2018-02-13
401
1 История развития дисциплины «Гидравлика и гидравлические машины». Труды Архимеда, Леонардо да-Винчи. Вклад в развитие науки Ньютона, Паскаля, Торичелли. Работы Ломоносова, Бернулли, Эйлера.
2 Первая в истории человечества гидравлическая машина, гидравлическая передача. Исследования Н.Жуковского, Феттингера. Наши современники и их вклад в развитие дисциплины.
3 Понятие «жидкость». Капельная, реальная, идеальная, упругая жидкость.
4 Силы, действующие в жидкости. Массовые и поверхностные.
5 Механические характеристики жидкости. Физические свойства капельной жидкости (сжимаемость, вязкость, поверхностное натяжение, температурное расширение, капиллярность, испаряемость, растворимость газов.)
6 Гидростатическое давление (ГД). Два основных свойства ГД (с доказательством).
7 Гидростатическое давление: атмосферное, избыточное, вакууметрическое, абсолютное.
8 Понятие нормального атмосферного давления, технической и физической атмосферы. Единицы измерения давления.
|
|
|
9 Основное уравнение гидростатики (вывод). Закон Паскаля. Устройство, в принципе действия, которого лежит закон Паскаля.
10 Гидростатический парадокс. Героновы фонтаны, устройство, принцип действия.
11 Приборы, применяемые для измерения давления (атмосферного, избыточного, вакууметрического). Устройство, принцип действия. Класс точности приборов.
12 Дифференциальные уравнения покоящейся идеальной жидкости (Уравнения Л.Эйлера). Вывод уравнений.
13 Относительный покой жидкости. Пример применения уравнений Л.Эйлера для покоющейся идеальной жидкости для решения практических задач.
14 Определение силы гидростатического давления на плоскую стенку, расположенную под углом к горизонту. Центр давления.
15 Положение центра давления в случае прямоугольной площадки, верхняя кромка которой лежит на уровне свободной поверхности.
16 Определение силы гидростатического давления на криволинейную поверхность. Эксцентриситет. Объем тела давления.
17 Закон Архимеда. Вывод уравнения для определения Архимедовой силы. Центр водоизмещения.
18 Условия плавания и остойчивости тела. Метацентр. Метацентрическая высота. Ватерлиния. Осадка. Запас плавучести.
19 Виды движения жидкости (установившееся, неустановившееся, равномерное, неравномерное, напорное, безнапорное).
20 Элементы потока жидкости (линия тока, поверхность тока, трубка тока, элементарная струйка, площадь живого сечения).
21 Понятие расхода жидкости. Определение скорости осредненной по живому сечению.
22 Уравнение неразрывности потока. Вывод уравнения. Применение уравнения к решению практических задач.
|
|
|
23 Уравнение Д.Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.
24 Геометрический смысл уравнения Бернулли.
25 Энергетический смысл уравнения Бернулли. Полный напор. Напорная и пьезометрическая линии.
26 Гидравлические элементы живого сечения (площадь живого сечения, длина смоченного периметра, гидравлический радиус).
27 Два режима движения жидкости (ламинарный и турбулентный).
28 Опыты О.Рейнольдса. Критические числа Рейнольдса. Определение числа Рейнольдса.
29 Потери напора. Определение потерь напора по длине при ламинарном режиме движения. Вывод уравнения Пуазейля. Закон Пуазейля.
30 Уравнение Вейсбаха-Дарси (вывод). Коэффициент Дарси (коэффициент гидравлического трения) в случае ламинарного движения.
31 Определение коэффициента Дарси в случае начального участка ламинарного движения.
32 Определение коэффициента Дарси в случае движения с теплообменом.
33 Определение потерь напора при ламинарном режиме движения при движении в зазоре.
34 Определение потерь напора по длине в случае больших перепадов давления.
35 Определение коэффициента Дарси при турбулентном режиме движения. 36 Коэффициент эквивалентной шероховатости. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы.
37 Уравнения для определения коэффициента Дарси в случае области гладкого трения, доквадратичного и квадратичного сопротивления.
38 Графики Никурадзе. Определение коэффициента Дарси опытным путем.
39 Графики Мурина. Определение коэффициента Дарси опытным путем.
40 Виды местных сопротивлений.
41 Определение потерь напора на местные сопротивления.
42 Вывод общего уравнения Вейсбаха.
43 Определение коэффициентов местных сопротивлений для внезапного и плавного расширения, внезапного и плавного сужения, поворота трубы на 900.
44 Явление кавитации. Критическое число кавитации.
45 Уравнение Д.Бернулли для потока реальной жидкости, пьезометрический и гидравлический уклон.
46 Геометрический и энергетический смысл уравнения Д.Бернулли для потока реальной жидкости.
47 Дифференциальные уравнения движущейся идеальной жидкости (уравнения Л.Эйлера). Вывод уравнений.
48 Определение скорости и расхода при истечении жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном расходе. Коэффициенты сжатия, скорости и расхода. Уравнение Торичелли.
49 Истечение жидкости под уровень через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре.
50 Определение времени опорожнения сосуда.
51 Вывод уравнения траектории струи. Определение дальности отлета струи.
52 Истечение жидкости через насадки. Устройство и принцип действия насадка Вентури, Борда, расходящегося и сходящегося внешних насадков. Определение расхода и скорости.
53 Коэффициенты сжатия, скорости и расхода насадков. Уравнения для определения скорости и расхода насадка.
54 Явление гидравлического удара. Скорость распространения ударной волны (формула Н.Жуковского).
55 Определение превышения давления в трубопроводе при гидроударе. Фаза и период гидроудара.
56 Прямой и непрямой гидроудар. Определение превышения давления.
57 Устройство и принцип действия гидротарана (достоинства и недостатки).
58 Способы борьбы с возникновением гидроудара в трубопроводе.
59 Гидравлический расчет трубопроводов. Трубопроводы простые и сложные, короткие и длинные.
60 Построение трубопроводной характеристики. Статический напор, потребный напор.
61 Построение трубопроводной характеристики при параллельном и последовательном соединении коротких трубопроводов.
62 Расчет длинных трубопроводов. Определение магистрали. Понятие коэффициента расхода. Построение трубопроводной характеристики в случае тупикового трубопровода.
63 Подбор насоса, работающего на трубопроводную систему. Построение трубопроводной характеристики. Определение потребного напора. Поле насосов. Характеристики насоса. Определение рабочей точки насоса.
|
|
|
64 Основы теории подобия. Геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.
65 Критерии подобия: числа Рейнольдса, Вебера, Струхаля, Маха, Фруда, Эйлера, Ньютона.
66 История развития гидравлических машин. Вклад М.Ломоносова, Л.Эйлера, наших современников в развитие теории создания гидравлических машин.
67 Классификация насосов. Классификация гидродвигателей.
68 Энергия потока жидкости, параметры: мощность и давление.
69 Основные параметры насосов. Напор, мощность, к.п.д., подача, допустимая высота всасывания. Баланс мощности в насосе.
70 Объемные поршневые гидромашины. Принцип действия и классификация.
71 Устройство, принцип действия поршневого насоса одиночного действия.
72 Устройство, принцип действия поршневого насоса двойного действия.
73 Определение подачи поршневого насоса одиночного действия. Построение графика подачи.
74 Определение подачи поршневого насоса двойного действия. Построение графика подачи.
75 Действительная подача поршневого насоса. Объемный к.п.д.
76 Мощность, потребляемая поршневым насосом. Индикаторная диаграмма.
77 Определение к.п.д. поршневого насоса. Запас мощности на случай перегрузки.
78 Устройство и принцип действия радиально-поршневых насосов. Кинематическая схема. Секундная подача. Достоинства и недостатки.
79 Устройство и принцип действия аксиально-поршневого насоса. Ход поршня. Теоретическая производительность.
80 Шестеренные насосы. Устройство и принцип действия. Достоинства и недостатки.
81 Принцип действия и устройство силовых гидроцилиндров. Их классификация.
82 Устройство и принцип действия силовых гидроцилиндров одностороннего действия. Усилие на штоке. Скорость перемещения поршня.
83 Устройство и принцип действия силового гидроцилиндра двустороннего д6ействия. Усилие на штоке. Скорость перемещения поршня.
84 Устройство и принцип действия квадрантов. Определение удельной подачи.
|
|
|
85 Классификация лопастных насосов. Схема центробежного насоса.
86 Принцип действия, устройство и область применения осевого насоса.
87 Принцип действия и устройство активных и реактивных лопастных турбин.
88 Устройство и принцип действия пропеллерных турбин.
89 Кинематика частицы жидкости в канале центробежного насоса. Треугольники скоростей.
90 Вывод основного уравнения лопастных машин.
91 Влияние формы лопастей центробежного насоса на напор. Коэффициент закручивания. Коэффициент реактивности.
92 Определение числа лопастей центробежного насоса.
93 Определение гидравлических потерь в лопастном насосе.
94 Действительный напор лопастного насоса с учетом потерь.
95 Характеристики центробежного лопастного насоса. Помпаж.
96 Кавитационные испытания лопастного насоса.
97 Гидродинамическое подобие в лопастных насосах. Пересчет характеристики насоса на другую частоту вращения.
98 Коэффициент быстроходности в лопастных насосах.
99 Устройство и принцип действия осевого насоса.
100 Характеристики осевого насоса.
101 Гидродинамические передачи. Устройство и принцип действия гидротрансформатора. К.п.д., мощность, крутящие моменты гидротрансформатора.
102 Характеристики гидротрансформатора. Его назначение.
103 Устройство и принцип действия гидромуфты. Характеристики гидромуфты.
104 Назначение, устройство и принцип действия объемных гидроприводов. Достоинства и недостатки. Рабочие жидкости.
105 Регулирование объемных гидроприводов.
Приложение А
Таблица А.1 – Зависимость давления насыщенных паров воды от температуры
| t, ºC | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| Pн.п, кПа | 0,9 | 1,2 | 1,8 | 2,4 | 2,4 | 4,3 |
Таблица А.2 – Зависимость коэффициента кинематической вязкости воды от
температуры
| t, ºC | 0 | 5 | 7 | 10 | 12 |
| 0,0179 | 0,0152 | 0,0143 | 0,0131 | 0,0124 |
| t, ºC | 15 | 17 | 20 | 25 | 30 |
| 0,0114 | 0,0109 | 0,0101 | 0,009 | 0,008 |
Таблица А 2 – Размерности величин в различных системах измерения
| Величина | СИ | Перевод в другие единицы |
| Длина | м | 1 м = 100 см = 1000 мм |
| Объём | м3 | 1 м3 = 106 см3 = 1000 л |
| Сила, вес | Н | 10 Н » 1 кгс = 10-3 тс |
| Вязкость кинематическая | м2/с | 1 м2/с = 104 см2/с = 104 Стокс |
| Давление | Па =Н/м2 | 101325Па = 1 физ.ат соответствует 10,33 м вод.ст. или 760 мм рт.ст. |
Таблица А 3 - Коэффициенты местных сопротивлений
| Наименование вида местного сопротивления | Коэффициент местного сопротивления 
|
| Вентиль с изменением направления движения жидкости на 900 Вентиль с прямоточным движением жидкости Распределительные устройства и обратные клапаны Значительное расширение потока при поступлении жидкости в гидроцилиндры Штампованные или сверленые угольники под 900 Прямоугольные тройники: для отводимого под углом 900 потока для транзитного потока Выход жидкости из цилиндров в трубы Приемный клапан Кран управления (при угле поворота 50) Фильтр Закругление трубы под 900 |
2,5 – 3
0,5 – 1
2 – 3
0,8 – 0,9
2
1 – 1,2
0,1 – 0,2
0,5
10
0,05
 12
0,15 – 0,25
|
Таблица А 4 - Определение коэффициента гидравлического
трения
Таблица А 5 - Величины 
и 
для круглых труб, подсчитанные по полной формуле академика Н. Н. Павловского при n = 0,012
| d, мм | 50 | 75 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 |
|
| 0,0391 | 0,0349 | 0,0321 | 0,0286 | 0,0263 | 0,0247 | 0,0234 | 0,0224 | 0,0216 |
| К, м3/с | 0,0099 | 0,0287 | 0,0614 | 0,1794 | 0,3837 | 0,6921 | 1,1206 | 1,6842 | 2,3970 |
Таблица А 6 - Эквивалентная шероховатость для труб из различного
материала
| Стекло | 0 |
| Трубы, тянутые из латуни, свинца, меди | 0…0,002 |
| Высококачественные бесшовные стальные трубы | 0,06…0,2 |
| Стальные трубы | 0,1…0,5 |
| Чугунные асфальтированные трубы | 0,1…0,2 |
| Чугунные трубы | 0,2…1,0 |
Таблица А 7 - Условные обозначения основных гидроэлементов
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
