Bemutatásra kerülnek a hidraulika, a technikai termodinamika és a hőátadás elméletének alapjai. Figyelembe vesszük a hidrostatika alapjait, a mozgó áramok kinematikáját és dinamikáját, az ideális és valós gázok hő- és energiajellemzőit, a hőátadás fő típusait, a hidrodinamikai és a hőcserélő folyamatok hasonlóságának elméletét.
A kézikönyv a szakterületekre beiratkozott hallgatók számára készült: 28020265 "Mérnöki környezetvédelem". A "Hidraulika" és a "Hőtechnika" szakterületeket tanuló más szakterületek hallgatói használhatják.

Folyékony modellek.
A sok probléma megoldásának egyszerűsítése érdekében valódi folyadék helyett egy vagy több olyan folyadékmodellt vesznek figyelembe, amelynek csak a valódi folyadékok tulajdonságai vannak. Ezek a tulajdonságok meghatározóak a megoldandó problémában, ezért az ilyen egyszerűsítések nem okoznak jelentős hibákat a kívánt mennyiségek meghatározásában.

Vegye figyelembe a meglévő fő folyadékmodelleket.
Az ideális folyadék olyan, amelynél nincs viszkozitás.
Az összenyomhatatlan folyadék olyan folyadék, amely a nyomás változásakor nem változtatja meg a sűrűségét.

A tökéletes folyadék olyan összenyomhatatlan folyadék, amelyben nincsenek tapadási erők a molekulák között, és a molekulák belső térfogata nulla.
A tökéletes gáz egy olyan összenyomható folyadék (gáz), amelyben nincsenek tapadási erők a molekulák között, és a molekulák belső térfogata nulla.

Az ideális gáz tökéletes gáz. viszkozitástól mentes.
A baroklin folyadék gáz. amelynek sűrűsége a nyomás és a hőmérséklet függvénye.
A barotrop folyadék gáz. amelynek sűrűsége csak a nyomástól függ.

TARTALOMJEGYZÉK
Előszó
Alapvető jelölés
Bevezetés
I. rész A HIDRAULIKA ALAPJAI
1. FOLYADÉKOK FIZIKAI TULAJDONSÁGAI
1.1. A folyadékok alapvető fizikai tulajdonságai
1.2. Folyékony modellek
2. HIDROSTATIKA
2.1. Folyadék egyensúlyi differenciálegyenletei
2.2. Hidrosztatikus törvény. Hidrosztatikus nyomás
2.3. A folyadékok egyensúlyi viszonyai a kommunikáló edényekben
2.4. A legegyszerűbb hidraulikus gépek
2.5. Alapvető módszerek és eszközök a nyomás mérésére
2.6. Archimédész törvénye
2.7. A testek egyensúlya és stabilitása. folyadékba merítve. A folyadék felületén úszó test egyensúlya
2.8. A Föld légkörének egyensúlya
3. HIDRODINAMIKA
3.1. A kinematika alapjai
3.1.1. Áramvezetékek és csövek. Áramlási egyenlet
3.1.2. A folytonos közeg folyékony részecskéjének mozgása
3.1.3. Örvény és nem örvény áramlás
3.1.4. Keringési sebesség
3.2. A dinamika alapjai
3.2.1. A folytonos közeg részecskéjére ható erők. Az elemi kötet feszült állapota. Stokes súrlódási törvény
3.2.2. Differenciálfolytonossági egyenlet
3.2.3. Differenciálegyenletek a lendület átadásához. Euler és Navier-Stokes egyenletek
3.2.4. Differenciális energiaegyenlet
3.3. Viszkózus áramlás
3.3.1. Folyadék áramlási módok
3.3.2. A turbulens áramlás jellemzői
3.3.3. A mozgás és az energia egyenletei a lamináris és turbulens folyadék áramlásához
3.3.4. Turbulencia modellek
3.4. Alacsony viszkozitású folyadékmozgás
3.4.1. Határréteg
3.4.2. Nem viszkózus áramlási mozgás
4. HIDRAULIKUS ELLENÁLLÁS
4.1. Hosszúsági ellenállás
4.2. Helyi hidraulikus ellenállás
II. Rész A TERMODINAMIKA ALAPJAI
5. TERMODINAMIKAI RENDSZER ÉS PARAMÉTEREI
5.1. Termodinamikai rendszer és állapota
5.2. Hőállapot paraméterek
6. TÖKÉLETES GÁZ
6.1. Ideális gázállapot-egyenlet
6.2. Ideális gázok keverékei
7. A TERMODINAMIKAI RENDSZEREK ENERGIAJELLEMZŐI
7.1. Belső energia. Entalpia
7.2. Munka. Hő
7.3. Hőkapacitás
8. A TERMODINAMIKA ELSŐ KEZDÉSE
8.1. A termodinamika első törvényének megfogalmazása
8.2. A termodinamika első törvénye az alapvető termodinamikai folyamatokhoz
9. A TERMODINAMIKA MÁSODIK KEZDETE
9.1. A termodinamika második törvényének megfogalmazása
9.2. Carnot-ciklus
9.3. Clausius integrál
9.4. Entrópia és termodinamikai valószínűség
10. VALÓDI GÁZ
10.1. A valós gázok állapotegyenletei
10.2. Párok. Párolgás állandó nyomáson
10.3. Cliperon-Clausius egyenlete
10.4. A fázisátmenetek pT-diagramja
III. Rész A HŐ- ÉS TÖMEGCSERÉLÉS ELMÉLETÉNEK ALAPJAI
11. A HŐ- ÉS TÖMEGVÁLTOZÁS ELMÉLETÉNEK ALAPFOGALMAI ÉS TÖRVÉNYEI
11.1. A hőátadás típusai
11.2. A molekuláris és konvektív hőátadás alapfogalmai és törvényei
12. A FIZIKAI JELENTÉSEK HASONLÓSÁGÁNAK ELMÉLETÉNEK ALAPJAI
12.1. A folyadékdinamika és a hőátadás problémáinak matematikai megfogalmazása
12.2. A fizikai folyamatok hasonlóságának elméletének alapjai
12.3. Méret és hőmérséklet meghatározása
12.4. Általánosított változók feltárása a probléma matematikai megfogalmazásából
12.5. Hasonlósági számok megszerzése a dimenzióelemzés alapján
13. HŐVEZETŐSÉG ÉS HŐTRANSZFERÁLÁS STÁCIÓS MÓDBAN
13.1. Az anyagok hővezető képessége
13.2. Hővezető képesség és hőátadás sík falon keresztül
13.3. Hővezető képesség és hőátadás hengeres falon keresztül
13.4. Hővezető képesség és hőátadás a gömb falán keresztül
14. HŐVEZETŐSÉG NEM STacionárius üzemmódban
14.1. A bizonytalan hőmérsékleti mezők hasonlóságának feltételei
14.2. Sík fal nem álló hővezető képessége
15. HŐKIBOCSÁTÁS
15.1. A hőátadás sebességét befolyásoló tényezők
15.2. A hőátadás és a súrlódás kapcsolata
15.3. Súrlódási és hőátadási törvények egy turbulens határréteghez
15.4. Hőátadás sík lemez kényszerű konvekciója során
15.4.1. Lamináris határrétegű lemez hőátadása
15.4.2. Hőátadás turbulens határrétegű lemezről
15.5. Hőátadás külső áramlással egyetlen cső és csőkötegek körül
15.6. Hőátadás folyadékáramlás közben a csövekben és csatornákban
15.7. Hőátadás szabad konvekcióval
15.8. Hőátadás fázistranszformációk során
15.8.1. Kondenzációs hőátadás
15.8.2. Forró hőátadás
15.8.3. Hőátadás forralás közben a csöveken keresztüli folyadék mozgása körül
15.9. Hőátadás fokozása
16. Sugárzási hőcsere
16.1. Alapfogalmak és meghatározások
16.2. A sugárzás hőátadásának alapvető törvényei
16.3. Sugárzó hőátadás a szilárd anyagok között, átlátszó közeggel elválasztva
16.4. Védőképernyők
16.5. Sugárzó hőátadás a gáz és a héj között
17. HŐCSERÉLŐK
17.1. A hőcserélők fő típusai
17.2. Rekuperatív hőcserélő hőtervezése
17.3. A rekuperatív hőcserélő hidraulikus számításáról
17.4. A hőcserélők hatékonyságának javításának módjai
Hivatkozások felsorolása.

Teszt

A hidraulika és a hőtechnika alapjai

nyomású hidrosztatikus szivattyú

Adva: Δt 0 \u003d 7 0 C, b t \u003d 10 -4 ° C -1; b w \u003d 5'10 -10 Pa -1

Határozza meg a Δp-t

A b w térfogati sűrítés és a b t hőtágulás együtthatóit a következő képletek határozzák meg:

hol DW - a kezdeti térfogat változása W nmegfelel egy nyomásváltozásnak egy összeggel Do vagy a hőmérséklet értékkel Dt; W n - a folyadék kezdeti térfogata a melegítés előtt; W n1 - a folyadék kezdeti térfogata atmoszférikus nyomáson melegítés után.

Ezekből a képletekből:

Megtaláljuk a szükséges értéket Do amikor a hőmérséklet egy adott értékkel változik Dt ° C:

2. feladat

Adva: r ban ben \u003d 1000 kg / m 3; g \u003d 9,81 m / s 2, H \u003d 4 m, h \u003d 3,3 m, b \u003d 1,3 m, r cl=2,15∙10 3 kg / m 3

Meg kell határoznia:

1. A hidrosztatikus nyomás felesleges ereje a fal hosszának 1 futó méterénként, a hidrosztatikus nyomás diagramjának előzetes ábrázolása alapján.

2. A nyomásközpont helyzete.

3. A stabilitás tartaléka K támfal felborulni.

Fal szélessége b 3 stabilitási tartalékkal K = 3.

Döntés

1) A falon a hidrosztatikus nyomás ábrázolásához meg kell határozni a túlnyomást az A és B pontokban a következő képlettel:

, (1)

hol van a víz sűrűsége,

h - egy adott pont vízszint alatti merülésének mélysége, m.

A hidrosztatikus nyomástábla összeállításakor ne feledje, hogy a nyomás mindig merőleges arra a területre, amelyen hat.

Az А h A \u003d 0 pontban tehát az (1) képlet szerint a túlnyomás nulla р А \u003d 0

A В h В \u003d h pontban ezért az (1) képlet szerint a túlnyomás egyenlő nulla р B \u003d 1000 ∙ 9,81 ∙ 3,3 \u003d 32373 Pa \u003d 32,4 kPa

1 cm \u003d 10 kPa skálán ábrázoljuk a hidrosztatikus nyomást - egy háromszöget.

A sík falon a túlzott hidrosztatikus nyomás erejét a következő képlettel számolják:

, (3)

hol o ct ... - nyomás a megnedvesedett felület súlypontjában, Pa (N / m 2);

w a megnedvesedett felület területe, m 2, w \u003d h ∙ 1 r.m.

Az (1) képlet szerint:

,

ahol h ct a folyadék szabad felületétől a súlypontig terjedő távolság.

h ct \u003d 3,3 / 2 \u003d 1,65 m

A túlzott hidrosztatikus nyomás teljes erejének alkalmazási pontját a nyomás központjának nevezzük. A nyomásközpont helyzetét a következő képlet határozza meg:

, (4)

hol L CD ... - lapos falban a nyomás középpontjától a folyadék szabad szintjéig m, L ct ... - egy lapos fal távolsága a fal súlypontjától a folyadék szabad szintjéig, m; w a nedvesített felület területe, m; J a megnedvesedett sík terület tehetetlenségi nyomatéka a súlyponton áthaladó vízszintes tengelyhez viszonyítva.

Sima téglalap alakú alakzat esetén:

Pog. m

Póttag a (4) bekezdésben:

Keressük meg a borulás pillanatát.

Mopr \u003d 53,41 ∙ (3,3-2,2) \u003d 58,75 kNm

Az O ponthoz viszonyított tartási pillanat egyenlő:

hol G - támfal súlya, kN.

A fal tömege G \u003d mg \u003d ρcl Vg \u003d ρcl b H 1 pm g

Ahol ρcl a falazat sűrűsége.

A felborulási stabilitási különbség megegyezik az erők O ponthoz viszonyított tartási nyomatékának és a felborulási nyomaték arányával:

M \u003d 71,29 / 58,75 \u003d 1,21, mivel az érték K kiderült, kevesebb, mint három, akkor meghatározzuk a fal szélességét b 3 ez kielégítené a stabilitási tartalékot K = 3.

M ütem \u003d 3Mopr \u003d 176,25 kNm

Az így kapott értéket 5 centiméterrel felfelé kerekítve megkapjuk a fal szélességét.

3. feladat (B0)

Adva: D \u003d 1,7 m, ρ \u003d 1000 kg / m 3, H \u003d 2 m

Határozza meg a víz hidrosztatikus nyomásának erő nagyságát és irányát a görgőkapu szélességének 1 méterére

A víz hengerfelületen felesleges hidrosztatikus nyomásának teljes erejét a következő képlet határozza meg:

ahol P x a hidrosztatikus nyomás feletti erő vízszintes összetevője, N,

Р у - a túlzott hidrosztatikus nyomás erő függőleges összetevője, N

,(6)

Ahol h ct a függőleges hengeres felület súlypontjától a vízszintig terjedő függőleges távolság, m,

A hengeres felület függőleges vetületének területe, m 2.

A felesleges hidrosztatikus nyomáserő függőleges összetevőjét a következő képlet határozza meg:

Ahol W a nyomástest térfogata, m 3. A nyomóerő függőleges összetevője megegyezik a folyadék tömegével a nyomástest térfogatában. A hengeres felület nyomástestének megtalálásához 2 részre osztjuk: AB és BC, és az AB felület nyomóteste pozitív lesz, BC esetében negatív. Az abc teljes hengeres felületen a nyomástest eredő térfogatát és annak előjelét az AB és BC ívelt felületeken lévő nyomástestek algebrai összegzésével találjuk meg. A nyomástestet a 3. ábra mutatja. árnyékolt.

Az (5) képlet szerint a nyomáserő eredője:

A túlzott hidrosztatikus nyomás ereje sugárirányban a hengeres felület közepére irányul, függőleges irányban φ szögben:

A nyomásközpont helyzetét a képlet határozza meg:

,

4. feladat (B0)

Adva: 5. ábra, k e \u003d 0,1 mm, Q \u003d 3,5 l / s, d 1 \u003d 75 mm \u003d 0,075 m, d 2 \u003d 50 mm \u003d 0,05 m, d 3 \u003d 40 mm \u003d 0, 04 m, l 1 \u003d 6 m, l 2 \u003d 2 m, l 1 \u003d 1 m, t \u003d 30 0 C

Kívánt:

1. Határozza meg a víz mozgásának sebességét és a fejveszteséget (a hossz mentén és a hely mentén) a csővezeték egyes szakaszain.

2. Állítsa be a fejet H a tartályban.

Szerelje fel a nyomást és a piezometrikus vonalakat, figyelembe véve a skálát.

Döntés

Összeállítjuk a D. Bernoulli-egyenletet általános formában a 0-0 szakaszra (a tartályban lévő folyadék szabad felületén) és a 3-3 szakaszra (a csőből származó áramlás kimeneténél) vesszük a a csővezeték mint összehasonlító sík:

hol z 0 , z 3 - a 0 és 3 szakasz súlypontjainak távolsága egy tetszőlegesen kiválasztott vízszintes összehasonlító síktól; z 0-z 3 \u003d H,

o 0 , o 3 - nyomás az élő 0. és 3. szakasz súlypontjában, p 0 \u003d p 3 \u003d p at;

v 0 , v 3 - a folyadék mozgásának átlagos sebessége a 0 és 3 élő szakaszokban;

a 0 , a 3 - kinetikus energia együttható (Coriolis-együttható) - korrekciós együttható, amely egy dimenzió nélküli mennyiség, amely megegyezik az adott szakaszban az áramlás valódi mozgási energiájának és az átlagos sebességből számított kinetikus energia arányának.

A 0-0 szakaszban elhanyagoljuk a sebességfejet

A \u003d 2 lamináris mozgásmód esetén és turbulens üzemmód esetén az a értéke 1;

h 0-3 - nyomásveszteség az ellenállási erők leküzdésére, amikor az áramlás az 1. szakaszról a 2. szakaszra mozog; r \u003d 1000 kg / m3; g \u003d 9,81 m / s 2.

Ekkor az egyenlet a következő formát ölti:

(7)

Határozzuk meg a víz mozgásának sebességét az egyes helyeken.

Sebesség

Határozzuk meg a folyadék mozgásának módját az egyes szakaszokban.

Reynolds-szám:

ahol ν a kinematikai viszkozitás együtthatója víznél t \u003d 30 0 C hőmérsékleten az 1. függelék szerint n \u003d 0,009 cm 2 / s \u003d 0,009 ∙ 10 -4 m 2 / s

A folyadékáramlás rendszere minden szakaszban turbulens, ezért a hidraulikus súrlódási együtthatót az Altshul képlet határozza meg:

, (12)

hol k na a csőfal egyenértékű érdessége.

A fejveszteség megegyezik a hosszveszteség és a helyi veszteség összegével:

h w \u003d h l + h m

A fejveszteséget a Darcy képlet határozza meg:

1. A fejveszteséget a helyi ellenállásokban a Weisbach-képlet segítségével számoljuk ki:

hol V - átlagos sebesség egy adott helyi ellenállásnál; z - a helyi ellenállás dimenzió nélküli együtthatóját a referenciakönyv alapján határozzuk meg.

Hosszveszteség:

, a 2. függelék szerint ξ VS1 \u003d 0,324

, a 2. függelék szerint ξ VS2 \u003d 0,242

A csővezetéknél a fejveszteség kiszámításakor a helyi ellenállás együtthatója z ban ben értéke 0,5.

Sebességfej

Póttag (7):

H \u003d 0,40 + 0,06 + 0,16 + 0,26 + 0,05 + 0,10 + 0,02 \u003d 1,05 m

Nyomásvezeték építése folyamatban van. A nyomásvonal megmutatja, hogyan változik a teljes fej: (összes fajlagos energia) az áramlás hossza mentén. Az értékek H függőlegesen felfelé rakódik le a csővezeték középvonalától.

Nyomásvezeték építésekor ki kell választani a számított területeket függőlegesen. Három ilyen szakasz lesz ebben a problémában. Ezenkívül egy tetszőlegesen kiválasztott függőleges skálán a tartályban talált folyadékszint értékét a középvonaltól ábrázoljuk H... E szint mentén vízszintes vonalat rajzolva megkapjuk a kezdeti (kezdeti) nyomás egyenesét. A tartályban lévő folyadék szintjétől függőlegesen, amely megfelel a keresztmetszetnek a folyadék csővezetékbe jutásakor, egy olyan szakasz, amely megegyezik a folyadék csőbe jutása nyomásveszteségével (nyomásveszteség a helyi ellenállás h ban ben). Hely bekapcsolva L 1 a csővezeték hosszában fejvesztés tapasztalható h L 1 ... A futás végén a nyomóvezetékhez tartozó pont megszerzése L 1 , függőlegesen kell félretenni a teljes nyomás vonalától, miután a folyadék belép a csőbe a szakasz végén L 1 lefelé a fejveszteségnek megfelelő szegmens méretezéséhez ezen a területen h L 1 ... Ezután a szakasz végén lévő teljes nyomás helyéről L 1 egy szegmens, amely megfelel a helyi ellenállás nyomásveszteségének (hirtelen tágulás h vr), és így tovább a csővezeték végéig. Az egyes szakaszokban a teljes nyomás pontjait összekötve nyomásvezetéket kapunk. A piezometrikus vonal azt mutatja, hogyan változik a piezometrikus fej (fajlagos potenciális energia) az áramlás hossza mentén. A fajlagos potenciális energia a fajlagos kinetikus energia értékével kisebb, mint a teljes fajlagos energia v 2 / (2 g). Ezért a piezometrikus vonal felépítéséhez ki kell számítani az a értéket v 2 / (2 g) az egyes szakaszok elején és végén, és a kapott pontokat összekötve, piezometrikus vonalat építünk.

Felső vonal (kék) - nyomófej

Alsó (piros) - piezometrikus

Vízszintes skála: 1 cm - 1,25 m

Függőleges skála: 1 cm - 0,2 m

5. feladat (v0)

Adott: d \u003d 200 mm \u003d 0,2 m, L \u003d 200 m, L vs \u003d 20 m, d vs \u003d 200 mm \u003d 0,02 m, Q \u003d 47,1 l / s \u003d 0,0471 m 3 / s, H \u003d 2,2 m

Meg kell határoznia:

1. Nyomás a szivattyú bemeneténél (a vákuummérő leolvasása a szakaszban 2 -2), méteres vízoszlopban kifejezve.

Hogyan változik ebben a szakaszban a vákuum nagysága, ha a vizet két azonos átmérőjű csövön keresztül vezetik be a kútba? d?

Döntés

A kívánt vákuumérték meghatározása a szivattyú bemeneténél (keresztmetszet 2-2) - ismerni kell a szivattyú tengelyének vízszint feletti magasságát a vízbevezető kútban. Ez a magasság a magasságok összege H + z... Mivel a mennyiség H be van állítva, meg kell határozni a folyó vízszintjének különbségét és a vízbevezető kutat z.

A mennyiség z a gravitációs vonal adott hossza és átmérője a Q áramlási sebességtől függ, és a szakaszokra összeállított Bernoulli-egyenletből határozható meg Oh-oh és 1-1 (9. ábra):

. (14)

Ha az 1-1 szakaszt vízszintes összehasonlítási síknak vesszük, és figyelembe vesszük v 0 \u003d 0 és v 1 \u003d 0, és figyelembe véve azt is, hogy a szakaszok nyomása Oh-oh és 1-1 egyenlő a légköri ( p kb= p a t és 1. o= p a t), megvan az egyenlet számított formája:

Így a medence és a szívó kút vízszintjének különbsége megegyezik a nyomásveszteségek összegével, amikor a víz gravitációs vonal mentén mozog. Ez a fej mentén bekövetkező veszteségekből és a helyi ellenállásból áll

Gravitációs csővezeték sebessége:

A helyi ellenállások közé tartozik a csővezetékbe való belépés és kilépés. A fejveszteség meghatározása során ezekben az ellenállásokban a bemenet helyi ellenállásának együtthatóját z in \u003d 3, a kimeneti z out \u003d 1 értéket kell venni.

Elfogadjuk a viszkozitás kinematikai együtthatóját n \u003d 0,01x10 -4 m 2 / s, majd a (8) képlet szerint a Reynolds-számot:

Elfogadjuk a csőfalak egyenértékű érdességét k na \u003d 1 mm

Ezután (15) -től a nyomáskülönbség z \u003d 0,46 + 3,33 \u003d 3,79 m

A vákuum kívánt értékét a szivattyú bemeneténél az 1–1. Szakaszra összeállított Bernoulli-egyenlet alapján határozzuk meg. 2 -2, ebben az esetben az összehasonlítás vízszintes síkjához vesszük a szakaszt 1 -1:

A fejveszteség megegyezik a hosszveszteség és a helyi veszteség összegével.

A befogadó szelep helyi ellenállásának együtthatója rács szerint kb. 3 egyenlő z halmaz \u003d 5,2, térd z szám \u003d 0,2.

Hosszveszteség:

Ezután h 1-2 \u003d 0,62 + 0,33 \u003d 0,95 m

Vákuum a szivattyú bemeneténél:

Amikor a víz két azonos átmérőjű gravitációs csövön mozog, akkor a szakasz vákuum új értéke 2-2 az egy áramlási csövön való áthaladás számításából meghatározva Q 1 \u003d Q / 2 \u003d 0,02355 m 3 / s

Gravitációs csővezeték sebessége:

Határozza meg a helyi veszteségeket a (13) képlettel

Reynolds-szám:

A hidraulikus súrlódási együttható a (12) képlet szerint:

A nyomásveszteséget a Darcy-képlet segítségével állapítjuk meg:

Ezután (15) -től a nyomáskülönbség z \u003d 0,12 + 0,86 \u003d 0,98 m

Vákuum a szivattyú bemeneténél:

A vákuum 63,3: 12,6 \u003d 5-szer csökken.

6. feladat (v0)

Adva: d 1 \u003d 4,5 cm, d 2 \u003d 3,5 cm, H 1 \u003d 1,5 m, h 1 \u003d 1 m, h 2 \u003d 0,5 m

Meg kell határoznia:

Fogyasztás Q,

A rekeszek vízszintjének különbsége h.

a) szabad kiáramlás, b) kiáramlás a szint alatt

Döntés

A lyukakból és fúvókákból kifolyó folyadék áramlási sebességét a következő képlet határozza meg:

, (16)

ahol w a furat területe, w \u003d πd 2/4, H a tényleges nyomás a furat közepe felett: m az áramlási együttható (amikor a lyukból kiáramlik, akkor mo \u003d 0.62-t vehetünk fel, a fúvóka - mn \u003d 0,82).

Tegyük fel, hogy a lyuk nincs elárasztva. Ezután a (16) képlet segítségével megtaláljuk az áramlási sebességet:

Figyelembe véve a lyuk és a fúvóka költségeinek egyenlőségét, meghatározzuk

. (20)

(h 2 + H 2) \u003d 0,5 + 2,35 \u003d 2,85m³ h 1 \u003d 1m, ezért a lyuk el van árasztva, számoljunk újra, feltételezzük, hogy a lyukból kiáramló víz elárasztódik. Ebben az esetben:

Ebből az egyenlőségből Н 2-et találunk.

Az áradás állapotának ellenőrzése

(h 2 + H 2) \u003d 0,5 + 1,22 \u003d 1,72 m\u003e h 1 \u003d 0,5 m, és meghatározzuk a kívánt áramlási sebességet

.

Keresse meg a kívánt értéket

h \u003d (h 1 + H 1) - (h 2 + H 2) \u003d (1 + 1,5) - (0,5 + 1,22) \u003d 0,78 m

Ellenőrzés

.

7. feladat (v0)

Adott: Q \u003d 60 l / s \u003d 0,06 m 3 / s, L \u003d 0,75 km \u003d 750 m, z \u003d 3 m, H sv \u003d 12 m, öntöttvas csövek, hm \u003d 0,1 h l

D, Нб, Нсв \\ keresése

A csővezeték átmérőjét a maximális áramlási sebességek 1. négy.

Q \u003d 60 l / s és öntöttvas csövekhez d \u003d 250 mm-t rendelünk

A víztorony szükséges magasságát az egyenlet alapján határozzuk meg

,

, (21)

hol h w - nyomásveszteség a csővezeték szakaszában az A ponttól a B pontig, amely a hosszanti nyomásveszteség és a nyomásveszteség összege a helyi ellenállásokban:

, (22)

hol S 0 - a cső fajlagos ellenállása; K - a cső áramlási jellemzői (áramlási sebesség modul).

Csővezeték sebessége:

Ezért a nem kvadrácia korrekciója felesleges.

Az 5. függelék szerint a d \u003d 250 mm-es kvadratikus tartományban működő cső ellenállása:

S 0 négyzetméter=2,53 s 2 / m 6

Fejveszteség a (22) képlettel:

Ezután a (21) képlet szerint a torony magassága:

Нб \u003d 7,51 + 12-3 \u003d 16,51 m, kerekítve Нб \u003d 17 m-ig

A szabad vég mennyiségét a hálózat végpontjában a kiszámított érték felével megegyező áramlási sebességgel a következő képlet határozza meg:

, (28)

hol van a nyomásveszteség a hálózatban áramlási sebesség mellett Q 1 .

Q 1 \u003d Q / 2 \u003d 0,03 m 3 / s

Sebesség

Korrekcióra van szükség a nem négyzetesség miatt,

k 1 - korrekciós tényező, figyelembe véve a nem négyzékenységet, az adj. 6 k 1 \u003d 1.112

Fejveszteség a (22) képlettel:

8. feladat (v0)

Adva: L 1-2 \u003d 600 m, L 2-3 \u003d 100 m, L 3-4 \u003d 0,5 km \u003d 500 m, L 2-5 \u003d 0,7 km \u003d 700 m, Q 2 \u003d 11 l / s \u003d 0,011 m 3 / s, Q 3 \u003d 9 l / s \u003d 0,009 m 3 / s, Q 4 \u003d 7 l / s \u003d 0,007 m 3 / s, Q 5 \u003d 16 l / s \u003d 0,016 m 3 / s, q 3-4 \u003d 0,01 l / sm, q 2-5 \u003d 0,02 l / sm, Hsw \u003d 15 m

Kívánt:

2. Állítsa be a csőátmérőket a fő irányba az áramláskorlátok szerint.

3. Határozza meg a víztorony szükséges magasságát.

4. Határozza meg az elágazás átmérőjét.

Számítsa ki a szabad fejek tényleges értékeit a lehúzási pontokon.

Döntés:

1. Határozza meg az utazási költségeket Q n 3-4 , Q n 2-5 képlet szerint

hol q - a helyszínen megadott meghatározott nyomvonal-áramlási sebesség; L - a szakasz hossza.

Q n 3-4 = q 3-4 ∙ L 3-4 \u003d 0,01 ∙ 500 \u003d 5 l / s

Q n 2-5 = q 2-5 ∙ L 2-5 \u003d 0,02 ∙ 700 \u003d 14 l / s

2. Megállapítjuk a becsült vízfogyasztást a hálózat egyes szakaszain, vezetve azt a tényt, hogy a szakaszban a becsült fogyasztás megegyezik az e szakasz mögött elhelyezkedő csomópontköltségek összegével (a víz mozgásának irányában). Ugyanakkor az egyenletesen elosztott utazási költségeket ugyanolyan koncentrált helyettesíti a szomszédos csomópontokban.

A négyzetek nélküli korrekcióra nincs szükség.

D esetén 2-5 \u003d 150 mm 2 / m 6 értékkel

Fejveszteség a (22) képlettel:

6. Számítsa ki a víztorony magasságát a képlettel!

,

hol H sv - szabad fej a vonal végpontján; S × h összeg fejveszteség a vonalnak a toronytól a végpontig tartó szakaszain.

Nb \u003d 15 + 3,61 + 13,74 \u003d 32,35 m

Az így kapott érték H b felfelé kerekítve Нб \u003d 33 m.

A képlettel határozzuk meg az elágazás elején a víznyomást a főtől (a 2. pontban)

,

hol h 1-2 - nyomásvesztés az autópálya toronytól az ágig tartó szakaszán.

H2 \u003d 33-3,61 \u003d 29,39 m

Az ág átlagos hidraulikus meredekségét a képlet határozza meg

, (34)

hol H sv - szükséges szabad fej az ág végpontján; L s 2 / m 6

Chugaev R.R. Hydraulics: Tankönyv az egyetemek számára. 5. kiadás, Újranyomás. - M.: OOO "BASTET", 2008. - 672 p.: Ill.

D. V. Shterenlikht Hidraulika. - M.: Kolos, 2006, - 656 p. iszap ..

Lapshev N.N. Hidraulika. - M.: Akadémia, 2007. - 295 o.

Rtischeva A.S. A hidraulika és a hőtechnika elméleti alapjai. Bemutató. - Uljanovszk, UlSTU, 2007. - 171 o.

Bryukhanov O.N. A hidraulika és a hőtechnika alapjai. - Moszkva: Akadémia, 2008.

Akimov O.V., Kozak L.V., Akimova Yu.M. Hidraulika: tankönyv. kézikönyv. - Habarovszk: FVGUPS kiadó, 2008 - 94 p.: Ill.

Akimov O.V., Kozak L.V., Akimova Yu.M. Hidraulika: módszer. Utasítás a laboratóriumi munka elvégzéséhez. 2. rész - Habarovszk: FVGUPS kiadó, 2009 - 27 p.: Ill.

Akimov O.V., Akimova Yu.M. Hidraulika. Számítási példák: tankönyv. kézikönyv. - Habarovszk: FVGUPS kiadó, 2009 - 75 p.: Ill.

Akimov O.V., Kozak L.V., Akimova Yu.M., Birzul A.N. Hidraulika: szo. laboratóriumi munka. - Habarovszk: A Távol-Keleti Állami Egyetem kiadója, 2008 - 83 p .: ill.

Kozak L.V., Romm K.M., Akimov O.V. Hidraulika. Hidrosztatika: Tipikus problémák összegyűjtése. 3 részben. - 1. és 2. rész - Habarovszk: FVGUPS kiadó, 2001

L. V. Kozak, A. N. Birzul Hidraulika. Hidrodinamika: szo. tipikus feladatok. - Habarovszk: FVGUPS kiadó, 2008 - 74 p.: Ill.

Regionális költségvetési oktatási intézmény

középfokú szakképzés

"Kurszki Közgyűlés"

A KÉPZÉSI Fegyelem munkaprogramja

OP 06.

a szakirányú középfokú szakképzés fő szakmai oktatási programja

140102 Hőellátó és hőmérnöki berendezések

(alapkiképzés)

kurszk

Megfontolva és jóváhagyva

az OPD Központi Bizottságának ülésén

_____ jegyzőkönyv

"____" _____________ 2012

A Központi Bizottság elnöke, Stanar A.M.

EGYETÉRT

__________________

Helyettes Az SD O.B. igazgatója Gruneva

"____" ______________ 2012

A tudományos fegyelem munkaprogramja "A hőtechnika és a hidraulika elméleti alapjai" alapján fejlesztették ki:

Szövetségi állam oktatási szabványa a középfokú szakképzés szakterületén (alapképzés), amely a kibővített különféle 140 000 energia-, energetika- és villamosmérnöki szakkör része, amelyet az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományügyi Minisztériuma 2010. február 15-én, 114. sz.

Fejlesztő:

A.A. Katalnikova, a Kurszki Közgyűlés oktatója.

TARTALOM

o.

1. A Fegyelem munkaprogramjának útlevele

1. AZ OKTATÁSI FEJEZET FELÉPÍTÉSE és tartalma

1. a tudományos fegyelem munkaprogramjának végrehajtásának feltételei

1. A tudományos fegyelem elsajátításának figyelemmel kísérése és értékelése

1. a képzési fegyelem munkaprogramjának útlevele

A hőtechnika és a hidraulika elméleti alapjai

1.1. A munkaprogram hatálya

Az akadémiai tudományág munkaprogramja a fő szakmai oktatási program része, a szövetségi állam speciális szakképzésre vonatkozó oktatási szabványának megfelelően.140102 "Hőellátó és hőmérnöki berendezések" (alapképzés), amely a kibővített specialitások csoportjába tartozik, 140 000 energia, energetika és villamosmérnök.

Az akadémiai tudományág munkaprogramja használható a munkavállalók további szakmai oktatásában és szakmai képzésében a hőellátás és a hőmérnöki berendezések területénközépfokú (teljes) általános oktatás jelenlétében. Nincs szükség munkatapasztalatra.

1.2. A tudományos fegyelem helye a fő szakmai oktatási program felépítésében: a fegyelem benne van szakmai ciklus az általános szakmai tudományágakra vonatkozik.

1.3. A tudományág céljai és célkitűzései - a tudományág elsajátításának eredményei.

képesnek lenni :

végezze el a hőmérnöki számításokat:

Hőgépek és hőerőművek termodinamikai ciklusai;

Üzemanyag fogyasztás; hő és gőz áramtermeléshez;

Hőmotorok és hőerőművek termodinamikai ciklusainak hatékonysági együtthatói;

Hőveszteség az épület burkolatai, a csővezetékek és a fűtőberendezések szigetelése révén;

Hő- és anyagmérlegek, a hőcserélők fűtési felülete;

Határozza meg a csővezetékek, légcsatornák hidraulikus számításának paramétereit;

A szivattyúk és ventilátorok építési jellemzői.

A tudományos fegyelem elsajátításának eredményeként a hallgatónak meg kelltudni :

A termodinamikai rendszer állapotának paraméterei, a mértékegységek és a közöttük lévő kapcsolat;

A termodinamika alaptörvényei, az ideális gázok, vízgőz és víz állapotának megváltoztatásának folyamatai;

Hőgépek és hőerőművek ciklusai;

A hőátadás alaptörvényei;

Folyadékok és gázok fizikai tulajdonságai;

A hidrostatika és a hidrodinamika törvényei;

A csővezetékek hidraulikus számításának fő feladatai és eljárása;

A szivattyúk és ventilátorok típusai, eszközei és jellemzői.

1.4. A tudományos fegyelem munkaprogramjának elsajátításához szükséges órák száma:

a hallgató maximális tanulmányi terhelése 180 óra, beleértve:

a tanuló kötelező tantermi oktatási terhelése 120 óra;

hallgató önálló munkája 60 óra.

2. AZ OKTATÁSI FEJEZET SZERKEZETE ÉS TARTALMA

2.1. A fegyelem terjedelme és az oktatási munka fajtái

beleértve:

oktató - a hallgató egyéni munkája;

kivonatok készítése;

laboratóriumi munka nyilvántartása;

osztályok kivonatainak, oktató és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire vonatkozó kérdésekben;

problémák megoldása, gyakorlatok végzése

4

4

5

19

22

6

Végleges igazolás formában vizsga

2.2. A tudományos fegyelem tematikus terve és tartalma

A hőtechnika és a hidraulika elméleti alapjai

Rövid történelmi áttekintés és a hidraulika és a hőmérnöki fejlettség jelenlegi szintje.

A hazai tudósok szerepe e tudományok fejlődésében.

1. szakaszFolyadékok és gázok fizikai tulajdonságai

1.1. Téma

Folyadékok és gázok fizikai tulajdonságai

A folyadékok fizikai tulajdonságai: sűrűség, fajsúly, fajlagos térfogat, közötti függőség, összenyomhatóság, viszkozitás, hőmérséklet- és nyomásfüggés.

Önálló munkavégzés

2. szakasz A hidrostatika alapjai

2.1. Téma

Hidrosztatikus nyomás. A hidrosztatika alapegyenlete.

A zárt folyadék belsejében ható erők. Hidrosztatikus nyomás egy ponton, tulajdonságai, mértékegységei. Abszolút és a nyomás.

A hidrosztatika alapegyenlete. A hidrostatikai egyenlet fizikai lényege és grafikus ábrázolása. Agresszivitás. Nyomásmérő műszerek ..

Laboratóriumi munkák

Nyomásmérés piezométerrel és manométerrel. A nyomás mértékegységeinek átalakítása.

Műhelyek

A folyadék egyensúlyi egyenletének összeállításával kapcsolatos feladatok megoldása

Önálló munkavégzés:

2.2. Téma. Folyadék és gáz nyomásereje lapos és ívelt falakon.

Pascal törvénye. Hidraulikus prés, hidraulikus emelő.

A hidrosztatikus nyomás ereje a sík felületeken. Nyomásközpont. Hidrosztatikus paradoxon. Grafikus módszer a hidrosztatikus nyomás erejének meghatározására

A hidrosztatikus nyomás ereje egy hengeres felületen. A képlet a csövek szilárdságának kiszámításához. Archimédész törvénye. A testek megolvadása és stabilitása.

Műhelyek

A különféle felületekre gyakorolt \u200b\u200bnyomóerő meghatározásával, a csövek falvastagságának meghatározásával kapcsolatos problémák megoldása

A hallgatók önálló munkája:

Gyakorlati munka nyilvántartása

3. szakasz A folyadékdinamika alapjai

3.1. Téma A folyadék mozgásának alaptörvényei

A folyadék mozgásának típusai: egyenletes, bizonytalan, egyenletes, egyenetlen. A folyadékáramlás fogalma. Folyadékáramlás, áramlási elemek. Folyadék sebessége és áramlási sebessége. Áramlási folytonossági egyenlet.

Bernoulli egyenlete, geometriai és energetikai jelentése.

Laboratóriumi munkák

A Bernoulli-egyenlet tanulmányozása. Nyomásfej és piezometrikus vezetékek építése.

Önálló munkavégzés:

Laboratóriumi munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

3.2. Téma. Hidraulikus ellenállás

Hidraulikus ellenállás és típusaik. A folyadék mozgásának módjai.

Reynolds kritérium. A lamináris és turbulens folyadék mozgásának jellemzése. Fejveszteség az áramlás hossza mentén és a helyi ellenállásokban (elzáró szelepek, amikor az áramlás tágul és szűkíti az áramlás irányát). Az áramlás hirtelen tágulása miatti fejveszteség kiszámítása. A hidraulikus súrlódás együtthatója, meghatározása lamináris és turbulens folyadékmozgási módokban.

Laboratóriumi munkák

A folyadék mozgásának két módjának meghatározása. A Reynolds-szám meghatározása.

A fejveszteség meghatározása a hossz mentén, a hidraulikus súrlódási együttható.

A helyi nyomásveszteség meghatározása, a helyi ellenállás együtthatója.

Önálló munkavégzés

Laboratóriumi munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

3.3. Téma. A csővezetékek hidraulikus kiszámítása

Csővezetékek és típusaik. Az egyszerű és összetett csővezetékek hidraulikus kiszámítása. Vízkalapács a csővezetékekben (közvetlen és közvetett).

Szabad áramlású és rövid csővezetékek kiszámítása.

Műhelyek

- Egyszerű csővezeték kiszámítása

Önálló munkavégzés:

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

Kivonatok készítése

Az összefoglalók hozzávetőleges témái:

A csővezetékek vízkalapács elleni védelmének modern módszerei.

A kavitáció jelensége a folyadék áramlása során a csövekben.

A kavitáció megakadályozására hozott intézkedések.

3.4. Téma. A folyadék kiáramlik a furatokon és a fúvókákon keresztül

A folyadék kiáramlása a lyukakból állandó fejnél. A "vékony falban lévő lyuk" és a "kis lyuk" fogalma. A mellékletek típusai. A folyadék kiáramlása a fúvókákon állandó nyomáson.

Műhelyek

A folyadék áramlási sebességének meghatározása, amikor a lyukból kifelé és a fúvókákon keresztül áramlik

Önálló munkavégzés:

- gyakorlati munkák nyilvántartása

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

Ellenőrzési munka a 3. szakaszon. A hidrodinamika alapjai

4. szakasz Szivattyúk és ventilátorok

4.1. Téma A szivattyúk típusai és működési elve

Centrifugális szivattyúk, típusaik, működési elvük. Teljes fej, szívó emelési határ. A centrifugális szivattyú ellátása, feje, teljesítménye és hatékonysága, meghatározásuk. Ezen paraméterek függése a motor fordulatszámától.

Arányos képletek. A centrifugális szivattyúk és a nyomóvezetékek jellemzői. A centrifugális szivattyúk párhuzamos és egymás utáni működése. Dugattyús szivattyúk, típusaik, működési elvük. Sugárhajtású szivattyúk.

Praktikus munka

A centrifugális szivattyú jellemzőinek ábrázolása

Önálló munkavégzés:

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

Oktatási - egyéni hallgatói munka.

4.2. Téma. A ventilátorok típusai és működési elve

Centrifugális és axiális ventilátorok, típusaik és működési elvük. Ventilátor kapacitása, nyomása, energiafogyasztása és hatékonysága. A ventilátor paramétereinek függése a motor fordulatszámától.

Praktikus munka

A centrifugális ventilátor jellemzőinek ábrázolása.

Önálló munkavégzés:

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

5. szakasz A technikai termodinamika alapjai

5.1. Téma A technikai termodinamika alapelvei. Gáztörvények. Gázkeverékek.

Hő- és mechanikai energia. A munkaközeg állapotának alapvető termodinamikai paraméterei. Tökéletes és igazi gáz. A gázok molekuláris kinetikai elmélete.

Gázkeverék, összetétele. Részleges nyomás és csökkentett térfogatú gázkeverék-alkatrészek. Dalton törvénye. A keverék tömegének és térfogatának összetétele közötti arány.

Önálló munkavégzés:

osztályok kivonatainak, oktató és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez

5.2. Téma. Hőkapacitás

Fajlagos hő és hőmennyiség. Állandó és változó hőkapacitás. Átlagos és valódi hőkapacitás. A gázkeverék hőkapacitása

Műhelyek:

Állandó nyomáson a levegő térfogati hőkapacitásának meghatározása

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

5.3. Téma A termodinamika törvényei. Termodinamikai folyamatok.

A termodinamika első törvénye a hő- és mechanikai energia megőrzésének és átalakulásának törvénye. A hő és a munka mértékegységei. A gáz entalpiája. Az ideális gázok állapotának változásainak fő termodinamikai folyamatainak elemzése: izochoros, izobáros, izotermikus, adiabatikus, politropikus. A termodinamikai folyamatok állapotegyenlete, ábrázolása a pv - diagramon. A munka, a belső energia változásának és a hőmennyiség meghatározása.

A termodinamika második törvénye. Körkörös folyamatok vagy ciklusok. A ciklus hőhatékonysága. A munkaközeg egyensúlyi és nem egyensúlyi állapota. Visszafordítható és visszafordíthatatlan folyamatok és ciklusok. Ideális Karnot-ciklus, képe egy pv-diagramon. A termodinamika második törvénye reverzibilis és irreverzibilis folyamatokhoz. Az entrópia annak fizikai jelentése. Ts-diagram. A termodinamika harmadik törvénye.

Műhelyek:

A ciklusok termodinamikai kiszámítása és hőhatásosságuk (hatásfok) meghatározása a ciklusokat pv és Ts diagramokon ábrázolja.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

Problémák megoldása, gyakorlatok végzése

5.4. Téma. Gázciklusok

Belső égésű motorok. ICE ciklusok különböző hőellátási módszerekkel. Ábrázolásuk pv és Ts diagramokon. Az ICE ciklusok hőhatékonysága. Gázturbina berendezések. GTU ciklusok különböző hőellátási módszerekkel. Ábrázolásuk pv és Ts diagramokon. A gázturbina-ciklusok hőhatékonysága. A kompresszor termodinamikai alapjai. Kompresszor ciklus ábrázolása pv és Ts diagramokban.

Műhelyek:

A belső égésű motor és a gázturbina ciklus hőhatékonyságának összehasonlítása a hőellátás különböző módszereivel.

Önálló munkavégzés

gyakorlati munka nyilvántartása;

Problémák megoldása, gyakorlatok végzése

5.5. Téma. Valódi gázok. Vízgőz és tulajdonságai

Valódi gázok tulajdonságai. A valódi van der Waals-gázok jellemző egyenlete. A vízgőz mint igazi gáz. Gőzölés, párolgás, forralás, kondenzáció, szublimáció, szublimáció.

Telített vízgőz. Száraz és nedves telített gőz. Túlhevített gőz. A szárazság mértéke. Páratartalom és túlmelegedés. Határgörbék és kritikus pont. A víz és a gőz termodinamikai tulajdonságainak táblázatai.

Műhelyek:

A vízgőz paramétereinek meghatározása táblázatok segítségével.

Nedves telített gőz paramétereinek kiszámítása gőz táblázatok és matematikai összefüggések felhasználásával.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

5.6. Téma. A vízgőz termodinamikai folyamatai

A vízgőz állapotának megváltoztatásának fő folyamatai: izobár, izokhor, izoterm és adiabatikus. A vízgőz fő termodinamikai folyamatainak képe a pv és a Ts-diagramon.

A hőmennyiség, a belső energia változásainak, az entalpia, az entrópia és a vízgőz fajlagos térfogatának meghatározása az egyes termodinamikai folyamatokban.

Műhelyek:

A vízgőz állapotának megváltoztatásának folyamatainak kiszámítása táblázatok és diagramok segítségével.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre bekezdésekig, tankönyvek fejezeteihez;

Problémák megoldása, gyakorlatok végzése.

5.7. Téma. A gázok és gőzök kiáramlása és fojtása

A lejárat általános fogalmai. Push munka és rendelkezésre álló munka.

Lejárási sebesség és kritikus sebesség, a második gáz tömegárama. A kiáramlás függése a nyomásaránytól. A lejárat gyakorlati alkalmazása. Kombinált Laval fúvóka.

Fojtási folyamat és jellemzői. A fojtás technikai alkalmazása.

Műhelyek:

A vízgőz paramétereinek és jellemzőinek meghatározása kiáramlás és fojtás közben

Önálló munkavégzés

gyakorlati munka nyilvántartása;

Absztrakt elkészítése.

Az összefoglalók hozzávetőleges témái:

Kombinált Laval fúvóka;

A fojtási folyamat gyakorlati alkalmazása;

A lejárati eljárás technikai alkalmazása.

5.8. Téma. Gőzturbinás erőművek ciklusai.

Gőzturbina üzem diagram. A Rankine-ciklus ideális hőerőmű gőz-víz körforgása, amelyet pv és Ts diagramok mutatnak be. Egy gőzturbina erőmű regeneratív ciklusa. Gőz átmelegítési ciklus. Hőerőművek bináris és gőz-gáz ciklusai.

Műhelyek:

Gőzturbinás erőművek ciklusainak ábrázolása pv és Ts diagramokon

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

6. szakasz A hőátadás alapjai

6.1. Téma A hőátadás elméletének főbb rendelkezései.

A hőátadás folyamata hővezetéssel, konvekcióval és sugárzással. A hőátadás fogalma. Hőátadás lapos egyrétegű falon keresztül. Fourier törvénye

Hőátadás hővezető képességgel egy többrétegű lapos falon keresztül. Hőátadás hővezető képességgel egy többrétegű hengeres falon keresztül.

Műhelyek:

A hővezetési együttható meghatározása és a hővezetési tényező által átadott hőmennyiség kiszámítása különböző alakú falakon keresztül.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

6.2. Téma. Konvektív hőátadás. Hőátadás és hőátadás.

A konvekciós hőátadás alapelvei. Hőátadás lapos fal és folyadék között. Hőátadási együttható, fizikai jelentése Hőátadás többrétegű falon és hengeres falakon keresztül. Hőátbocsátási tényező, fizikai jelentése.

Műhelyek:

A hűtőfolyadéktól a különböző alakú falakhoz átvitt hőmennyiség kiszámítása.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

6.3 Téma: Hőátadás folyadék szabad mozgásával, erőltetett hosszirányú és keresztirányú áramlás a csövek körül, az anyag összesülési állapotának változása.

A folyadék szabad mozgását okozó tényezők. Hőmérsékletek és sebességek megoszlása \u200b\u200ba határrétegben. A folyadék mozgásának jellege függőleges fal mentén, vízszintes csövek és lemezek közelében. A hőátadási tényező meghatározásának egyenlete, alkalmazásának feltételei.

Hőátadás hosszanti áramlás közben a sima csövek körül turbulens üzemmódban. Hőátadási együttható. A hőátadás folyamata a csövek keresztirányú áramlásában. Csövek sakk- és folyosóelrendezése kötegekben. A kritériumegyenlet.

Kondenzációs körülmények. Hőellenállás gőz kondenzáció során. A hőátadási tényező meghatározása kondenzáció során. Forrásállapot. Forrás hőátbocsátási tényezője és annak függése a különböző tényezőktől

Műhelyek:

A hőátadási együttható kiszámítása a kritériumegyenletek segítségével a konvekciós hőátadás különböző eseteiben.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Problémamegoldó gyakorlat;

6.4. Téma. A hősugárzás alapfogalmai és törvényei. A testek közötti sugárzás általi hőátadás.

Hősugárzási tulajdonságok. A testek abszorpciós, fényvisszaverő és átbocsátási képessége. A hősugárzás alaptörvényei: Planck, Stefan-Boltzmann, Lambert, Kirchhoff törvényei. A sugárzás általi hőcsere különféle esetei.

Műhelyek:

A sugárzó hő mennyiségének, a testek felületének feketeségének mértékének kiszámítása. a testek emissziós és felszívóképessége.

Önálló munkavégzés

Gyakorlati munka nyilvántartása;

Az osztályok kivonatainak, oktatási és szakirodalom szisztematikus tanulmányozása kérdésekre, bekezdésekre, tankönyvek fejezeteire

6.5. Téma. Hőcserélők.

A hőcserélők célja és osztályozása. A felületi és keverő hőcserélők működési elve. A hőhordozók mozgásának fő sémái. A hőmérleg és a hőátadás egyenlete a hőcserélőben. A hőcserélő hőátadási tényezője. A hőcserélő fűtőfelületének meghatározása.

Műhelyek:

A hőcserélők hőmérlegének és hőátadásának egyenletének elkészítése.

Önálló munkavégzés

gyakorlati munka nyilvántartása;

A hallgatók egyéni tanulmányi munkája

Vizsgálati munka a 6. szakaszban. A hőátadás alapjai

Az oktatási anyag elsajátításának szintjét a következő megnevezések használják:

1. - bevezető (korábban vizsgált tárgyak, tulajdonságok felismerése);

2. - reproduktív (tevékenységek végrehajtása a modell, utasítások vagy útmutatás szerint);

3. - produktív (tevékenységek megtervezése és önálló elvégzése, problémás feladatok megoldása).

3.fegyelmi program végrehajtásának feltételei

3.1. Minimális logisztikai követelmények

A tudományos fegyelem megvalósításához laboratóriumra van szükséghidraulika, hőtechnika és aerodinamika.

Tantermi felszerelés:

férőhelyek a hallgatók száma szerint;

a tanári munkahely, licencelt vagy ingyenes szoftverrel ellátott személyi számítógéppel felszerelve, amely megfelel a program szakaszainak, és csatlakozik az internethez, valamint a hanginformációk kiadásának eszközei;

oktatási segédlet "A hidraulika, a hőtechnika és az aerodinamika alapjai";

szivattyúk és ventilátorok volumetrikus modelljei;

virtuális laboratórium "Hidraulika";

scanner;

egy nyomtató.

Technikai képzési segédletek:

multimédiás projektor vagy multimédiás tábla;

fénykép- és / és videokamera;

webkamera.

3.2. A képzés információs támogatása

Fő források:

1. O. Brjukanov, V. A. Zsila. A hidraulika, a hőtechnika és az aerodinamika alapjai. - M.: Infra-M, 2010.

2. I.A. Pribytkov, I.A. Levitsky. A hőtechnika elméleti alapjai - M.: "Akadémia" kiadói központ, 2004.

További források:

ÉS. Kalitsun. Hidraulika, vízellátás és csatornázás. - M.: Stroyizdat, 2000.

V. I. Kalitsun, E. V. , K.I. ... A hidraulika, a hőtechnika és az aerodinamika alapjai. - M.: Stroyizdat, 2005.

V.N. Lukanin. Hőtechnika. - M.: Felső iskola, 1999.

Internetes források:

http://twt.mpei.ru/GDHB/OGTA.html

4. A fegyelem elsajátításának figyelemmel kísérése és értékelése

Megfigyelés és kiértékelés a fegyelem elsajátításának eredményeit a tanár végzi a gyakorlati órák és a laboratóriumi munka, tesztelés, valamint az egyes feladatok és projektek diákok általi végrehajtása során.

Tanulási eredmények

(tanult készségek, tanult ismeretek)

A tanulási eredmények nyomon követésének és értékelésének formái és módszerei

kell képesnek lenni:

végezze el a hőmérnöki számításokat:

Hőmotorok és hőerőművek termodinamikai ciklusai;

A gyakorlati munka védelme

Üzemanyag fogyasztás; hő és gőz áramtermeléshez;

Ellenőrző munka a témában

Hőmotorok és hőerőművek termodinamikai ciklusainak hatékonysági együtthatói;

A gyakorlati munka védelme

Hőveszteség az épület burkolatai, a csővezetékek és a fűtőberendezések szigetelése révén;

A gyakorlati munka védelme

Hő- és anyagmérlegek, a hőcserélők fűtési felülete;

A gyakorlati munka védelme

Határozza meg a csővezetékek, légcsatornák hidraulikus számításának paramétereit;

Ellenőrző munka a témában

A szivattyúk és a ventilátorok építési jellemzői.

Az önsegítő házi feladatok ellenőrzése

Felmérés az egyes feladatokról

A tudományos fegyelem elsajátításának eredményeként a hallgatónak meg kell tudni:

A termodinamikai rendszer állapotának paraméterei, a mértékegységek és a közöttük lévő kapcsolat;

A termodinamika alaptörvényei, az ideális gázok, vízgőz és víz állapotának megváltoztatásának folyamatai;

Hőgépek és hőerőművek ciklusai;

Szóbeli és írásbeli gyakorlatok értékelése

Teszt

Folyadékok és gázok fizikai tulajdonságai;

Frontális és egyéni felmérés az osztálytermi foglalkozások során

A hidrostatika és a hidrodinamika törvényei;

A frontális és az egyéni felmérés értékelése az osztálytermi foglalkozások során.

Az írásbeli teszt eredményeinek elemzése.

Teszt

A csővezetékek hidraulikus számításának fő feladatai és eljárása;

Önteszt

A szivattyúk és ventilátorok típusai, eszközei és jellemzői.

Az írásbeli teszt eredményeinek elemzése

Fejlesztő:

OBOU SPO "KMT" _________ __ tanár _____ __ A.A. Katalnikova

Szakértők:

OBOU SPO "KMT" ________ _ metodista ___ ____ M.G.Denisova _____

____________________ _______ ___________________ _________________________

(munkahely) aláírás (betöltött beosztás) (kezdőbetűk, vezetéknév)

A hűtés és a gépi folyamatok elméleti alapjai és a légkondicionáló koncepciók főként két alapvető tudományon alapulnak: a termodinamikán és a hidraulikán.

1. meghatározás

A termodinamika olyan tudomány, amely a belső energia különféle kémiai, fizikai és egyéb folyamatokká történő átalakítását szabályozó törvényeket tanulmányozza, amelyeket a tudósok makroszinten mérlegelnek.

A termodinamikai rendelkezések a termodinamika első és második elvén alapulnak, amelyeket először a 19. század elején fogalmaztak meg, és amelyek a hő mechanikai hipotézisének alapjainak, valamint az energia átalakulásának és megőrzésének törvényévé váltak, megfogalmazta MV Lomonoszov nagy orosz kutató.

A termodinamika fő iránya a műszaki termodinamika, amely a hő munkává történő kölcsönös átalakulásának folyamatait és azokat a körülményeket tanulmányozza, amelyek között ezek a jelenségek a leghatékonyabban fordulnak elő.

2. definíció

A hidraulika olyan tudomány, amely tanulmányozza a folyadék egyensúlyának és mozgásának törvényszerűségeit, valamint kidolgozza azok felhasználásának módszereit a bonyolult mérnöki problémák megoldására.

A hidraulika alapelveit gyakran alkalmazzák a hidraulikus csővezetékek, szerkezetek és gépek tervezésével, tervezésével, üzemeltetésével és építésével kapcsolatos számos kérdés megoldása során.

Archimedes ókori görög gondolkodót, aki az "Úszó testekről" című tudományos munkát írta, a hidraulika kiemelkedő megalapozójának tartják. A hidraulika, mint tudomány, jóval korábban keletkezett, mint a termodinamika, amely közvetlenül kapcsolódik az ember társadalmi intellektuális tevékenységéhez.

Hidraulika és termodinamika fejlesztése

1. ábra Hidraulikus áramlásmérés. Author24 - online hallgatói papírcsere

A hidraulika egy komplex elméleti tudományág, amely alaposan megvizsgálja a kapcsolódó kérdéseket mechanikus mozgás különféle folyadékok természetes és mesterséges körülmények között. Mivel minden elem oszthatatlan és folytonos fizikai testnek számít, akkor a hidraulika a kontinuummechanika egyik szakaszának tekinthető, amelyhez szokás egy speciális anyagot - folyadékot - beépíteni.

Már az ókori Kínában és Egyiptomban az emberek tudták, hogyan kell gátakat és vízimalmokat építeni a folyókon, öntözőrendszereket hatalmas rizsföldeken, amelyekben nagy teljesítményű vízemelő gépeket használtak. Rómában, Kr. E. e. vízellátó rendszert építettek, amely az akkori rendkívül magas technikai kultúráról beszél. Az első traktátust a hidraulikáról Archimédész tanításának kell tekintenünk, aki elsőként találta ki a vízemelés gépét, amelyet az "arkhimédészi csavar" eredményeként neveztek el. Ez az eszköz a modern hidraulikus szivattyúk prototípusa.

Az első pneumatikus koncepciók jóval később jelentek meg, mint a hidraulikusak. Csak a 18. században. n. e. Németország területén bemutatták a "gáz és a levegő mozgatásának" gépét. A technológia fejlődésével korszerűsítették a hidraulikus rendszereket, és gyakorlati alkalmazásuk területe gyorsan kibővült.

A 19. század termodinamikájának fejlesztése során a tudósok három fő időszakot különböztetnek meg, amelyek mindegyikének megvannak a maga megkülönböztető tulajdonságai:

• az elsőt az első és a második termodinamikai elv kialakulása jellemezte;
• a második időszak a 19. század közepéig tartott, és kiváló európai fizikusok, például az angol J. Joule, a német kutató Gottlieb és W. Thomson tudományos munkái különböztették meg;
• a termodinamika harmadik generációját fedezte fel a híres osztrák tudós és a Szentpétervári Tudományos Akadémia tagja, Ludwig Boltzmann, aki számos kísérlet során megalapozta a mechanikai és termikus mozgásformák kapcsolatát.

Továbbá a termodinamika fejlődése nem állt meg, hanem gyorsított ütemben haladt előre. Így az amerikai Gibbs 1897-ben kifejlesztette a kémiai termodinamikát, vagyis a fizikai kémia abszolút deduktív tudománysá vált.

Két tudományos irány alapfogalmai és módszerei

2. ábra Hidraulikus ellenállás. Author24 - online hallgatói papírcsere

1. megjegyzés

A hidraulika kutatásának tárgya a folyadék egyensúlyának és kaotikus mozgásának alaptörvényei, valamint a hidraulikus rendszerek vízellátás és öntözés aktiválásának módszerei.

Mindezeket a posztulátumokat már jóval korunk előtt ismerte az ember. A folyadékmechanikában a "folyadék" kifejezésnek tágabb jelentése van, mint azt általában a termodinamikában gondolják. A "folyadék" fogalma abszolút minden olyan fizikai testet magában foglal, amely önkényesen kis erők hatása alatt képes megváltoztatni alakját.

Ezért ez a meghatározás nemcsak a közönséges (csepp) folyadékokat jelenti, mint a termodinamikában, hanem a gázokat is. A fizika vizsgált ágaiban mutatkozó különbségek ellenére a cseppgázok és folyadékok mozgási törvényei bizonyos körülmények között ugyanazoknak tekinthetők. E feltételek közül a fő a sebességjelző, összehasonlítva ugyanazzal a hangparaméterrel.

A hidraulika elsősorban a különböző csatornákban lévő folyadékáramlást, vagyis sűrű falak által határolt áramlást vizsgálja. A "csatorna" fogalma magában foglal minden olyan eszközt, amely korlátozza magát az áramlást, beleértve a szivattyúk, a csővezetékek, a hézagok és a hidraulikus fogalmak egyéb elemeit is. Így a hidraulikában elsősorban a belső, míg a termodinamikában a külső áramlásokat vizsgálják.

2. megjegyzés

A termodinamikai elemzés tárgya egy olyan rendszer, amely valamilyen vezérlőfelülettel elválasztható a külső környezettől.

A termodinamika kutatási módszere makroszkopikus módszer.

A rendszer makrostrukturális tulajdonságainak pontos jellemzéséhez a makroszkopikus koncepció értékeit használjuk:

• természet:
• hőfok;
• nyomás;
• fajlagos kötet.

A termodinamikai módszer sajátossága, hogy a természet egyetlen alapvető törvényén alapszik - az energia átalakulásának és megőrzésének törvényén. Ez azt jelenti, hogy az összes kulcskapcsolat, amely a matematikai apparátus alapját képezi, csak ebből a helyzetből származik.

A hidraulika és a termodinamika alapjai

A hidraulika és a termodinamika alapjainak tanulmányozása során támaszkodni kell a fizika azon ágainak koncepcióira, amelyek segítenek jobban elsajátítani és megérteni a hidraulikus gépek funkcionalitásának elvét.

Minden fizikai test állandó mozgásban levő atomokból áll. Az ilyen elemek viszonylag rövid távolságban vonzanak, és meglehetősen közeli távolságban taszítanak. A legkisebb részecske közepén egy pozitív töltésű mag található, amely körül az elektronok véletlenszerűen mozognak, elektronhéjat alkotva.

3. meghatározás

A fizikai mennyiség az anyagi test tulajdonságainak mennyiségi leírása, amelynek saját mértékegysége van.

Közel másfél évszázaddal ezelőtt K. Gauss német fizikus bebizonyította, hogy ha több paraméter független mértékegységeit választja, akkor ezek alapján, a fizikai törvények segítségével, meg lehet állapítani a mennyiségi egységeket, amelyek teljesen bármely ágban szerepelnek a fizika.

A hidraulika sebességének mértékegysége a fogalom származtatott egysége, amely a rendszeregységekből mérő és másodperc formájában származik. A figyelembe vett fizikai mennyiségeket (gyorsulás, sebesség, tömeg) a termodinamikában határozzuk meg az alapvető mértékegységek felhasználásával, és méretekkel rendelkeznek. A molekuláris erők jelenléte ellenére a vízmolekulák mindig állandó mozgásban vannak. Minél magasabb egy folyékony anyag hőmérséklete, annál gyorsabban mozognak alkotórészei.

Térjünk ki részletesebben a folyadékok és gázok néhány fizikai tulajdonságára. A hidraulikus rendszer folyadékai és gázai könnyen deformálódhatnak, hogy fenntartsák eredeti térfogatukat. Egy termodinamikai rendszerben minden teljesen másképp néz ki. A termodinamika ilyen alakváltozásához nincs szükség semmilyen mechanikai munkára. Ez azt jelenti, hogy egy bizonyos koncepcióban ható elemek gyengén ellenállnak egy esetleges elmozdulásnak.