Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика»




НазваниеМетодические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика»
страница1/5
Дата публикации03.02.2014
Размер0.84 Mb.
ТипМетодические указания
zadocs.ru > Математика > Методические указания
  1   2   3   4   5


Министерство сельского хозяйства РФ



Кафедра теплоэнергетики и теплотехники

М е т о д и ч е с к и е у к а з а н и я

к выполнению лабораторных работ по дисциплине

«Гидравлика» для бакалавров по направлению подготовки

110800.62 Агроинженерия

Санкт-Петербург

2013

УДК 629.113.075.8

СОСТАВИТЕЛИ: доктор технических наук профессор Т.Ю.Салова,

кандидат технических наук, доцент Е.Н. Гнездилова

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» /Салова Т.Ю., Гнездилова Е.Н. СП.: Изд-во СПбГАУ, 2013. - с. 42.
РЕЦЕНЗЕНТ: кандидат педагогических наук, доцент Л.П. Глазова

кандидат технических наук, доцент Н.В. Васильев

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика» для бакалавров по направлению 110800.62 Агроинженерия очного и заочного отделений обучения, изучающих дисциплину «Гидравлика». Работа выполнена в виде последовательности, позволяющей произвести измерения и расчет параметров потока жидкости в различных условиях истечения.

В методических указаниях представлены материалы для выполнения лабораторных работ с использованием виртуального комплекса, имитирующего действующие установки по изучению параметров движения жидкости. В представленной работе приводятся необходимые сведения для осуществления гидравлических расчетов, а также справочная и другая техническая литература, которая может быть использована студентами при подготовке к занятиям по дисциплине «Гидравлика».

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим советом ФГБОУ ВПО СПбГАУ, протокол № 6 от 25 апреля 2013.
© Салова Т.Ю., 2013

© . Гнездилова Е.Н, 2013

© СПбГАУ, 2013

Оглавление

стр.

Введение………………………………………………………………..…....….4

Методика выполнения лабораторных работ по гидравлике

в оболочке виртуальной лаборатории…………………….…………..….......5



Лабораторная работа № 1. Измерение гидростатического давления

и экспериментальное подтверждение закона Паскаля….………..……..…..6
Лабораторная работа № 2. Экспериментальная иллюстрация

и расчетное определение ламинарного и турбулентного режимов

движения жидкости ………….…………………………………………….....14
Лабораторная работа № 3. Определение опытным путем величин

слагаемых уравнения Д. Бернулли при установившемся

неравномерном движении жидкости в трубопроводе…..….…………….22
Лабораторная работа № 4. Определение значений коэффициентов

гидравлического сопротивления и гидравлических потерь

напора при движении жидкости в трубопроводе……….……………….…..9
Лабораторная работа № 5. Изучение истечения жидкости через

малые отверстия в тонкой стенке и насадки в атмосферу

при постоянном напоре ……………………………………….……………..35

Лабораторная работа № 6. Экспериментальное изучение прямого

гидравлического удара в трубопроводе………………………………….41

ВВЕДЕНИЕ
Методические указания предназначены бакалавров по направлению подготовки 110800.62 Агроинженерия очного и заочного обучения при подготовке к лабораторным занятиям по дисциплине Гидравлика.

Материалы, изложенные в работе, способствуют формированию у студентов профессиональных компетенций направления подготовки 110800.62 Агроинженерия.

Научную базу современной гидравлики составляют общие законы механики, полученные при изучении курсов физики и теоретической механики, а также разделов математики.

Теоретическое изучение дисциплины «Гидравлика» сопровождается практическими занятиями, лабораторными работами, самостоятельным выполнением расчетно-графических и курсовой работ.

При изучении курсов Гидравлика, «Гидромеханика» и для решения многих практических задач механики жидкости и газа необходимо иметь опыт проведения экспериментальных исследований, связанных с таким движением жидкости, которое не поддаётся теоретической схематизации. Например, с потоками в некоторых местных сопротивлениях и в каналах гидравлических машин. Для этой цели и предназначен лабораторный комплекс в виртуальной оболочке.

Методические указания содержат основные теоретические положения и сведения для выполнения лабораторных работ, а также контрольные вопросы и источники литературы по соответствующей тематике.

^ МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

ПО ГИДРАВЛИКЕ В ОБОЛОЧКЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ
Лабораторный комплекс состоит из шести лабораторных установок. Все установки представляют собой мультипликационное изображение на экране дисплея и математической модели действующих установок изучаемого физического процесса.

Программа позволяет имитировать измерения параметров физического процесса с помощью приборов, применяемых в практике гидравлического эксперимента: пьезометров, манометров, вакуумметров для измерения гидростатического напора; трубки Пито и датчиков скорости для измерения скоростного напора; мерные емкости и секундомеры для определения объемного расхода жидкости.

Методики выполнения лабораторных работ в оболочке компьютерной лаборатории предусматривают изучение теории физического явления, ознакомление с устройством и принципом действия экспериментальной установки, формулирование целей, задач и порядка выполнения работы. Обработка результатов измерений и вычисления параметров эксперимента выполняются в табличной форме по формулам и уравнениям, приведенным в практикуме для соответствующей работы.

В соответствии с выполняемой работой

─ изучаются теоретические основы выбранной работы, описание и принцип действия лабораторной установки или стенда, цель и порядок выполнения экспериментов, формы таблиц для записи и обработки получаемых данных, основные расчетные формулы и контрольные вопросы.

─ оформляется протокол выполняемой работы по следующей форме. Название, фамилия имя отчество и номер группы студента; цель выполняемой работы, схема экспериментальной установки и порядок выполнения работы; основные расчетные формулы, необходимые для расчета; результаты измерений и вычислений, представленные в таблицах соответствующей формы, приведенных в руководстве по выполняемой работе; вывод по работе.

При выполнении работы необходимо:

- войти в меню настройки лабораторной установки, ознакомиться при необходимости с информацией по лабораторному стенду и произвести выбор постоянных параметров в соответствии с заданием преподавателя;

- включить режим выполнения лабораторной работы, произвести измерения необходимых параметров и внести полученные данные в таблицу протокола. Повторить измерения в других режимах с цель получения достаточного количества данных для анализа изучаемого явления или построения характеристик гидравлических машин и гидроприводов;

- выйти из программы, обработать результаты измерений, построить необходимые графики и характеристики, сделать вывод по выполненной лабораторной работе и представить её к защите преподавателю.

^ Лабораторная работа № 1
Измерение гидростатического давления.

Экспериментальное подтверждение закона паскаля
Цель работы: Экспериментальное подтверждение закона Паскаля.
^ 1 Общие сведения
1.1 Силы, действующие в жидкости, можно разделить на две группы:

объёмные (массовые) силы действуют на каждую частицу, находящуюся в рассматриваемом объёме.

Примерами таких сил являются силы тяжести, инерции, электростатические и т. п.

поверхностные силы действуют на элементы поверхности, ограничивающей выделенный объём.

К ним относятся силы давления и трения, обусловленные вязкостью жидкости.

При описании силовых взаимодействий в жидкостях, в отличие от твердых тел, имеют дело не с самими силами, а с их плотностями.

Плотностью распределения объемных сил в данной точке среды называют предел отношения главного вектора объёмных сил , приложенного к точке, расположенной внутри малого объёма , к массе этого объёма при условии, что объём стремиться к нулю, т.е.

(1.1)

В системе СИ плотность объемных сил имеет размерность м/с2.

Плотности объёмных сил изменяются в пространстве и времени



В проекциях на оси координат вектор плотности объёмных сил представляют в следующем виде

(1.2)

Вектор напряжений поверхностных сил равен пределу отношения главного вектора поверхностных сил к площади , на которую он действует, при условии, что величина этой площади стремиться к нулю

(1.3)

Индекс у вектора напряжения указывает на конкретную площадку, заданную нормалью , в пределах которой действуют рассматриваемые напряжения.

Гидростатическим давлением называется нормальная составляющая вектора напряжения от действия поверхностной силы, действующей в любой точке жидкости.

За единицу измерения гидростатического давления принято равномерно распределённое давление, создаваемое силой в 1Н, на площади в 1 м2

(один Паскаль).

1.2 Основным дифференциальным уравнением равновесия жидкости является уравнение Эйлера.

Общая форма уравнения равновесия жидкости имеет вид

(1.4)

где ─ проекции плотностей распределения объёмных сил на оси координат , м/с2; ─ плотность жидкости, кг/м3.

С учетом единичных векторов ─ координатных осей , суммируя все члены системы 1.4, получим уравнение



которое можно записать в векторной форме

(1.5)

Умножив каждое уравнение системы 1.4 соответственно на , и суммируя их, получим третью форму уравнения равновесия жидкости

. (1.6)

1.3 Левая часть уравнения 1.6 представляет полный дифференциал функции и для однородной несжимаемой жидкости , тогда в правой части уравнения 1.6 выражение в скобках ─ полный дифференциал некоторой функции , т.е.



или



Следовательно, поле массовых сил потенциальное (минус U - потенциал).

Уравнение 1.5 можно представить в виде



интеграл которого равен

(1.7)

Уравнение 1.7 является общей формой интеграла уравнений гидростатики, в случае, когда объёмные силы имеют потенциал.

1.4 В общем случае равновесия жидкости действует только одна объёмная сила ─ сила тяжести



В случае действия на жидкость только силы тяжести, плотность объёмных сил тяжести равна ускорению свободного падения

Направив ось вертикально вверх, получим



Подставив полученные величины в уравнение 1.6, будем иметь



Интегрируя это уравнение, получим



или



где ─ постоянная интегрирования.

Разделив обе части этого уравнения на , где ─ удельный вес данной жидкости, запишем это уравнение в следующем виде

(1.8)

Уравнение 1.8 является законом распределения гидростатического давления (основное уравнение гидростатики).

Из уравнения 1.8 следует, что для свободной поверхности (рисунок 1.1), координата которой равна и давление , можно записать

гидростатический напор

или

(1.9)

где весовое давление, давление обусловленное весом жидкости, которое также называется избыточным, относительным или манометрическим; ─ глубина заглубления, равная (рисунок 1.1).

Абсолютное давление в любой точке жидкости равняется сумме внешнего давления и избыточного давлений ─ основной закон гидростатики.

В случае изменения внешнего давления на некоторую величину, на эту же величину изменяется давление во всех точках жидкости – закон Паскаля.

Рисунок 1.1─ Геометрическое пояснение основного уравнения гидростатики
На практике рассчитывают не абсолютное давление, а его отклонение от атмосферного – .

Если , то избыточное давление равно .

Если , то недостаток давления до атмосферного называют вакуумом. В этом случае .

Абсолютное давление не может быть отрицательным, так как жидкость не выдерживает растягивающих напряжений. Избыточное давление может быть как положительным так и отрицательным.

В гидравлических расчётах величину нормального атмосферного давления считают равной =98100 Па.

^ 1.5 Приборы, применяемые для измерения

По принципу действия приборы для измерения делятся на две группы: жидкостные и деформационные (механические).

Жидкостные приборы ─ пьезометры, представляют собой стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединён к точке, где измеряется манометрическое давление. Показания пьезометра определяет избыточное давление

, (1.10)

где ─ объемный вес жидкости;

─ пьезометрическая высота, т.е. высота, отсчитываемая от точки подключения пьезометра до уровня жидкости в нём.

Действие механических приборов - манометров, основано на деформации под действием давления упругого элемента (пружины или мембраны). Манометр показывает давление в точке жидкости на уровне оси вращения его стрелки прибора. Если высотное положение оси вращения стрелки и точки подключения манометра не совпадает (рисунок 1.2), то в показание манометра () вводят поправку ().

Для случая, изображённого на рисунке 1.2

, (1.11)

где ─ превышение оси вращения стрелки манометра над точкой его подключения, м.
  1   2   3   4   5

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине “
Цель работы: Приобретение навыков шифрования информации с использованием простейших методов шифрования

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине: «Операционные системы»
Методические указания предназначены для приобретения у студентов навыков объектно-ориентированного программирования при разработке...

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы компьютерного дизайна»
Основы 3d-моделирования. Методические указания к выполнению курсовой работы для студентов направления 261400. 62 / Сост. Конягина...

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине
Методические указание по выполнению курсовой работы по дисциплине «Архитектура аппаратных средств» разработаны на основе федерального...

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению курсового проекта (работы) по дисциплине «Маркетинг»
Анализ и оценка товарного рынка: методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Маркетинг»/ Т. Е. Дашкова. Екатеринбург:...

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине...
Задания и методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Методика профессионального обучения» (гос – 2000). Екатеринбург,...

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к ее выполнению по дисциплине «Введение в профессионально-педагогическую...
Задания для контрольной работы и методические указания к ее выполнению по дисциплине «Введение в профессионально-педагогическую специальность»....

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Вагонное хозяйство»
Методические указания к выполнению курсовой работы по дисциплине «Вагонное хозяйство». Самара: Самгупс, 2011. 21 с

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания по выполнению курсовой работы (проектов) по дисциплине «Информатика»
Методические указания по выполнению и защите курсовой работы по дисциплине «Информатика»

Методические указания к выполнению лабораторных работы по дисциплине «Гидравлика» iconМетодические указания по выполнению лабораторных работ для студентов...
Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов Октябрьского нефтяного колледжа

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов