями современной техники в создании высокопроизводительных средств механизации и автоматизации на основе гидропривода, в решении вопросов проектирования разнообразных гидротехнических сооружений и т.д.
Одна из основных проблем гидравлики - правильное определение суммарных потерь напора, которые складываются из потерь по длине и местных потерь.
Местными гидравлическими сопротивлениями называются короткие участки трубопроводов или каналов, в которых происходит изменение скоростей по величине или направлению, или по величине и по направлению одновременно.
Потери напора (энергии) в местных гидравлических сопротивлениях называются местными потерями и обусловлены так же, как и потери по длине, работой сил трения. Местные сопротивления представляют собой участки трубопровода, где происходит резкое изменение движения жидкости и силы трения распределяются в потоке, проходящем через местное сопротивление, весьма неравномерно. Поскольку протяженность местного сопротивления, как правило, весьма мала по сравнению с общей длиной трубопровода, потери напора на преодоление самих сил трения в местном сопротивлении невелики, однако обусловленные трением особенности структуры потока приводит к большим потерям в местных сопротивлениях. Протекая через местное сопротивление, поток деформируется, возникают пульсации скоростей и давлений, образуются вихревые зоны с обратными токами вследствие отрыва потока от стенок трубопровода. На эти процессы смешения и вихреобразования тратится часть полной энергии потока, которая превращается в тепло и рассеивается в окружающее пространство.
Целью настоящей работы является модернизация стенда по определению коэффициентов местных гидравлических сопротивлений, необходимого для выполнения исследовательских работ в зависимости от их вида. Так же разработать методику выполнения и методические обеспечения для выполнения лабораторной работы студентами.
Основной задачей работы является модернизация стенда, позволяющего определить коэффициенты местных гидравлических сопротивлений.
В первом разделе дипломной работы была рассмотрена жидкость, как целостное понятие, её физические свойства и единицы её измерения. Так же были рассмотрены особые состояния жидкости.
Во втором разделе были рассмотрены основные понятия гидростатики. Изучены силы, действующие на жидкость. Так же было выявлено основное уравнение гидростатики.
В третьем разделе рассмотрена кинематика и динамика жидкости. Так же подробно рассмотрено уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.
В четвёртом разделе дипломной работы рассмотрены основы гидродинамического подобия. Так же подробно описаны режимы течения жидкости в трубах.
В пятом разделе подробно рассмотрены местные гидравлические сопротивления и их виды.
В шестом разделе рассмотрено истечение жидкости через отверстия и насадки.
В седьмом разделе дипломной работы представлены разработанные методические указания для определения коэффициентов местных гидравлических сопротивлений, которые позволят студентам успешно выполнить лабораторную работу, руководствуясь методическими указаниями.
В восьмом разделе описана организация работы по модернизации лабораторного стенда. Так же произведён расчёт затрат на изготовление 114
стенда по определению коэффициентов местных гидравлических сопротивлений.
На основании экономических расчётов, описанных в восьмом разделе дипломной работы, можно сделать вывод, что использование лабораторного стенда экономически целесообразно.
В девятом разделе дипломной работы рассмотрены правила безопасности при работе на стенде по определению коэффициентов местных сопротивлений; основные требования охраны труда к эксплуатации стенда; требования охраны труда в аварийных ситуациях; требования охраны труда по окончании работы.
