Гидравлика и гидравлические машины

Зная градус вязкости условной, можно определить по формуле:

 

Вязкость зависит  от рода жидкости, температуры и  давления.

 

Вязкость жидкости применяется по справочнику. 

ГИДРОСТАТИКА 

Гидростатическое  давление и его  свойства. 

Гидростатическим  давлением называется давление жидкости на единицу площади. 

Свойства  гидростатического  давления:

1. Гидростатическое  давление действует нормально к площадке, воспринимающей его и направлена внутрь жидкости.

Р_х=0 

      Px

 

      P Py

 
 
 
 
 
 

2.Гидростатическое  давление жидкости не зависит  от ориентации площадки, на которую  оно действует, т.е. гидростатическое  давление действует одинаково  по всем направлениям. 

3. Гидростатическое  давление жидкости зависит от  глубины погружения. 

Основное  уравнение гидростатики. 

     Давление  жидкости на глубину h равно сумме давления на свободную поверхность жидкости и веса столба жидкости с площадью равной единице. 

P=

F= P_о F+ F (: F) 

                    -   основное уравнение гидростатики.

Где:

              P_о - давление на свободную поверхность выделенному объему;

              P - давление на глубине h;

             F - площадь сечения, выделенного объема;

              H - высота выделенного объема.

             G=PV 

Определение давления жидкости в  открытом и закрытом сосуде.

      В

1. Сосуд открытый 

 h   

 

2. Сосуд закрытый.

 P0  

      Р h 
 

Давление  жидкости на плоские стенки.

Гидравлический  парадокс. 

R=P_CF 

     Сила  давления определяется, как произведение  давления в центре тяжести  на всю площадь.

     Рассмотрим  сосуды различной конфигурации, но при одинаковых следующих  условиях.

 = const 

 

 F

              F           ρ

      H                                  ρ 
 

 

=  
 

Вывод: Сила давления на дно сосуда не зависит от его конфигурации. 
 
 
 

Гидравлический  пресс 

     Гидравлический пресс применяют для больших сжимающих усилий, например, для деформации металлов и обработки давлений (прессование, ковка, штамповка), при испытании различных материалов на прочность. 

  

  Приборы для измерения  давления 

1.Пьезометр - простейший прибор жидкостного типа.

Измеряет давление в жидкости высотой столба той  жидкости.

Пьезометр представляет собой стеклянную трубку, открытую с одного конца, а вторым концом присоединенную к сосуду, в котором измеряется давление. 
 

      h

 A 
 
 
 

2. Жидкостной манометр, в котором давление уравновешивается жидкостью.

Представляет  собой U-образную стеклянную трубку, частично заполненную жидкостью. 

      P h1

 h 

 
 

3.Дефферециальный манометр, присоединенный к двум сосудам. А и В. Для давления на уровне поверхности измеряющийся жидкости плотностью в левом колене (точка С) имеем  

 B Pb

 A Pa

 

      ha h1 

 

4.Пружинный манометр состоит из полой тонкостенной изогнутой латунной трубки, один конец заполнен и соединен с помощью тяги с зубчатым механизмом, второй открытый конец сообщается с сосудом, в котором замеряется давление. Через этот конец в трубку поступает жидкость.  

5.Мембранный манометр, в котором жидкость воздействует на тонкую металлическую пластинку-мембрану. Возникающая при этом деформация мембраны передается через систему рычагов стрелкой, указывающей величину давления. 

ГИДРОДИНАМИКА

 

Основные  понятия 

 1. Установившимся называется движение, при котором  скорость и давление в каждой данной точке пространства, заполненного движущей жидкостью, остаются все время постоянными.

2. Неустановившемся – движение жидкости поля скоростей и поле давлений будут непрерывно изменяться. 

1. 2.

      Н₁

           Н=const 

                                                                                   Н₂

Выделим в  жидкости элементарную площадку и через  все точки на ее контуре проведем линии тока, совокупность которых образует некоторую  объём, который называется  трубкой  тока

3. Потоком  жидкости называется  совокупность элементарных струек.

4. Элементарная струйка  - часть жидкости, находящаяся в трубке тока.

Трубка тока остается неизменной при установившимся движении , а при неустановившемся  установившемся трубка тока  изменяется.  

5. Смоченный периметр

Часть периметра, по которому жидкость соприкасается  с твердыми стенками, называется смоченным периметром. 

P=2(h+b)

A=2h+b

 

 

 h  

                          

                                                          b 

6. Напорные и безнапорные трубопроводы

 Напорным называется движением, при котором жидкость со всех сторон ограничена твердыми стенками.

Безнапорным называется движением, при котором часть жидкости ограничена твердыми стенками, а часть воздухом или газом. 

7. Траектория движения  частиц и жидкости  и линий тока

След движения отдельной частицы жидкости в  пространстве называется траекторией

Линия тока – кривая, проведенная через ряд точек в движущейся жидкости так, что векторы скоростей частиц жидкости, находящихся в данный момент в этих точках явились к ней касательными.

 
 

8. Площадь живого  сечения

Живым называют перпендикулярное сечение потока. 

9. Гидравлический радиус

Гидравлическим  радиусом называют отношение площади живого сечения к смоченному периметру.

Для круглой трубы   

   , где r – радиус трубопровода 

Расход  и средняя скорость. 

Расходом называется количество жидкости, протекающей через поперечное сечение потока за единицу времени. 

Различают объемный и весовой (массовый) расход.

 
 

Уравнение неразрывности 

Так как жидкость практически не сжимается, то можно  записать: q _a=q _b

Q₁=Q₂

W₁F₁₌W₂F₂

W_ср F=const

     Произведение  скорости на площадь сечения  для данного потока есть величина  постоянная. 

Уравнение Бернулли. 

     Уравнение  Бернулли устанавливает зависимость между скоростью, давлением и высотой расположением жидкости, если рассмотреть жидкость двух сечений, то

Данное уравнение  справедливо для идеальной жидкости.  

Идеальной жидкостью  называется  жидкость, лишенная свойств вязкости.

     где:  Z - геодезический напор, [M];

           –пьезометрический напор, [M];

           -скоростной (динамический) напор, [M];

            -полный напор, [M].

      - характеризует потенциальную энергию жидкости;

      - характеризует кинетическую энергию жидкости;

       - характеризует полную энергию жидкости. 

       Для реальной жидкости уравнение Бернулли имеет следующий вид: 

 

    где:  - это потеря напора между сечением 1-2.

   

     Потеря  напора зависит от геометрических  размеров - длины и  диаметра  трубопроводов;  шероховатости  внутренней поверхности, материала  и срока службы; вязкости и  скорости жидкости.  
 

Графики уравнения Бернулли.