Методические указания по организации и проведению практической работы 1 «Физические свойства жидкости»

Министерство образования и молодежной политикиСвердловской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области
«Уральский политехнический колледж - Межрегиональный центр компетенций»

(ГАПОУ СО «Уральский политехнический колледж - МЦК»)

Методические указания по организации и проведению

практических работ учебной дисциплины

ОП 06.02 Гидравлика

Практическая работа №1Физические свойства жидкости.

для специальности

13.02.02 Теплоснабжение и теплотехническое оборудование

Екатеринбург

2021

Практическая работа № 1

Физические свойства жидкости.

Цель работы: Формирование компетенции проектирования и выбора трубопроводов на основе физических свойств жидкостей.

Задачи:

1. Сформировать умение рассчитывать свойства и параметры жидкости, находящейся в сосуде или в трубопроводе с применением основных свойств жидкости;

2. Способствовать формированию проектировочной компетенции в части поиска и использования информации, необходимой для определения параметров жидкости при гидравлическом расчете баков и сосудов, находящихся под давлением;

3. Научиться оценивать реальность полученных результатов.

Краткие теоретические сведения

Жидкости характеризуются следующими физическими свойствами:

1. Плотностью [ρ] – которая равна массе жидкости, содержащейся в единице объёма.

1. Удельным весом [γ] – весом единицы объёма жидкости.

1. Удельным объёмом [υ] – объёмом, занимаемым единицей массы жидкости.

1. Сжимаемостью– свойством жидкости уменьшаться в объёме при повышении давления.

Сжимаемость характеризуется коэффициентом объёмного сжатия (коэффициентом сжимаемости), под которым понимается относительное изменение объёма жидкости, возникающее при изменении давления на единицу:

– первоначальный объём жидкости м³;

– уменьшение объёма жидкости;

– увеличение давления;

" – " – указывает на уменьшение объёма при повышении давления.

Величина, обратная коэффициенту сжимаемости, называется истинным модулем сжатия:

• Для воды истинный модуль сжатия 2×10⁹ Па

• Для газов истинный модуль сжатия при Т=const

При относительно невысоких давлениях сжимаемостью жидкости пренебрегают.

При значительных изменениях давления сжимаемость капельных жидкостей следует учитывать.

Вследствие большой сжимаемости газообразных жидкостей их плотность, удельный вес, удельный объём в значительной степени зависит от Т и Р.

1. Температурным расширением – т. е. изменением объёма жидкости при повышении её температуры.

Температурное расширение характеризуется температурным коэффициентом объёмного расширения, который представляет собой отношение приращения объёма жидкости V к её первоначальному объёму V_o при повышении температуры на 1 К

– объём жидкости при конечной температуре.

Величинаβ_t для капельных жидкостей очень мала. Поэтому при небольших колебаниях температур расширение жидкости (за исключением некоторых случаев) в расчёт не принимается.

Коэффициент температурного расширения жидкостей при повышении температуры возрастает.

1. Вязкостью– свойством жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) слоёв частиц жидкости.

• Коэффициент динамической вязкости – это работа, которую необходимо совершить при относительном течении слоёв жидкости для единицы объёмного расхода [], Па×с

• Коэффициент кинематической вязкости – это работа, которую необходимо совершить при относительном движении слоёв жидкости для единицы массового расхода [],.

Величина вязкости определяет степень подвижности частиц жидкости.

Наиболее подвижные жидкости, например вода, имеют низкую вязкость, а малоподвижные (тяжёлые масла и т. д.) характеризуются очень высокой вязкостью.

Вязкость капельных жидкостей зависит от температуры и уменьшается с её увеличением.

Вязкость газов повышается с увеличением температуры.

Вязкость капельных жидкостей также зависит от давления, однако эта зависимость существенно проявляется лишь при относительно больших изменениях давления, приблизительно до нескольких сотен атмосфер.

С увеличением давления вязкость большинства жидкостей повышается, но при
Р<10 МПа изменением вязкости обычно пренебрегают.

Вязкость капельных жидкостей определяют при помощи приборов, называемых вискозиметрами.

Перевод градусов условной вязкости (^оВУ) в единицы кинематической вязкости выполняется по эмпирической формуле Уббелоде:

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1

Определить удельный объем и удельный вес воды , находящейся при температуре t, ⁰С. Данные вариантов приведены в таблице 1.1 в приложении. Данные по свойствам жидкостей берутся по таблице 1.9 приложения.

Задача 2

Определить объем воды, который необходимо дополнительно подать в водовод диаметромd, мм и длиной l, км для повышения давления до p, МПа. Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Принять коэффициент объемного сжатия воды равным β_V=5×10^-10Па^-1. Данные вариантов приведены в таблице 1.2 в приложении.

Задача 3

В системе водяного отопления небольшого дома содержится V₁, м³ воды при температуре t₁,⁰С. Сколько воды войдет в расширительный резервуар (V) при нагревании ее до температурыt₂,⁰С. Среднее значение коэффициента температурного расширения β_t,⁰С^-1 взять при средней температуре воды по таблице 1.9 приложения к практической работе. Данные вариантов приведены в таблице 1.3 в приложении.

З адача 4

Определить среднюю толщину _отл солевых отложений (рис 1.1) в герметичном водоводе внутренним диаметром d, мм и длинойl, м. При выпуске воды в количестве V, м³ давление в водоводе падает на величину p, МПа. Отложения по диаметру и длине водовода распределены равномерно. Принять коэффициент объемного сжатия воды равным β_V=5×10^-10Па^-1. Данные вариантов приведены в таблице 1.4 в приложении.

Задача 5

Определить изменение плотности воды при ее сжатии от p₁, МПа до p₂, МПа. Принять коэффициент объемного сжатия воды равным β_V=5×10^-10Па^-1. Данные вариантов приведены в таблице 1.5 в приложении.

Задача 6

В отопительный котел поступает объем водыV₁, м³ при температуре t₁,⁰С. Какой объем воды V₂, м³ будет выходить из котла при нагреве воды до температурыt₂,⁰С. Среднее значение коэффициента температурного расширения β_t,⁰С^-1 взять при средней температуре воды по таблице 1.9 приложения к практической работе. Данные вариантов приведены в таблице 1.6 в приложении.

Задача 7

Определить изменение плотности воды при нагреве ее отt₁,⁰С до t₂,⁰С. Среднее значение коэффициента температурного расширения β_t,⁰С^-1 взять при средней температуре воды по таблице 1.9 приложения к практической работе. Данные вариантов приведены в таблице 1.7 в приложении.

Задача 8

Определить коэффициент динамической вязкости жидкости с условной вязкостью . Плотность жидкости принять равной .

Данные вариантов приведены в таблице 1.8 в приложении.

Приложение к практической работе №1

Таблица 1.1 Исходные данные к задаче 1

Таблица 1.2 Исходные данные к задаче 2

Таблица 1.3 Исходные данные к задаче 3

Таблица 1.4 Исходные данные к задаче 4

Таблица 1.5 Исходные данные к задаче 5

Таблица 1.6 Исходные данные к задаче 6

Таблица 1.7 Исходные данные к задаче 7

Таблица 1.8 Исходные данные к задаче 8

Таблица 1.9 Физические свойства воды на линии насыщения

Литература

Основные источники:

1. Гусев А. А. Основы гидравлики: учебник для СПО – М. Издательство Юрайт, 2017

Дополнительные источники:

1. Брюханов О. В., Коробко В. И., Мелик-Аракелян А. Т. Основы гидравлики, теплотехники и аэродинамики: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2014

2. Калицун В. И. Основы гидравлики и аэродинамики: Учебник для техникумов и колледжей. – М.: ОАО «Издательство «Стройиздат», 2012

3. Беленков Ю. А. Задачник по гидравлике и гидропневмоприводу. –М.: Издательство «Экзамен», 2013

4. Ривкин С. Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. – М.: Энергоатомиздат, 2010

5. Жабо В. В., Уваров В. В. Гидравлика и насосы: Учебник для техникумов. –М.: Энергоатомиздат,1984

Интернет-источники:

1. http://lectoriy.mipt.ru/course/Physics-Thermodynamics-09L

2. http://www.myshared.ru/gsearch/?q=291713

3. https://sites.google.com/site/zaharovasamrab/

4. http://www.techgidravlika.ru/view_post.php?id=1

5. http://www.eti.su/articles/izmeritelnaya-tehnika/izmeritelnaya-tehnika_512.html

6. http://bek.sibadi.org/fulltext/ED1431.pdf

Критерии оценки:

• оценка«отлично» выставляется студенту, если работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием; студент самостоятельно устанавливает причинно-следственные связи, выполняет все задания; свободно владеет материалом;

• оценка«хорошо» выставляется студенту, если работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием; студент может устанавливать причинно-следственные связи с помощью преподавателя; выполняет все задания, но с небольшими недочетами; свободно владеет материалом;

• оценка«удовлетворительно» выставляется студенту, если работа выполнена в полном объеме, в соответствии с заданием, но студент не может самостоятельно устанавливать причинно-следственные связи; выполняет все задания, но с ошибками и недочетами; владеет материалом неуверенно;

• оценка«неудовлетворительно» выставляется студенту, если работа выполнена не в полном объеме, содержит фактические, математические или содержательные ошибки; студент не может устанавливать причинно-следственные связи, не ориентируется в материале.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/452005-metodicheskie-ukazanija-po-organizacii-i-prov