Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат Механика жидкости и газа mlg204 по специальности 050717 Теплоэнергетика 3 кредита (135 часов)
| Вид материала | Программа |
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат тепломассообмен, 185.27kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат Теоретические, 167.87kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат цифровые, 79.04kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат технологии, 109.42kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат «основы фармакологии», 439.66kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат электрические, 86.55kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат теория электрической, 128.35kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное Бакалавриат электроника, 69.03kb.
- Директор Инженерной Академии Никитин Е. Б. " " 2009 г. Автор: ст преп., магистр Кинжибекова, 414.05kb.
- Типовая учебная программа образование высшее профессиональное бакалавриат электроника, 88.06kb.
ТИПОВАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
Образование высшее профессиональное
Бакалавриат
Механика жидкости и газа
MLG204
по специальности 050717 – Теплоэнергетика
3 кредита (135 часов)
Министерство образования и науки Республики Казахстан
А
лматы2005
Предисловие
1 РАЗРАБОТАНА И ВНЕСЕНА Учебно-методическим объединением по специальностям энергетики, радиотехники и телекоммуникации МО и Н РК при Алматинском институте энергетики и связи
2 УТВЕРЖДЕНА И ВВЕДЕНА В ДЕЙСТВИЕ приказом Министерства образования и науки Республики Казахстан от «___»________2005 г №______
3 ВВЕНДЕНА ВПЕРВЫЕ
4 Типовая программа разработана в соответствии с государственным общеобязательным стандартом образования по специальности 050717 – Теплоэнергетика
5 Программа рекомендована к изданию Президиумом учебно-методического объединения по специальностям энергетики, радиоэлектроники и телекоммуникации МО и Н РК протокол №____ от «___»________2005 г
Настоящая типовая программа не может быть тиражирована и распространена без разрешения Министерства образования и науки Республики Казахстан
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Курс «Механика жидкости и газа» является обязательным предметом для студентов специальности 050717 - Теплоэнергетика и включается в учебные планы в качестве базовой дисциплины.
Цель курса – получение теоретической базы для расчетного и экспериментального исследования гидравлических характеристик теплоэнергетических и теплотехнологических процессов и установок, с целью обеспечения надежной и эффективной работы теплоэнергетического и тепломеханического оборудования.
Задачи курса – изучение закономерностей движения и равновесия несжимаемой и сжимаемой жидкости, методик гидравлического и аэродинамического расчетов теплоэнергетического оборудования, уравнений динамики жидкости; теории подобия и моделирования для рассмотрения течений в трубах и обтекания тел.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
иметь представление:
- об основных уравнениях и теоремах динамики жидкости;
- о закономерностях равновесия и движения жидкости;
- о характере течения жидкостей в различных каналах, о гидравлическом сопротивлении;
- об основах теории подобия и моделирования гидромеханических процессов;
знать:
- методы гидравлического и аэродинамического расчета теплоэнергетического оборудования;
уметь:
- определять гидравлические сопротивления при течении жидкости и газа в каналах, потери напора в каналах различной формы;
- пользоваться методами расчета потока жидкостей и газов в каналах, трубах, соплах, диффузорах и других элементах;
владеть:
- методами уменьшения потерь напора.
Дисциплина базируется на знаниях, полученных студентами при изучении таких дисциплин, как «Математика», «Физика», «Механика», «Техническая термодинамика».
Знания, приобретенные при изучении курса «Механика жидкости и газа» потребуются в курсах «Тепломассообмен», «Теплоэнергетические системы и энергоиспользование» и ряде других специальных дисциплин.
1 Содержание дисциплины
- Введение
Предмет и метод Механики жидкости и газа. Краткие исторические сведения. Определение понятия жидкости. Плотность. Сжимаемость. Вязкость жидкостей и закон вязкостного трения Ньютона. Идеальная жидкость. Силы, действующие в жидкости: массовые и поверхностные. Давление.
- Гидростатика
Напряжения в покоящейся жидкости. Дифференциальные уравнения гидростатики. Равновесие несжимаемой жидкости в поле сил тяготения. Равновесие несжимаемой жидкости во вращающемся сосуде. Силы давления на поверхности. Закон Архимеда.
- Основы кинематики
Классификация режимов и видов движения жидкости. Линия и трубка тока. Анализ составляющих движения жидкой частицы. Теорема Коши-Гельмгольца. Вихревые линии и трубки. Свойства вихревых трубок. Понятие о циркуляции скорости, о теоремах Стокса и Томсона. Понятие о потенциальном движении и их характеристиках.
- Основные уравнения движения жидкости и газа
Уравнения расхода, неразрывности, энергии (Бернулли) и количества движения для трубки тока и для одномерных потоков. Дифференциальное уравнение неразрывности. Дифференциальные уравнения движения идеальной и вязкой жидкости. Основные характеристики турбулентного движения. Пульсации скорости и давления. Уравнения осредненного движения турбулентного потока (уравнения Рейнольдса). Понятие о подобии гидромеханических процессов. Критерии подобия. Моделирование процессов движения жидкости и газов.
- Движение жидкости в трубах и гидравлический расчет трубопроводов
Гидравлическое сопротивление трубопроводов. Потеря давления при внезапном расширении и сужении потока. Ламинарное и турбулентное движение жидкости в круглой трубе. Профиль скоростей. Расход и средняя скорость. Начальный участок. Коэффициент сопротивления трения. Влияние шероховатости на сопротивление труб. Потеря давления при постепенном расширении и сужении потока. Течение в криволинейных каналах. Гидравлический удар в трубах. Понятие о кавитации. Классификация трубопроводов. Основные задачи расчета простого трубопровода. Расчет разветвленных и параллельных трубопроводов. Компьютерное моделирование и оптимизация разветвленных трубопроводов. Программы расчета разветвленных трубопроводов. Расчет газопроводов при больших перепадах давления.
- Истечение жидкости из отверстий и насадков
Истечение жидкости из малого отверстия при постоянном напоре. Истечение через насадки. Сопла Лаваля.
- Обтекание твердых тел. Пограничный слой
Понятие о лобовом сопротивлении, подъемной и поперечных силах. Понятие о пограничном слое. Ламинарный и турбулентный пограничные слои на продольно обтекаемой пластине. Обтекание крыловидного профиля. Теорема Н.Е. Жуковского. Понятие о решетке профилей.
- Движение двухфазных потоков
Понятие о двухфазных потоках и их характеристиках. Транспорт потоков твердых частиц. Взвешивающая (предельная) скорость. Скорость витания частиц в вертикальной трубе. Сопротивление трубопроводов при пневмотранспорте. Структуры газожидкостных смесей в трубах.
- Затопленные струи
Струйный пограничный слой. Классификация струй. Свободная турбулентная струя. Закон распределения скоростей. Начальный и основный участок. Закрученная струя.
- Газовая динамика
Сжимаемость газов при больших скоростях движения. Основные уравнения одномерного движения газов. Слабые и сильные возмущения в газовой среде. Распределение слабых возмущений в потоке газа. Скачки уплотнения. Изменение параметров газа в скачках.
- Примерный перечень тем практических занятий
2.1 Равновесие жидкости. Силы давления жидкости на стенки. Закон Архимеда.
2.2 Гидродинамическое подобие и моделирование.
2.3 Истечение из отверстий и насадков.
2.4 Гидравлические сопротивления.
2.5 Гидравлический удар.
2.6 Расчеты простых и сложных трубопроводов.
2.7 Расчет пограничного слоя на пластине.
2.8 Применение уравнения Бернулли.
- Примерный перечень лабораторных работ
3.1 Определение формы свободной поверхности жидкости во вращающемся цилиндрическом сосуде.
3.2 Исследование уравнения Бернулли.
3.3 Изучение режимов движения жидкости.
3.4 Определение потерь давления на местных сопротивлениях.
3.5 Определение потерь давления на трение в круглом трубопроводе.
3.6 Измерение поля скоростей в круглой трубе.
3.7 Измерение коэффициентов сопротивления хорошо и плохо обтекаемых тел.
3.8 Исследование заполненной турбулентной струи.
3.9 Измерение пульсации скорости потока.
3.10 Методы измерения аэродинамических параметров.
4. Содержание курсовой работы
Студенты должны выполнить курсовую работу на тему «Гидравлический расчет трубопроводов». Курсовая работа должна состоять из 3 - 4 заданий: расчет простого и параллельного трубопроводов, пневмотранспорта, газопровода при больших перепадах давления.
5. Примерный перечень тем для самостоятельного изучения студентами
5.1 Приборы для измерения давления, скорости и расхода жидкости
5.2 Истечение через насадки
5.3 Понятие о решетке профилей
5.4 Расчет потерь энергии (КПД) в турбинных решетках
6. Примерный перечень оборудования, необходимого для реализации лабораторного практикума
| № п/п | Наименование оборудования | Ед. изм | Кол-во |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 6.1 | Определение формы свободной поверхности жидкости во вращающемся цилиндрическом сосуде | | |
| 1 | Электродвигатель | шт | 1 |
| 2 | Вращающаяся платформа | шт | 1 |
| 3 | Цилиндрический прозрачный сосуд | шт | 1 |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| 4 | Двумерный координатник | шт | 1 |
| 6.2 | Исследование уравнения Бернулли | | |
| 1 | Вентилятор (пылесос) | шт | 1 |
| 2 | Мерный участок (труба с сужением и расширением) | шт | 1 |
| 3 | Трубка Пито | шт | 3 |
| 4 | Шибер | шт | 1 |
| 5 | U-образные или микроманометры | шт | 3 |
| 6.3 | Изучение режимов движения жидкости | | |
| 1 | Прозрачная (стеклянная) цилиндрическая труба | шт | 1 |
| 2 | Вентиль | шт | 2 |
| 3 | Бачок для раствора краски | шт | 1 |
| 6.4 | Определение потерь давления на местных сопротивлениях | | |
| 1 | Вентилятор (пылесос) | шт | 1 |
| 2 | Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) | шт | 1 |
| 3 | Мерный трубный участок, включающий сопло Вентури, внезапное сужение, внезапное расширение, поворот и др. | шт | 1 |
| 4 | U-образные или микроманометры | шт | 4 |
| 6.5 | Определение потери давления на трение в круглом трубопроводе | | |
| 1 | Вентилятор (пылесос) | шт | 1 |
| 2 | Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) | шт | 1 |
| 3 | Мерный участок, включающий сопло Вентури и цилиндрическую стальную трубу длиной 3 - 4 м | шт | 1 |
| 4 | U-образные или микроманометры | шт | 4-5 |
| 6.6 | Измерение поля скоростей в круглой трубе | | |
| 1 | Вентилятор (пылесос) | шт | 1 |
| 2 | Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР) | шт | 1 |
| 3 | Мерный участок, включающий сопло Вентури и цилиндрическую трубу 1-1,5 м | шт | 1 |
| 4 | Трубка Пито | шт | 1 |
| 5 | Координатник одномерный | шт | 1 |
| 6 | U-образный манометр | шт | 1 |
| 7 | Наклонный микроманометр | шт | 1 |
| 6.7 | Измерение коэффициентов сопротивления хорошо и плохо обтекаемых тел | | |
| 1 | Аэродинамическая труба | шт | 1 |
| 2 | Аэродинамические весы однокомпонентные | шт | 1 |
| 3 | Наклонный микроманометр | шт | 1 |
| 4 | Модели обтекаемых тел | шт | 2-4 |
| 6.8 | Исследование затопленной турбулентной струи | | |
| 1 | Вентилятор (пылесос) | шт | 1 |
| 2 | Координатник трехмерный | шт | 1 |
| 3 | Трубка Пито | шт | 1 |
| 4 | Наклонный микроманометр | шт | 1 |
| 5 | Конфузорный насадок | шт | 2-3 |
| 6 | Дифференциальный или U-образный манометр | шт | 1 |
| 7 | Манометр | шт | 1 |
| 8 | Вакууметр | шт | 1 |
| 9 | Цифровой вольтметр | | 1 |
| 10 | Цифровой амперметр | | 1 |
| 11 | Вентиль | | 3 |
Список рекомендуемой литературы
1.Повх И.Л. Техническая гидромеханика. – М.:Машиностроение,
1976. – 502 с.
2. Емцев В.Т. Техническая гидромеханика.- М.: Машиностроение,
1987.- 438 с.
3. Валуева Е.П. Введение в механику жидкости и газа М.: МЭИ, 2001.
4. Дейч М.Е., Зарянкин Л.Е. Гидрогазодинамика, - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 384 с.
5. Сборник задач по машностроительной гидравлике/Под ред. Куколевского Т.И. и Повидза Л.Г. –М.: Машиностроение, 1982. – 464 с.
6. Примеры расчетов по гидравлике /Под ред. Альтшуля А.Д.-М.: Стройиздат, 1977. - 255 с.
7. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: Справочник/Под общ. ред. В.А.Григорьева, В.М. Зорина. – 2 изд., перераб.- М.: Энергоатомиздат, 1989.- 550 с.
8. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач/
Под ред. С.С. Руднева и Л.Г. Подвидза.- М., 1974.- 245с.
9. Альтшуль А.Д. и др. Гидравлика и аэродинамика, - М.: Стройиздат,
1987. - 410 с.
Автор:
Нурекен Е.Н. – к.т.н., профессор кафедры Теплоэнергетических установок Алматинского института энергетики и связи