Титул парағы (syllabus) пму ұс н 18. 4/19 Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

титул парағы (SYLLABUS) ПМУ ҰС Н 7.18.4/19

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі

С. Торайғыров атындағы Павлодар мемлекеттік университеті

5В070800 «Мұнайгаз ісі» мамандығының студенттері үшін

Павлодар, 2013 ж.

Пән бағдарламасын бекіту парағы (Syllabus)

Нысан ПМУ ҰС Н 7.18.4/19

Құрастырушы: аға оқытушысы ____________ Ибрагимова Г.Е..

Барлығы – 3 кредит

Курс: 2

Семестр: 4

Дәрістер – 15 сағат.

Практикалық сабақтар – 30 сағат.

СӨЖ – 90 сағат.

Оның ішінде СОӨЖ – 32 сағат.

Жалпы еңбек сыйымдылығы – 135 сағат.

Емтихан – 4 семестр.

«Жалпы гидравлика» пәнін меңгеру үшін төмендегі жалпы инженерлік пәндерден алған білімдері мен дағдыларын қолану қажет: Бірінғай ортаның механикасы, Жерасты гидромеханика, Термодинамика және теплотехника т.б.

Осы пән бойынша алған білімдері мен дағдылары келесі пәндерді оқып үйренуге қажет: «Сораптық және компрессорлық станцияларды жобалау және пайдалану», «Мұнайгазтасымалдағыштардың, Магистральдық мұнайтасымалдауды жобалау және пайдалану, Мұнайгазқоймалардың құрылысы мен пайдалануы», «Мұнай және газды тасымалдау және сақтау».

Ибрагимова Гульнар Ермековна – аға оқытушы, байланыс телефоны сот. 87776518603, e-mail: gulnar070779@mail.ru

 673633 (+203).

«Жалпы гидравлика» пәні 5В070800 – Мұнайгаз ісі мамангдығы бойынша негізгі пән болып табылады техника және технология бакалаврінің жалпы техникалы дайындығының негізін көрсетеді. Және екінші курстің екінше семестрінде оқылады.

Пәннің мақсаты – студенттерді гидравлика, гидростатика, газды динамика мен жер асты гидравликасының негізгі түсыныктермен, заңдарымен, теңдеулерімен таныстыру және гидрвликалық есептеулер өткізудің практикалық дағдысына үйрету.

Мұнай-газ ісі мұнай және қабаттарындағы сүйық пен газдың сүзілу, сұйық пен газды құбыр арқылы тасымалдау, мұнай мен газды сақтау, мұнай мен газ ұңғымаларын бұрғылау, мұнай-газ кенорындарын игеру, мұнай және газды дайындау прцестерімен байланысты.

Қарастырылатын процестердің бәрінде зерттеу нысаны – сұйық пен газ.

Осы пәнді меңгеру нәтижесінде студенттерде:

– гидростатиканың, гидродинамиканың негізгі түсініктері мен заңдарын меңгеру;

– ұңғымаларды бұрғылауды, мұнай және газ кенорындарын игеруді;

білу:

– гидростатиканың, гидродинамиканың негізгі түсініктері мен заңдарын меңгеру;

– ұңғымаларды бұрғылауды, мұнай және газ кенорындарын игеруді;

түсініктемелерді пайдалану:

– есеп және эксперимент тұрымен жоғалту коэффициентын және гидрожоғалтуларды анықтау;

– сұйықтың шығының және ағынның жылдамдығын анықтау;

икемді болу:

- сүйыктык пен газдың арындарын өлшеуге арналған бақьшау-өлшегіш аппаратураларды пайдалану;

- осы курста алған білімдерін келесі мамандық бойынша пәндерді оқыған кезінде пайдалануға;

практикалық машықтарды иемдену қажет:

– жергілікті кедергілерден пайда болатын тегеурін шығындарын есептеу;

– құбырдағы пайда болатын арын мінездемелерін құрастыруға.
6. Студенттердің біліміне, дағдыларына, істей білу қабілеттіліктеріне қойылатын талаптар

Пәнді оқу нәтижесінде студенттер:

- гидравликаның негізгі заңдарын;

-гидро- және пневможабдықтардың негізгі түрлерін,

- гидропневможетектерді;

- пневматикалық және гидравликалық жүйе есептерінің жобалау негіздерін білу қажет;

Студенттер:

– берілген техникалық талаптар мен орындауші механизмдерді дәлелдеуге энергия көзін талғауды;

– берілген циклдер мен гидравликалық, пневматикалық сүлбелерді жасауды;

– тұтас жүйемен гидролтүзгілердің статистикалық және динамикалық сипаттамалардың зерттеуді;

1. 
   Гидравлика пәні курсының мақсаттары мен міндеттері. Сұйықтық тұралы түсініктің анықтамасы.
   
2. 
   Абсолютті, артық (манометрлық), атмосфералық (барометрлық) қысым, сирелген қысым.
   
3. 
   Тығыздық. Сұйықтықтардың сығылуы және температуралық кеңею.
   
4. 
   Сұйықтықтардың динамикалық және кинематикалық тұтқырлығы. Ньютонның тұтқырлы үйкеліс заңы мен сұйықтықтардың тұтқырлығы. Аномальды сұйықтықтар.
   
5. 
   Тұтас ортаның моделі.
   

Гидравлика бұл сұйықтықтардың тепе-теңдігі мен қозғалыс заңдары туралы және бұл заңдары практикалық есептерді шешу кезеңінде пайдалану тәсілдері жөніндегі ғылым.

Сұйықтықта шағырланған емес, таралған күштер әрекет етеді. Барлық күштерді ауқымды (жалпы таралған – инерция, ауырлық күштері) және үстіңгі (үстіңде таралған – үйкелу, қысым күштері) деп бөледі. Соңғысын егжей-тегжейлі қарастырайық.

R

ρ=F/S

Қозғалыс заңын зерттеуді оңайлату үшін гидравликаға сондай идеал сұйықтық деген ұғым еңгізілген.

Қысымның түрлері Бөліп айтқанда:

Абсолюттік қысым p (әрі қарай тек қысым деп айтады)

Барометрлік қысым, немесе атмосфералық қысым p_б = p_а , барометрмен өлшейді,

Артық қысым pи, манометрмен өлшейді, p_и = p – p_а.

Сирелген р_р не болмаса сиретілген қысым (вакуумметрмен өлшейді) p_р = p_а – p.

Жалпы жағдайда

Алаңға әсер етуші қысым күшінің қатынасы нольге дейын азайса, былайша айтқанда оны нүктеге тартқанда, гидромеханикалық қысым берілген нүктеде соған ұмтылған шектікке тең

Тығыздық пен өзіндік салмақтың арасында мынадай байланыс бар:

сұйықтықтың серпінділік модулінің мағынасы қысым мен температураға қатысты.

Тамшылық сұйықтықта созылу кернеуі болуы мүмкін емес.

Сұйықтық пен газдың бетінде беттік тартылыс күштері әрекет жасайды, ал оларды шақыратын қосымша қысым мына формуламен анықталады

р=

мұнда σ – сұйықтықтың беттік тартылыс коэффициенті;

r – сфераның радиусы

Түтқырлық сұйықтықтың қабырғаны бойлай аққан кезіндегі жылдамдықтарының профилі

Сутрет 1

μ – сұйықтықтың динамикалық тұтқырлық коэффициенті.

СИ бірлігі жүйесінде: Па с, СГС жүйесінде – 1П=1дин с/см ².

Сұйықтықтың динамикалық тұтқырлық коэффициентінен басқа, сұйықтықтың кинематикалық тұтқырлық ко­эффициенті де кеңінен пайдаланылады. Ол динамикалық тұтқырлық коэффициентінің тығыздыққа қатынасы болып табылады:

СИ бірлігі жүйесінде кинематикалық тұтқырлық ко­эффициенті ^м2/с бойынша өлшенеді, ал СГС бірлігі жүйесінде кинематикалық тұтқырлық ко­эффициенті өлшемі болып - стокс (Ст) өлшем бірлігі табылады.

1Ст=1м²/с=10^-4м²/с

Ньютон гипотезасынан шаққанда үйкеліс кернеуі тек қана жылжып келе жатқан сұйықтықтарда ғана мүмкін, және, айтылған болжам тек тамшылы сұйықтықтарға ғана тән.

Сұйықтықтарда Ньютон гипотезасы бойынша тұтқырлық үйкелісін пайдалану мүмкін болмаса, ондай сұйықтықтарды ньютондық емес (аномальді) деп атау әдетке кірген.
- Шведов-Бингам заңы

Тұтас орта моделі

Сұйықтық деген шексіз бөліне беруге қабілетті, үзіліссіз орта ретінде қаралады. Ол кез келген кеңістікті толтыра білетін барынша кішкентай бөлшектерден тұрады.

Бұл орта инерциялық қасиеттерге толық ие және әртүрлі физикалық қасиеттерге де толық ие және әртүрлі физикалық қасиеттермен шектелген.

Осыған орай, осындай модельмен сұйықтықтың барлық параметрлері нүктеден нүктеге дейін толассыз өзгеріп отырады, ендеше математикалық сараптама тәсілдерін қолдануға мүмкіндік береді.

Сұйықтық пен газ механикасының арқауы болып, шексіз деформацияланар – ағымдылық – қасиетті тұтас ортаның моделі болып табылады.

1. 
   Гидростатикалық қысым және оның қасиеттері.
   
2. 
   Гидростатиканың негізгі теңдеуі.
   
3. 
   Паскаль заңы.
   
4. 
   Гидростатикалық парадокс.
   
5. 
   Тең қысымның беті.
   
6. 
   Гравитациялық емес массалық күштердің баршылындағы сұйықтықтардың тепе-теңдігі.
   
7. 
   Тегіс және қисық қабырғаларға түсер сұйықтықтың қысым күштері.
   
8. 
   Қысым орталығы.
   
9. 
   Архимед заңы.
   

Гидростатикалық қысымның негізгі қасиетін қарастырайық: сұйықтықтың гидростатикалық қысымы өзі әсер етіп отырған алаңның кез келген нүктесінде ол алаңның қалай орналасқанына тәуелді емес, б.а., оның координат осьтеріне қандай бұрышпен еңкейіп тұрғанына байланысты емес.

Бұл қасиетті дәлелдеу үшін, қозғалыссыз тұрған сұйықтықтан тетраэдр түрінде элементарлы көлемді бөліп аламыз, және қабырғаларын координат осьтеріне параллель деп, сонымен орай dx, dy, dz өлшемдеріне теңдейміз.

Бөлінген көлемнің ішінде сұйықтыққа X, Y және Z құрайтын бірлік массалық күш әсер етеді деп есептейміз.

Тетраэдрдің сыртқы бет қабатынан сұйықтықтың массасын алып тастаймыз да, алып тастаған сұйықтықтың массасының бөлінген көлемге еткен әсерін тыныштық қалыптағы сұйықтықтың тепе-теңдігін қамтамасыз ететін күштермен алмастырамыз.

Сонда тепе-теңдікті қамтамасыз ету үшін сұйықтық көлеміне нормальді Ox, Oy, Oz сәйкес p_x p_y p_z гидростатикалық қысым күштері әсер етулері тиіс.

p_n – көлбеу қырға әсер етуші гидростатикалық қысым, ал ол қырдың ауданын dS арқылы белгілейміз.

Барлық күштердің нормаль бойынша сұйықтық көлемінің ішіндегі сәйкес аудандарға бағытталғанын ескере отырып, бірінші Ох осі бағытындағы берілген көлемдегі сұйықтықтың тепе-теңдік теңдеуін құрастырамыз.

Қысым күштерінің Ох осіне проекциясы:

Мұнда:- - Ох ось бойымен тетраэдрге әсер етуші масса күші

yOz жазықтығындағы dS көлбеу қырының ауданының проекциясын оған тең келетін  ауданы теңдеуіне бөлсек аламыз:

б.а.

Тетраэдрдің өлшемі нольге ұмтылған сайын құрамында dx көбейтіндісі бар, сонда теңдеудің ең соңғы мүшесі де нольге ұмтылады, ал қысымдар p_x және p_n соңғы шама болып қалады.

Ендеше, түбінде алатынымыз p_x – p_n = 0 немесе p_x = p_n

Гидростатикалық қысымның екінші қасиеті.

Қысым барлық уақытта берілген бетке ішкі нормальмен бағытталады. Бүл қасиет қысымның өз табиғатынан туылады да, дәлелді керек қылмайды.

Сұйық денеден оның бір бөлек көлемін бөліп аламыз да, сұйықтықтың қалған бөлегінің тепе-теңдігін сақтау үшін, пайда болған кесіндіге таратылған күштер жүйесін тақап қоямыз. Өзінің шамасы мен бағыт әсеріне қарай бұл күштер сұйық дененің кесілген жағынан, сұйықтықтың қалған көлеміне эквиваленттік әсер етуін қамтамасыз етеді.

Сутрет 2
Тыныштық қалыптағы сұйықтықтарда жанама кернеулері болмайтындықтан, кесіндіге тірелген күштер алаң кесіндісіне тек қана ішкі нормаль бойынша бағыттала алады.

«Абсолюттік тыныштықтағы» сұйықтықтың тепе-теңдік жайын қарастыралық, б.а. сұйықтыққа бір ғана массалық күш – ауырлық күші әсер еткен кезін, онда сұйықтықтың қарастырылып отырған көлемінің кез келген нүктесіндегі гидростатикалық қысымды табуға мүмкіндік беретін теңдеуді аламыз.

Сұйықтықтың бос бетіне әсер етер қысым атмосфералық қысымға р₀. тең.

h тереңдігіне орналасқан, ойша таңдалған А нүктесіндегі қысымды р анықталық.

А нүктесінің жанынан dS ауданды горизонтальды ауданды бөлейік. Берілген ауданда вертикальды дене тұрғызайық, асты сол ауданның өзімен шектелсін, ал жоғарысы оның проекциясымен.

Алынған сұйық дененің тепе-теңдігін қарастырайық. Берілген көлемнің негізіне түсетін қысымның сұйық денеге қатынасы сыртқы болып есептеледі де тік жоғарыға бағытталады.

Тепе-теңдік теңдеуін дененің вертикаль осіне проекциясын былай жазамыз:
pdS – p₀dS – ρhdS = 0
Теңдеудің соңғы мүше көрсетілген көлемдегі сұйықтықтың салмағын белгілейді. Цилиндрдің бүйір қабырғасындағы қысым күштері теңдеуге кірмейді, өйткені олар вертикальға нормальды. Жазылғанды dSқа қысқартып, мүшелерді қайта топтасақ, табарымыз мынадай болмақ

Алынған теңдеуді гидростатиканың негізгі теңдеуі деп атайды, онымен тыныштық қалыптағы сұйықтықтың кез келген нүктесінде p₀ шамасы сұйықтықтың көлеміндегі кез келген нүкте үшін бірдей, өлшеуге болады. Сондықтан, гидростатикалық қасиетін ескере отырып, мынадай қорытынды жасаймыз:

Сұйықтықтың сыртқы бетіне түсірілген қысым осы сұйықтықтың барлық нүктелеріне бірдей беріледі, және, барлық бағытта бірдей.

Бұл жай Паскаль заңы деген атаумен белгілі.

• 
  Координата – Z геометриялық биіктік немесе арыны деп аталады СИ жүйесіндегі өлшем бірлігі – метр.
  
• 
   - пьезометрлық биіктік немесе арыны деп аталады СИ жүйесіндегі өлшем бірлігі – метр.
  
• 
  қосындысы гидростатикалық арын деп аталады.
  
• 
  Арын – меншікті энергия – берілген сұйықтықтың көлемі үшін тұрақты шама.
  
• 
  Гравитациялық емес массалық күштер қатысқан кездегі сұйықтықтың тепе-теңдігі
  

Осы уақытқа дейін біз сұйықтықтың тепе-теңдігін тек гравитациялық массалық күштер — ауырлық күштері — барда ғана қарастырып келдік .

Іс жүзінде сұйықтықтың тепе-теңдігі гравитациялық емес массалық күштер — инерция күштері бар кезінде де орын алады. Инерциялық тасымал қозғалыс күштерінің әсерінің арқасында сұйықтықтың еркін бетінің қалпы да, бәрі де өзгереді.

Үдеудің кез келген комбинациясы сұйықтықтың тепе-теңдігін екі мүмкін түріне әкеледі

• 
  Ыдыстың тура бағытта біркелкі үдегей қозғалысындағы сұйықтықтың тепе-теңдігі.
  
• 
  Біркелкі айналып тұрған ыдыстағы сұйықтықтың тепе-теңдігі.
  
• 
  МЫСАЛ
  
• 
  Гравитациялық емес массалық күштер қатысып тұрғандағы сұйықтықтың тепе-теңдігін қарайық. Тұрақты үдеумен жүріп келе жатқан автомобильге бак орнатылған дейк. Сұйықтыққа әсер ететін массалық күш – ауырлық күшінің жиыны мен инерциалдық тасымалдық қозғалыс күштеріне тең. Нәтиже шығаратын массалық күш масса бірлігіне (массалық күштердің тығыздығы) шаққанда мынадай формуламен анықталады:
  

Бос беттегі сұйықтықтың қысымын p₀, ал h тереңдігіндегі қысымды p арқылы белгілейміз.

h тереңдігінде орын алған dS аудандағы сұйықтықтың бөлшектері ыдыстың қабырғаларына шаққанда тепе-теңдік қалпында болады, егерде келесі теңдеу орындалған жағдайда

pdS = p₀dS + FρhdS

Одан әрі қарастырсақ p= p₀dS – Fρh

Бұл теңдеу салыстырмалы тыныштықтағы түзусызықты тең удеулі қозғалыс үшін, гидростатиканың негізгі теңдеуі болып табылады.

Егер, тең удеулі қозғалыстың үдеуі еркін құлаудың үдеуымен шамасы және бағытымен сәйкес келсе (a = g), онда, б.а. , сұйықтық салмақсыз болады.

Екі күштің теңестірушісі:

Ауырлық күші мен орталықта жүгіру күштері сұйықтықтың еркін бетінің әр нүктесіне нормаль бойынша бағытталғандықтан, оларды теңестіруші күш те, жоғарыда көрсетілгендей, екі құрастырушыдан тұрады: ауырлық күшіне сай вертикальды бағытта төмен бағытталған күштен және горизонтальды жазықтыққа бағытталған орталық жүгірісті күштен.

j = a + g

Қорытынды

• 
  Бос беттің тереңдігінде h сұйықтықтың кез келген нүктесін таңдаймыз (дәлдеп айтқанда нүкте ыдыстың түбінде болады), онда нүктедегі қысым мынаған тең:
  
• 
  
  

Сұйықтықтың жалпақ қабырғаға қысым күші. Қысым орталығы.

• 
  Сұйықтықпен жалатылған және a колбеуленген S ауданды жалпақ қабырғаны қаралық.
  
• 
  h тереңдігінде орналасқан dS ауданды беттің элементіне әсер ететін сұйықтықтың қысымы мынадан құралады
  
• 
  Осылайша, көлбеу жазықтық бетіне деген сұйықтықтың қысымының нәтижелендіру күшінің мағынасы осы беттің ауыртпалық орталығына, оның ауданына, әсер ететін сұйықтықтың қысымының туындысы болып табылады.
  
• 
  Жабық ыдыста сұйықтықтың еркін бетінің артықша қысымы p₀ге, тең болғанда гидростатикалық қысым ауыртпалық орталығында мынаған тең
  
• 
  
  

формуламен есептеп шығарылады

Оx осіне қатысты фигура ауданының инерция моментін жиінтіқ түрінде қараймыз

Осыларды нәтижесінде түбегейлі алатынымыз

• 
  
  
  Формасы еркін тұрде алынған дененің сұйықтыққа толық батқан сәтін қарайық. Барлық бағытта оған гидростатикалық қысым күштері әсер етеді.
  

Батырылған дененің итеріп шығарған сұйықтық көлемін көлемдік сусиымдылығы деп атайды. Көлемдік сусиымдылығының ауыртпалық орталығы – сусиымдылық орталығы деген атқа ие болды (шаманың орталығы). Көтергіш күшті белгілейтін В нүкте сусиымдылығының орталығында болады.

Қатты дененің G_т өзіндік салмағы дененің С ауырпалық орталығына белгіленген (егер дененің тығыздығы біркелкі болмаса, жалпы жағдайда ауырпалықтың геометриялық орталығы мен дененің ауыртпалық орталығы сәйкес келе бермейді).