Методичні вказівки до практичних занять
для студентів напрямків: 151900 - «Конструкторсько-технологічне забезпечення машинобудівних виробництв», 280700 - «техносферной безпеку
Частина I - Гідростатика
Укладач доцент, к.т.н. В.В.Козенец, доцент кафедри технологій автоматизованого виробництва (ТАП)
Методичні вказівки містять рішення типових задач, які використовуються при вивченні навчальних курсів «Гідравліка» і «Гідрогазодинаміка».
Всі представлені в методичних вказівках матеріали відповідають вимогам державного освітнього стандарту вищої професійної освіти за напрямами 151900 і 280700 і призначені для поліпшення організації як аудиторної, так і самостійної роботи студента при вивченні курсів «Гідравліка» і «Гідрогазодинаміка»
Методичні вказівки обговорені та схвалені на засіданні навчально-методичної групи (УМГ) кафедри
технології автоматизованого виробництва
(Повне найменування без скорочень)
Голова УМГ кафедри розробника _________ А.А. Махов
Основні фізичні властивості рідини і газу
Вже згадана тема передбачає вивчення тільки основних фізичних властивостей рідини і газу, знання яких має значення при вивченні механіки рідини і газу.
Метод вивчення навчального матеріалу - інформаційний. Увага студента слід звернути на залежність властивостей рідини від температури і тиску. Слід привчити студента шукати необхідні параметри в довідковій літературі та інформаційних системах Інтернету.
Найважливішими фізичними властивостями рідини, прийнятими до уваги гідравлікою, є: щільність, стисливість, температурне розширення і в'язкість. В окремих випадках необхідно враховувати здатність рідини розчиняти гази і досягати стану кипіння.
Щільність для однорідної рідини визначається як маса одиниці об'єму
.
В'язкість - це властивість рідини чинити опір зсуву одного шару відносно другого.
Опір зрушенню одного шару рідини щодо іншого пояснюється наявністю сил внутрішнього тертя, інтенсивність яких на одиницю площі пропорційна зміні швидкості руху рідини по нормалі до загального напрямку руху потоку (рис. 1.1)
коефіцієнт # 956; у формулі (1.3) називають коефіцієнтом динамічної в'язкості або динамічною в'язкістю. Вимірюється динамічна в'язкість в.
Значно частіше в гідравлічних розрахунках використовується інша характеристика - кінематична в'язкість. одиницею виміру якої є (раніше використовувалася одиниця виміру кінематичної в'язкості 1 Стокс;.
.
В'язкість при підвищенні температури падає, а при підвищенні тиску збільшується
де # 956; Оt. # 956; op - динамічна в'язкість при відомій температурі і відомому тиску,
kp. kt - коефіцієнти, що визначаються експериментально.
Вимірювання в'язкості проводиться спеціальними приладами - вискозиметрами.
В'язкість деяких рідин і їх залежність від температури приведена в таблиці П1, води і повітря - в табл. П2.
Стисливість - це властивість рідини змінювати обсяг при зміні тиску. Характеристикою стисливості рідини є коефіцієнт об'ємного стиснення. який визначає величину відносного зміни обсягу при зміні тиску на одиницю
.
Для однорідної рідини коефіцієнт стисливості можна визначити через щільність
.
Тобто коефіцієнт об'ємного стиснення визначається як відносна зміна щільності при зміні тиску на одиницю. Розмірність коефіцієнта об'ємного стиснення.
Значення коефіцієнта об'ємного стиснення води при різних значеннях тиску і температури, представлені в табл. 3П.
Залежність коефіцієнта об'ємного стиснення водиот температури
При вивченні Паскаля необхідно домогтися від студента:
- засвоєння поняття «гідростатичний тиск»;
- знання і вміння використовувати основний закон гідростатики при вирішенні задач визначення гідростатичного тиску в заданій точці обсягу, займаного рідиною.
Основні поняття. закони
Гідростатика - розділ гідравліки, що вивчає закони рівноваги нерухомою рідини, що знаходиться під впливом зовнішніх сил.
Під впливом зовнішніх сил частині розглянутого об'єму рідини взаємодіють один з одним. Ці сили є внутрішніми силами.
В ідеальній рідині ці сили спрямовані по нормалі до поверхні розділу і спрямовані в бік, протилежний зовнішньої нормалі, тому що рідина практично не чинить опір розтягуванню і, як суцільне середовище, може працювати тільки на стиск. Інтенсивність цих сил характеризується величиною нормального напруги, яке в гідравліки називається тиском
. (2.1) Зовнішні сили поділяють на сили поверхневі і об'ємні. До поверхневих силам відносяться сили взаємодії рідини зі стінками резервуара, що обмежують займаний обсяг, і сили атмосферного тиску на вільній поверхні. Об'ємні сили - це, перш за все, сили тяжіння і інші фізичні сили, розподілені по об'єму, що займають рідиною. Для характеристики масових сил вводять інтенсивність масових сил, як силу, що припадає на одиницю маси. Складові інтенсивності масових сил по координатним осях визначають виразами