Орлова Н.А. Основы гидравлики. Модуль 2

Подождите немного. Документ загружается.

Вязкость динамическая – характеризует сопротивление

жидкости смещению ее слоев и является одним из основных

физических свойств жидкости.

Вязкость кинематическая – отношение динамической вязкости

к плотности жидкости.

Вязкость турбулентная – вязкость, которая в отличие от

молекулярной зависит от всех параметров, характеризующих

турбулентность, в том числе и от осредненной скорости.

Гидравлическое моделирование аппарата – заключается

в изучении движения потоков на «холодных» моделях (то есть в

отсутствие тепло- и массопереноса), имеющих основные размеры

моделируемых аппаратов, но изготовленных из более дешевых

материалов. Как правило, эксперименты на таких моделях

осуществляют не при рабочих, а при более низких температурах, и не с

рабочими, а с более удобными для испытаний веществами (воздух,

вода и другие). Применяется для выбора модели аппарата и

определения ее параметров

(n, Pe

Гидродинамический напор – сумма статического,

динамического напоров, нивелирной высоты и потерянного напора;

полная удельная энергия жидкости, выраженная в метрах столба

перемещаемой среды.

Гидростатика – раздел гидравлики, рассматривающий законы

равновесия жидкостей в состоянии покоя.

Гидростатический (пьезометрический) напор – энергия,

приходящаяся на единицу веса жидкости; характеризует удельную

потенциальную энергию давления.

Гладкое течение – зона, в которой коэффициент λ зависит

лишь от критерия Рейнольдса; вязкий подслой перекрывает выступы

шероховатости.

Давление – свойство жидкости, возникающее под действием

поверхностных и массовых сил.

Диффузионная модель – основой ее является модель

идеального вытеснения, осложненная обратным перемешиванием,

наличие которого описывается формальным законом диффузии.

Живое сечение потока – поверхность, проведенная в потоке

нормально к направлению движения элементарных струек.

Жидкость – все вещества, обладающие текучестью при

приложении к ним самых незначительных сил сдвига.

Законы равновесия – определяют условия, при которых

перенос любой субстанции прекращается.

Зона стабилизации – зона, в которой ламинарный режим

течения наступает не сразу при входе жидкости в трубу, а на

расстоянии Lст от входного сечения.

Идеальная жидкость – жидкость, которая абсолютно

несжимаема под действием давления, не изменяет плотности при

изменении температуры и не обладает вязкостью.

Избыточное давление – разность между абсолютным давлением

и атмосферным.

Изотропная среда – среда, в которой физические свойства

в любом направлении проявляются количественно одинаково.

Коэффициент гидравлических сопротивлений – показывает,

какую часть от скоростного напора, подсчитанного по средней

скорости потока, составляют потери на трение для участка трубы

длиной l.

Коэффициент продольной диффузии D

– характеризует

перемешивание потока в направлении его движения и учитывает

молекулярную и турбулентную диффузию, а также неравномерность

поля скоростей.

Кривые отклика – график изменения концентрации трассера

(индикатора) во времени на выходе из аппарата.

Ламинарный режим – режим, при котором все частицы

жидкости перемещаются по параллельным траекториям в направлении

движения потока.

Массовые силы – силы, действующие по всему объёму

жидкости и приложенные к каждой её частице (силы тяжести и

инерции

и другие).

Масштаб турбулентности – глубина проникновения вихрей

до разрушения (то есть пространственное протяжение элементов

турбулентности), которая зависит от степени развития турбулентности

в потоке или ее масштаба.

Местные сопротивления – элементы (участки каналов), в

которых имеет место резкое или постепенное изменение размеров и

конфигурации канала или его направления, вызывающие изменение

скорости потока по величине, направлению или по величине и

направлению одновременно.

Модель идеального вытеснения (МИВ) – аппарат, в котором

частицы потока движутся параллельно друг другу с одинаковой

скоростью, поперечное и продольное перемешивание частиц

отсутствует.

Модель идеального смешения (МИС) – аппарат, который

предполагает постоянство состава (параметра) жидкости во всех

точках его рабочего объема; следовательно, такой же состав (параметр)

будет иметь жидкость и на выходе из аппарата.

Объемный расход – объём жидкости, протекающий через

какое-либо сечение потока в единицу времени.

Относительный покой – состояние, при котором жидкость

покоится относительно стенок сосуда, движущегося с постоянным

ускорением относительно Земли.

Параметр диффузионной модели – критерий Пекле –

безразмерный комплекс величин, выражаемый соотношением:

Pe 

где D

– коэффициент продольной диффузии,

L – длина или высота аппарата.

Параметр ячеечной модели – число n таких ячеек, на которые

нужно мысленно разбить аппарат, чтобы получить реально

достигаемую в нем степень перемешивания потока.

Плотность – масса вещества, содержащаяся в 1 м

его объема.

Поверхностные силы – силы, действующие на поверхность

жидкости и пропорциональные ей (силы вязкости и давления и

другие).

Поверхность уровня – поверхность в объёме жидкости, во всех

точках которой одинаковое давление.

Пограничный слой – пристеночная область, в которой

происходит переход турбулентного движения в ламинарное.

Полная удельная энергия – сумма удельной потенциальной

энергии положения и давления и удельной кинетической энергии.

«Потерянный» напор – часть энергии потока (потенциальной),

которая затрачивается на преодоление гидравлических

сопротивлений,

превращаясь при этом в тепло, которое идет на нагревание потока

и теряется в окружающей среде.

Пьезометрическая высота – высота столба жидкости,

уравновешивающего гидростатическое давление в рассматриваемом

живом сечении потока.

Пьезометрический напор (напор давления) – характеризует

удельную потенциальную энергию давления, выраженную в метрах

столба жидкости.

Равновесие – такое состояние системы, при котором перенос

субстанции отсутствует.

Свободная поверхность – поверхность раздела жидкости

и внешней газообразной среды.

Скоростной (динамический) напор – характеризует удельную

кинетическую энергию, выражается в метрах столба движущейся

жидкости.

Смоченный периметр – часть периметра поперечного сечения

потока, по которому он соприкасается с ограничивающими его

поверхностями.

Среднее время пребывания частиц в аппарате определяется

простым соотношением:

ср





где V

– объем рабочей зоны аппарата;

Q – объемный расход потока.

Средняя скорость движения жидкости – скорость, с которой

должны были бы двигаться все частицы жидкости через

рассматриваемое плоское сечение, чтобы расход всего потока был

равен расходу, соответствующему действительным скоростям этих

частиц.

Турбулентный режим – неупорядоченное движение, при

котором отдельные частицы жидкости движутся по замкнутым

хаотическим траекториям, в то время как вся масса жидкости

перемещается

в одном направлении.

Центр давления – точка приложения равнодействующей сил

давления на стенку.

Эквивалентный диаметр – для любого сечения вычисляется по

формуле:

d = 4F/П,

где F – площадь живого сечения, м

;

П – смоченный периметр, м.

Ячеечная модель потока – аппарат, состоящий из ряда

последовательно соединенных по ходу потока одинаковых ячеек, в

каждой из которых поток идеально перемешан.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ

К выполнению лабораторных работ допускаются студенты,

прошедшие инструктаж по технической и пожарной безопасности.

Прохождение инструктажа отмечается личными подписями

инструктируемых и инструктирующего и датой в журнале

инструктажа.

Лицом, проводящим инструктаж и отвечающим за соблюдение

правил ведения работ, технической и пожарной безопасности, является

преподаватель, проводящий занятие.

Студенты за невыполнение требований, содержащихся в

инструкции, несут ответственность в дисциплинарном порядке. Лицо,

нарушившее требования ТБ, отстраняется от выполнения

лабораторных работ.

Выполнение работ на неисправных лабораторных установках, с

неисправными приборами и оборудованием, без наличия линии

заземления, защитных ограждений не допускается.

Не разрешается без контроля со стороны преподавателя или

лаборанта осуществлять переустановку измерительных приборов,

производить какое-либо регулирование на установках.

Все приборы, оборудование, инструменты, приспособления,

материалы должны использоваться только по прямому назначению.

Перед началом работы нужно убедиться в надежной изоляции

присоединительных клемм, токопроводящих линий, исправности

вилки включения и розетки внешним осмотром, о замеченных

неисправностях немедленно сообщить преподавателю.

Не допускается оставлять включенную лабораторную установку

без присмотра.

Приступить к выполнению работы можно только с разрешения

преподавателя.

При отказе установки в ходе выполнения работы нужно быстро

отключить установку кнопочным выключателем и немедленно

сообщить преподавателю.

Работа выполняется группой студентов не более четырех и не

менее двух человек самостоятельно под наблюдением лаборанта или

преподавателя. На выполнение работы отводится 4…6 часов.

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Таблица А.1 – Значения коэффициента местных сопротивлений для

сужения (внезапного) в переходной и ламинарной областях

50 10

2·10

5·10

2·10

4·10

5·10

>10

0,1 1,80 1,30 1,04 0,82 0,64 0,50 0,80 0,75 0,50 0,45

0,2 1,62 1,20 0,95 0,70 0,50 0,40 0,60 0,60 0,40 0,40

0,3 1,50 1,10 0,85 0,60 0,44 0,30 0,55 0,55 0,35 0,35

0,4 1,40 1,00 0,78 0,50 0,35 0,25 0,45 0,50 0,30 0,30

0,5 1,30 0,90 0,65 0,42 0,30 0,20 0,40 0,42 0,25 0,25

0,6 1,20 0,80 0,56 0,35 0,24 0,15 0,35 0,35 0,20 0,20

Таблица А.2 – Значения коэффициента местных сопротивлений для

расширения (внезапного) в переходной и ламинарной областях

50 10

2·10

5·10

2·10

3·10

4·10

0,1 1,95 1,70 1,65 1,70 2,00 1,60 1,00 0,81 0,81

0,2 1,65 1,40 1,30 1,30 1,60 1,25 0,70 0,64 0,64

0,3 1,40 1,20 1,10 1,10 1,30 0,95 0,60 0,50 0,50

0,4 1,30 1,10 1,00 0,85 1,05 0,80 0,40 0,36 0,36

0,5 1,15 0,90 0,75 0,65 0,90 0,65 0,30 0,25 0,25

0,6 1,05 0,80 0,60 0,40 0,60 0,50 0,20 0,16 0,16

Таблица А.3 – Значения коэффициента местных сопротивлений для

плавного поворота в переходной и ламинарной областях

/d Re

4·10

8·10

2·10

4·10

6·10

8·10

3,0 0,34 0,22 0,19 0,12 0,078 0,063 0,058 0,055

4,0 0,30 0,19 0,17 0,11 0,070 0,060 0,055 0,052

6,0 0,26 0,16 0,14 0,09 0,060 0,052 0,049 0,047

12,0 0,24 0,15 0,13 0,08 0,055 0,043 0,040 0,038

22,0 0,22 0,14 0,12 0,075 0,048 0,040 0,037 0,035

40,0 0,20 0,13 0,11 0,070 0,045 0,038 0,035 0,033

Литература

Основная

1. Дытнерский, Ю.И. Процессы и аппараты химической техноло-

гии: учебник для вузов / Ю.И. Дытнерский. – М.: Химия, 2002. – Ч.1.

2. Касаткин, А.Г. Основные процессы и аппараты химической

технологии / А.Г. Касаткин. – 9-е изд. – М.: Химия, 1973.

3. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии:

учебник для вузов: в 2 кн. / под ред. проф. В.Г. Айнштейна. – М.:

Химия, 1999.

4. Башта, Т.М. Машиностроительная гидравлика: справочное

пособие / Т.М. Башта. – М.: Машиностроение, 1971. – 672 с.

Дополнительная

5. Плановский, А.Н. Процессы и аппараты химической и

нефтехимической технологии: учебное издание / А.Н. Плановский,

П.И. Николаев. – М.: Химия, 1987. – 496 с.: ил.

6. Руководство к практическим занятиям в лаборатории

процессов и аппаратов химической технологии: учебное пособие / под

ред. чл.-корр. АН СССР П.Г. Романкова. – 6-е изд., перераб. – Л.:

Химия, 1990. – 256 с.: ил.

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ………………………………………………………..... 3

ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………. 4

1‰ОБЩИЕ‰ПРЕДСТАВЛЕНИЯ‰О‰ГИДРАВЛИКЕ…...………………… 5

1.1‰Жидкость‰и‰ее‰свойства …………………...………………….. 5

1.2‰Основные‰законы‰гидравлики ………………...……………….6

2‰ЛАБОРАТОРНАЯ‰РАБОТА‰№‰1.‰ОПРЕДЕЛЕНИЕ‰СИЛЫ‰

ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ……………...…………….…...12

3‰ЛАБОРАТОРНАЯ‰РАБОТА‰№‰2.‰ИЗУЧЕНИЕ‰РЕЖИМОВ

ДВИЖЕНИЯ‰ЖИДКОСТИ……………………………………………....22

4‰ЛАБОРАТОРНАЯ‰РАБОТА‰№‰3.‰ОПРЕДЕЛЕНИЕ‰

КОЭФФИЦИЕНТОВ‰МЕСТНЫХ‰ГИДРАВЛИЧЕСКИХ‰

СОПРОТИВЛЕНИЙ. ………………………………………………...…. 31

5‰ЛАБОРАТОРНАЯ‰РАБОТА‰№‰4.‰ОПРЕДЕЛЕНИЕ‰

КОЭФФИЦИЕНТА‰ГИДРАВЛИЧЕСКИХ‰ПОТЕРЬ‰НА‰ТРЕНИЕ….. 41

6‰ЛАБОРАТОРНАЯ‰РАБОТА‰№‰5.‰ИССЛЕДОВАНИЕ‰

ГИДРОДИНАМИЧЕКОЙ‰СТРУКТУРЫ‰ЖИДКОСТИ,‰

НАХОДЯЩЕЙСЯ‰В‰КОЛОННОМ‰АППАРАТЕ………………………49

ПРИЛОЖЕНИЕ‰А. ПОРЯДОК ОФОРМЛЕНИЯ ОТЧЕТА ПО

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ……………………………………………….58

ПРИЛОЖЕНИЕ‰Б. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ…. 59

ПРИЛОЖЕНИЕ‰В. ИНСТРУКЦИЯ ПО ТЕХНИКЕ

БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ…………………63

ПРИЛОЖЕНИЕ‰Г. ЗНАЧЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНЫХ

СОПРОТИВЛЕНИЙ………………………………………………………. 64

Литература ………………………………………………………………..65

ОРЛОВА Наталья Александровна

ПАЗНИКОВ Евгений Александрович

ПАВЛОВ Игорь Николаевич

ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ

Модуль 2

Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ

по курсу «Процессы и аппараты химической технологии» для

студентов специальностей: БТ – 240901, ХТПК – 240702, ХТОСА –

240701, АПХП – 240706 и по курсу «Процессы и аппараты пищевых

производств» для студентов специальностей МАПП – 260601 и ТБПиВ

– 260204

Редактор Идт Л.И.

Технический редактор Малыгина Ю.Н.

Корректор Малыгина И.В.

Подписано в печать 25.02.07. Формат 60х84 1/16.

Усл. п. л. 3,89. Уч.-изд. л. 4,19.

Печать – ризография, множительно-копировальный

аппарат «RISO TR -1510»

Тираж 100 экз. Заказ 2007-02.

Издательство Алтайского государственного

технического университета,

656038, г. Барнаул, пр.-т Ленина, 46

Оригинал-макет подготовлен ИИО БТИ АлтГТУ.

Отпечатано в ИИО БТИ АлтГТУ.

659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 29