МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Гидравлика

методические указания и контрольное задание для студентов – заочников образовательных учреждений среднего профессионального образования

по специальности

"Сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ."

"Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений"

"Бурение нефтяных и газовых скважин"

Ижевск

2012 г.

Методические указания

составлены в соответствии

с примерной программой

по дисциплине «Гидравлика»

по специальности 0906,0907,

Зам. директора по УР _______________Е. А. Волохин

Составители:

Редактор:

Рецензент:

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Примечание. Тематические планы для групп вечернего и заочного обучения составляются предметными /цикловыми/ комиссиями, исходя из объема времени, предусмотренного на изучение предмета, местных условий, характера специальности и контингента учащихся, и утверждаются руководством учебного заведения.

СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

РАЗДЕЛ 1

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ

Тема 1.1 Основные физические свойства жидкостей

Определение жидкости. Жидкости капельные и газообразные. Понятие об идеальной и реальной жидкости. Основные свойства жидкости: плотность, сжимаемость, температурное расширение, вязкость /динамическая, кинематическая, условная/, их физический смысл. Поверхностное натяжение, упругость паров. Зависимость физических свойств жидкости от температуры г давления. Приборы для измерения плотности и вязкости.

Литература: 1, с. 7...11

РАЗДЕЛ 2

ГИДРОСТАТИКА

Тема 2.1 Законы гидростатики и их практическое применение

Гидростатическое давление и его свойства. Единицы измерения. Основное уравнение гидростатики. Понятия об абсолютном и избыточном давлениях, пьезометрической высоте. Закон Паскаля. Приборы для измерения давления. Закон Архимеда и его практическое применение.

Приборы, машины, сооружения, принцип действия и расчет которых основаны на законах гидростатики.

Литература: 1, с. 21...52

РАЗДЕЛ 3

ГИДРОДИНАМИКА

Тема 3.1 Основы гидродинамики и уравнения движения жидкости

Основные понятия и определения гидродинамики: установившееся и неустановившееся движение жидкости, равномерное и неравномерное движение, напорное и безнапорное движение, живое сечение потока, смоченный периметр, гидравлический радиус, расход жидкости, средняя скорость.

Уравнение расхода жидкости.

Уравнение неразрывности потока жидкости.

Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Энергетический смысл уравнения Бернулли. Графическая иллюстрация уравнения Бернулли. Основное уравнение гидростатики как частный случай уравнения Бернулли.

Явление дросселирование и его практическое применение.

Значение уравнения Бернулли, использование при решении задач и для доказательства других законов.

Приборы для измерения скорости и расхода потока жидкости. Расходомеры, их применение в нефтяной и газовой промышленности.

Общие понятия о гидравлических машинах. Принцип их действия, назначение и область применения. Центробежный насос. Насосная установка. Турбобур.

Литература: 1, с. 57...90

Тема 3.2 Гидравлическое сопротивление

Режимы движения жидкости в трубопроводах. Опыты и число Рейнольдса. Потери напора при равномерном движении жидкости. Распределение скоростей в поперечном сечении цилиндрической трубы при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости. Механизм турбулентного потока. Шероховатость стенок труб. График Никурадзе. Определение потерь напора в трубопроводах. Формула Дарси—Вейсбаха. Коэффициент гидравлического сопротивления и его определение при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости.

Потери напора в некруглых трубах. Местные сопротивления. Местные потери напора. Коэффициент местного сопротивления и его определение. Определение общего потерянного напора в трубах. Коэффициент сопротивления системы.

Сопротивление при обтекании тел. Условия выноса разбуренной породы на поверхность с помощью бурового раствора.

Литература: 1, с. 100... 179

Тема 3.3 Движение жидкости в трубопроводах

Назначение и классификация трубопроводов. Основные задачи гидравлического расчета трубопроводов.

Крупнейшие нефте — и газопроводы нашей страны. Простой трубопровод и его расчет. Общие понятия о сложных трубопроводах с последовательным и параллельным соединением отдельных участков. Липпинги.

Гидравлические характеристики трубопроводов.

Профиль и трасса трубопроводов. Кавитация.

Определение напора и мощности насоса. Проверка условий всасывания насоса.

Выбор диаметра трубопровода.

Общие понятия о расчете магистральных трубопроводов.

Сифонные трубопроводы, их применение и расчет. Условия действия сифонного трубопровода.

Гидравлический удар в трубопроводах. Явление гидравлического удара. Работа Н. Е. Жуковского о гидравлическом ударе. Полезное использование гидравлического удара гидротаран, гидротахометр.

Литература: 1, с. 215...221, 223...225, 226...231, 233...236, 238...241, 242...247

Тема 3.4 Истечение жидкости из отверстий и насадков

Истечение жидкости из данного отверстия в стенке при постоянном напоре. Формула Торичелли. Теоретический и действительный расход при истечении. Теоретическая и действительная скорость истечения. Коэффициенты скорости, сжатия, расхода.

Истечение при избыточном давлении в сосуде.

Истечение под уровень.

Время опорожнения или наполнения сосуда.

Истечение жидкости из насадков. Назначение и типы насадков.

Давление струи жидкости. Гидромониторные долота.

Литература: 1, с. 184...208

Тема 3.5 Движение жидкости в пористой среде

Понятие о фильтрации жидкости. Значение законов фильтрации для различных областей техники: водоснабжения, мелиорации, нефтедобычи и др. Вклад отечественных ученых в развитие теории фильтрации (Н. Е. Жуковский, Н. Н. Павловский, Л. С. Лейбензон, И. А. Чарный, В. Н. Щелкачкев и др.).

Пористость грунта. Коэффициент пористости. Основной закон фильтрации (закон Дарси). Скорость и расход фильтрации, их определение.

Проницаемость грунта.

Границы применимости закона фильтрации.

Простейшие случаи установившейся напорной фильтрации несжимаемой жидкости.

Прямолинейно — параллельная и плоскорадиальная фильтрация.

Литература: 1, с. 272...284

Тема 3.6 Неньютоновские жидкости

Понятие о неньютоновских жидкостях, свойства и классификация.

Вязко — пластичные жидкости. Напряжение сдвига. Закон внутреннего трения.

Движение вязко — пластичных жидкостей по трубам. Режимы движения: структурный, турбулентный. Изменение скоростей. Обобщенное число Рейнольдса. Определение напора и расхода. Расчетные формулы.

Буровые растворы как неньютоновские жидкости и их роль в бурении нефтяных и газовых скважин.

Литература: 1, с. 285...297

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа выполняется по вариантам. Каждый вариант содержит два теоретических вопроса и шесть задач. Студент, выполняет тот вариант, который соответствует последним двум цифрам его шифра.

При выполнении контрольной работы должны быть выполнены следующие требования:

1. Контрольная работа выполняется после изучения всего теоретического материала.

2. Ответы на теоретические вопросы и решение каждой задачи нужно начинать с новой страницы.

3. Если в данных для решения задач размерность не в единицах СИ, то в условии необходимо сделать их соответствующий пересчет.

4. Ответы на теоретические вопросы рекомендуется выполнять кратко, полностью переписывая лишь точные формулировки и законы.

5. Если к задаче прилагается схема или рисунок, их необходимо выполнять аккуратно карандашом с нанесением всех необходимых размеров и данных.

6. В конце контрольной работы дается список использованной литературы.

7. После списка литературы следует оставлять 1—2 страницы чистыми для написания рецензии.

8. Если студент выполняет не свой вариант, работа возвращается без проверки.

ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ

Вариант 1

1. Какое физическое тело называется жидкостью?

2. Каково условие выноса твердых тел восходящим потоком жидкости?

Вариант 2

1. Как определяется сила сопротивления тел при их обтекании?

2. В чем отличие между реальной и идеальной жидкостями?

Вариант 3

1.Что называется плотностью жидкости? Каковы единицы измерения плотности жидкости?

Какие факторы и как влияют на плотность?

2.От каких факторов зависит величина коэффициента местного сопротивления?

Вариант 4

1. Что называется эквивалентной длиной местного сопротивления?

2. Чем характеризуется сжимаемость и температурное расширение капельной жидкости

Вариант 5

1.Что называется давлением насыщения паров жидкости и от чего зависит его величина?

2.Каково влияние вязкости жидкости и диаметра трубопровода на потери напора в нем?

Вариант 6

1.Каковы законы распределения местных скоростей в живом сечении потока при ламинар- ном и турбулентном режимах?

2.Что называется вязкостью жидкости и от чего она зависит?

Вариант 7

1.Каковы единицы измерения динамической и кинематической вязкости и какова их взаимосвязь?

2.Каковы основные расчетные формулы для определения λпри турбулентном режиме?

Вариант 8

1.В чем заключаются опыты Никурадзе и каковы их результаты?

2.Как называются приборы для измерения плотности и вязкости жидкости? Принцип их действия.

Вариант 9

1.Что называется гидростатическим давлением, в каких единицах оно измеряется?

2.Какие шероховатости называются эквивалентной и относительной?

Вариант 10

1.Что такое осредненная во времени местная скорость жидкости при турбулентном потоке?

2.Какое давление называется избыточным, какое вакуумом?

Вариант 11

1.Каковы основные свойства гидростатического давления?

2.Что определяется по формуле Дарси-Вейсбаха, и как она записывается?

Вариант 12

1.Как определяется число Рейнольдса и чему равно его критическое значение?

2.Как формулируется закон Паскаля?

Вариант 13

1.Как записывается основной закон гидростатики. В каких единицах измеряются величины, входящие в него?

2.Какое движение называется установившимся, какое медленно изменяющимся?

Вариант 14

1. Что называется живым сечением?

2. Какая поверхность называется пьезометрической?

Вариант 15

1.Чем дифференциальный жидкостной манометр отличается от простого и как по его показаниям можно определить разность давлений в точках подключения такого манометра?

2.Как определяется средняя скорость потока, если известен объемный расход жидкости?

Вариант 16

1.Что называется гидравлическим радиусом?

2.В чем преимущества и недостатки механических манометров по сравнению с жидкостными?

Вариант 17

1.Как определяется результирующая сила давления жидкости на плоскую поверхность?

2.Запишите уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Что представляют из себя составляющие части этого уравнения?

Вариант 18

1.Каков физический смысл членов, входящих в уравнение Бернулли?

2.Что называется центром давления и как определяется его координата ℓ_д?

Вариант 19

1.Как определить горизонтальную и вертикальную составляющие силы давления жидкости на криволинейную поверхность и в каких точках они приложены?

2.Что называется гидравлическим уклоном?

Вариант 20

1. Назовите два вида потерь напора.

2. Каково устройство и принцип действия гидравлического пресса?

Вариант 21

1.Что называется телом давления?

2.Почему в расходомере Вентери давление в узком сечении меньше,
чем в широком?

Вариант 22

1.Каково принципиальное устройство скоростной трубки Прандтля и что она измеряет?

2.Как формулируется закон Архимеда?

Вариант 23

1. В чем заключается гидростатический парадокс?

2. По какой формуле определяется полезная мощность насоса?

Вариант 24

1. Выведите и запишите основное уравнение гидростатики.

2. Какие трубопроводы называются сложными, и каковы их основные типы?

Вариант 25

1.Какие формулы применяются для расчета трубопроводов?

2.Как изменяются коэффициент сжимаемости β_v и коэффициент температурного расширения β_tс изменением давления и температуры?

Вариант 26

1.Как записать уравнение баланса напоров в случае, если жидкость по трубопроводу перекачивается насосом?

2.Дайте определение поверхностному натяжению. Опишите механизм возникновения давления поверхностного натяжения.

Вариант 27

1. Что такое гидравлический удар и каковы условия его возникновения?

2. Запишите формулу Менделеева для определения плотности жидкости

Вариант 28

1.Как определить удельный вес жидкости? Чем он отличается от плотности жидкости?

2.Опишите явление кавитации.

Вариант 29

1.Каково условие работы трубопровода, работающего под вакуумом?

2.Что такое параллельно — прямолинейная фильтрация и каков закон Дарси для неё?

Вариант 30

1.Запишите формулу Дюпюи для несжимаемой жидкости. Опишите каждую величину, входящую в эту формулу.

2.Каковы качественные характеристики насадков различного вида и области их применения?

Задача № 1

Вариант 1-10 Вариант 11-20

Вариант 1-10

Плотность газа можно определить, пропуская его снизу по вертикальной трубке с очень малой скоростью и замеряя давление в нижней части трубки. При измерении таким образом получаются результаты Н,h. Плотность воздуха ρ_возд=1,23 кг/м³. Манометр заполнен спиртом ρ_сп=790 кг/м³. Определить плотность газа.

Вариант 11-20

Определить давление газа в баллоне Р по показанию h двухжидкостного чашечного манометра, заполненного жидкостями с плотностями р₁, и р₂ и разницу уровней в чашечках манометра Δ h.

Р _атм=1·10⁵ н/м²

Вариант 21-30

Определить с помощью дифференциального манометра разность давлений в точках А и В двух трубопроводов, заполненных жидкостью с ρ_в=980 кг/м³. Высота столба ртути h. Плотность ртути ρ_рт=13600 кг/м³.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: