Анализ физических и эксплуатационных свойств жидкостей. Характеристика абсолютного, избыточного и вакуумметрического давления. Исследование основного уравнения гидростатики. Методика гидравлического расчета простого трубопровода постоянного сечения.
ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИГидравликой называется наука о законах равновесия и движения жидкостей и способах приложения этих законов для решения практических задач. В гидравлике, чаще всего, рассматривается движение потоков жидкости, ограниченных твердыми стенками, то есть движение в открытых и закрытых руслах, каналах, трубопроводах и т.п. 5 обтекании твердого тела жидкостью или газом решают в аэрогидромехани-ке. Исторически сложилось так, что наука о жидкостях и их законах развивалась двумя различными путями. Это стройная теоретическая наука, позволяющая решать сложные задачи, связанные с равновесием и движением жидкостей, но математические модели, полученные методами теоретической гидромеханики, порой получаются или очень сложными и трудными для решения, или недостаточно точно отражающими реальные процессы в жидкости.Силы, действующие на жидкость. Вследствие текучести (подвижности частиц) в жидкости действуют только силы, распределенные по ее объему (массе) или поверхности. Игла погружается в жидкость беспрепятственно, то есть силу в точке приложить к жидкости не удалось. Это силы, действующие на жидкость, со стороны твердых тел, газа или других объемов жидкости. Нормальное напряжение называется гидромеханическим (а в случае покоя жидкости - гидростатическим) давлением, или просто давлением и обозначается p. p ? ?lim0 ?F , ?SРабочая жидкость должна создавать на поверхности трущихся пар поверхностную пленку, предотвращающую сухое трение. Эта температура характеризует жидкость с точки зрения сохранения ее текучести, а следовательно, возможности ее транспортировки и слива при низких температурах. Температура замерзания - это температура начала кристаллизации, то есть температура, при которой в жидкости образуется облачко из мельчайших кристаллов. Температура вспышки - это минимальная температура, при которой над поверхностью жидкости образуется количество пара, достаточное для кратковременной вспышки при появлении источника огня (искры). Минеральные масла при температурах выше 70?С следует отделять от воздуха химически неактивным газом (азотом, гелием, аргоном и т.п.) или механическими способами.У большинства реальных жидкостей и газов удельная теплоемкость с ростом температуры растет: у жидкостей незначительно, а у газов - существенно. Как можно больше должен быть коэффициент теплопроводности рабочей жидкости, который равен количеству теплоты, которое проходит в единицу времени через единичную площадку сквозь слой вещества единичной толщины при перепаде температур на его границах в 1?С, то есть характеризует способность вещества пропускать, рассеивать тепло. Коэффициент теплопроводности с ростом температуры растет по следующей зависимости: ? ? a?(1?0,012?t), где a - коэффициент, зависящий от природы жидкости. Высокие теплоемкость и теплопроводность рабочей жидкости позволяют избегать значительного нагрева жидкости в местах гидросистемы, где происходит значительное выделение теплоты. Минеральные масла плохо проводят тепло, они уступают в этом отношении жидкостям на водной основе примерно в 5 раз, а теплоемкость минеральных масел примерно в 1,5 раза ниже.Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкости и их практические приложения. Растягивающие нормальные напряжения, даже самые незначительные, приводят жидкость в движение, поэтому в неподвижной жидкости они тоже отсутствуют. Таким образом, в неподвижной жидкости действуют только нормальные сжимающие поверхностные (гидростатическое давление) и массовые силы. Гидростатическое давление обладает двумя свойствами: - оно всегда направлено по нормали к площадке, на которую действует (из самого определения давления); Схема для доказательства свойства гидростатического давления px dydz ? PNDSCOS?n,x???dxdydz X ? 0, 2 6 где первые два слагаемых - проекции на ось x поверхностных сил, а третье - массовая сила, равная массе выделенного объема жидкости, умноженной на единичную массовую силу, направленную вдоль оси x.Найдем давление в произвольной точке M, расположенной на глубине h (Рис. По этому уравнению можно вычислить давление в неподвижной жидкости на любой глубине. Мы видим, что давление в жидкости складывается из давления на внешнюю поверхность и давления, создаваемого весом вышележащих слоев жидкости. Величина p0 одинакова для всех точек объема жидкости, поэтому, учитывая свойство гидростатического давления, можно сформулировать закон Паскаля: давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково. Поверхность, во всех точках которой давление одинаково называется поверхностью уровня.Рассмотрим вопрос о силе давления жидкости на плоскую стенку площадью S, расположенную под произвольным углом ? к горизонту и ограниченную произвольным контуром (Рис.13). Давление в каждой точке стенки направлено по нормали к ней, следовательно, и равнодействующая сила давления будет перпендикулярна плоской стенке.
