Anggaran daerah lembaga pendidikan

pendidikan kejuruan menengah

"Perguruan Tinggi Majelis Kursk"

PROGRAM KERJA DISIPLIN PENDIDIKAN

OP 06.

program pendidikan profesi dasar pendidikan kejuruan menengah di bidang spesialisasi

140102 Peralatan suplai panas dan pemanas

(Latihan dasar)

Kursk

DITINJAU DAN DISETUJUI

pada rapat Pengurus Pusat OPD

Nomor Protokol._____

"____"______________2012

Ketua Komite Sentral Stanar A.M.

SEPAKAT

__________________

Wakil Direktur SD O.B. Gruneva

"____"______________2012

Program kerja disiplin akademik « Landasan teori teknik panas dan hidrolika" dikembangkan berdasarkan:

Standar pendidikan negara bagian federal untuk spesialisasi pendidikan kejuruan menengah(pelatihan dasar), yang merupakan bagian dari kelompok spesialisasi yang diperbesar 140.000 Energi, teknik tenaga dan teknik elektro, disetujui atas perintah Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia tertanggal 15 Februari 2010, No. 114.

Pengembang:

A A. Katalnikova, guru di Kursk Majelis College.

ISI

P.

1. PASPOR PROGRAM KERJA DISIPLIN PENDIDIKAN

1. STRUKTUR DAN ISI DISIPLIN AKADEMIK

1. syarat pelaksanaan program kerja disiplin akademis

1. Pemantauan dan evaluasi hasil penguasaan disiplin akademik

1. paspor PROGRAM kerja DISIPLIN PENDIDIKAN

Landasan teori teknik panas dan hidrolika

1.1. Lingkup penerapan program kerja

Program kerja disiplin akademik adalah bagian dari program pendidikan profesional utama sesuai dengan Standar Pendidikan Negara Federal untuk spesialisasi pendidikan kejuruan menengah140102 “Pasokan panas dan peralatan pemanas” (pelatihan dasar), yang merupakan bagian dari kelompok spesialisasi yang diperbesar 140,000 Energi, teknik tenaga dan teknik elektro.

Program kerja disiplin akademik dapat digunakan sebagai tambahan pendidikan kejuruan dan pelatihan profesional pekerja di bidang pasokan panas dan peralatan pemanasdengan pendidikan umum menengah (lengkap). Tidak diperlukan pengalaman kerja.

1.2. Tempat disiplin akademik dalam struktur program pendidikan profesi utama: disiplin termasuk di dalamnya siklus profesional, mengacu pada disiplin profesional umum.

1.3. Maksud dan tujuan disiplin akademik merupakan syarat bagi hasil penguasaan disiplin akademik tersebut.

mampu untuk :

melakukan perhitungan teknik termal:

Siklus termodinamika mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Konsumsi bahan bakar; panas dan uap untuk produksi energi;

Efisiensi siklus termodinamika mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Kehilangan panas melalui selubung bangunan, isolasi pipa dan peralatan pemanas;

Keseimbangan panas dan material, luas permukaan pemanas penukar panas;

Menentukan parameter perhitungan hidrolik pipa dan saluran udara;

Bangun karakteristik pompa dan kipas.

Sebagai hasil dari penguasaan disiplin akademik, siswa harustahu :

Parameter keadaan sistem termodinamika, satuan pengukuran dan hubungan antar keduanya;

Hukum dasar termodinamika, proses perubahan wujud gas ideal, uap air dan air;

Siklus mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Hukum dasar perpindahan panas;

Sifat fisik zat cair dan gas;

Hukum hidrostatika dan hidrodinamika;

Tugas pokok dan tata cara perhitungan hidrolik saluran pipa;

Jenis, perangkat dan karakteristik pompa dan kipas.

1.4. Jumlah jam penguasaan program kerja disiplin akademik:

Beban mengajar maksimal seorang mahasiswa adalah 180 jam, meliputi:

beban mengajar kelas wajib siswa adalah 120 jam;

kerja mandiri siswa 60 jam.

2. STRUKTUR DAN ISI DISIPLIN SEKOLAH

2.1. Ruang lingkup disiplin akademik dan jenis pekerjaan akademik

termasuk:

pekerjaan pendidikan dan individu siswa;

persiapan abstrak;

pendaftaran pekerjaan laboratorium;

studi sistematis catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan untuk paragraf, bab alat peraga;

memecahkan masalah, melakukan latihan

4

4

5

19

22

6

Sertifikasi akhir dalam bentuk ujian

2.2. Rencana tematik dan isi disiplin akademik

Landasan teori teknik panas dan hidrolika

Tinjauan sejarah singkat dan tingkat perkembangan teknik hidrolik dan pemanas saat ini.

Peran ilmuwan dalam negeri dalam pengembangan ilmu-ilmu tersebut.

Bagian 1.Sifat fisik zat cair dan gas

Topik 1.1.

Sifat fisik zat cair dan gas

Sifat fisik zat cair: massa jenis, berat jenis, volume jenis, hubungan antara keduanya, kompresibilitas, viskositas, ketergantungan pada suhu dan tekanan.

Pekerjaan mandiri

Bagian 2. Dasar-dasar hidrostatika

Topik 2.1

Tekanan hidrostatis. Persamaan dasar hidrostatika.

Gaya-gaya yang bekerja di dalam zat cair. Tekanan hidrostatik pada suatu titik, sifat-sifatnya, satuan pengukuran. Tekanan absolut dan berlebih.

Persamaan dasar hidrostatika. Esensi fisik dan representasi grafis dari persamaan hidrostatik. Tekanan. Alat ukur tekanan..

Pekerjaan laboratorium

Mengukur tekanan dengan piezometer dan manometer. Konversi satuan tekanan.

Pelajaran praktis

Menyelesaikan masalah penyusunan persamaan kesetimbangan suatu fluida

Pekerjaan mandiri:

Topik 2.2. Gaya tekanan zat cair dan gas pada dinding datar dan melengkung.

hukum Pascal. Mesin press hidrolik, dongkrak hidrolik.

Kekuatan tekanan hidrostatik pada permukaan datar. Pusat tekanan. Paradoks hidrostatik. Metode grafis untuk menentukan kekuatan tekanan hidrostatik

Gaya tekanan hidrostatis pada permukaan silinder. Rumus untuk menghitung kekuatan pipa. hukum Archimedes. Mencairnya benda dan kestabilannya.

Pelajaran praktis

Memecahkan masalah penentuan gaya tekanan pada berbagai permukaan, penentuan ketebalan dinding pipa

Karya mandiri siswa:

Persiapan kerja praktek

Bagian 3. Dasar-dasar hidrodinamika

Topik 3.1. Hukum dasar gerak fluida

Jenis-jenis pergerakan fluida: stabil, tidak stabil, seragam, tidak rata. Konsep pergerakan aliran zat cair. Aliran fluida, elemen aliran. Kecepatan dan aliran fluida. Persamaan kontinuitas aliran.

Persamaan Bernoulli, makna geometri dan energinya.

Pekerjaan laboratorium

Studi persamaan Bernoulli. Konstruksi garis tekanan dan piezometri.

Pekerjaan mandiri:

Pendaftaran pekerjaan laboratorium;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Topik 3.2. Ketahanan hidrolik

Resistansi hidrolik dan jenisnya. Mode pergerakan fluida.

Kriteria Reynolds. Ciri-ciri gerak fluida laminar dan turbulen. Kehilangan tekanan sepanjang aliran dan resistensi lokal (katup penutup, selama ekspansi dan kontraksi aliran, perubahan arah aliran). Perhitungan kehilangan tekanan akibat perluasan aliran secara tiba-tiba. Koefisien gesekan hidrolik, penentuannya dalam mode pergerakan fluida laminar dan turbulen.

Pekerjaan laboratorium

Penentuan dua mode pergerakan fluida. Penentuan bilangan Reynolds.

Penentuan kehilangan head sepanjang, koefisien gesekan hidrolik.

Penentuan kehilangan tekanan lokal, koefisien resistensi lokal.

Pekerjaan mandiri

Pendaftaran pekerjaan laboratorium;

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Topik 3.3. Perhitungan hidrolik saluran pipa

Saluran pipa dan jenisnya. Perhitungan hidrolik jaringan pipa sederhana dan kompleks. Palu air pada pipa (langsung dan tidak langsung).

Perhitungan pipa aliran bebas dan pendek.

Pelajaran praktis

- Perhitungan pipa sederhana

Pekerjaan mandiri:

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Persiapan abstrak

Perkiraan topik abstrak:

Metode modern untuk melindungi jaringan pipa dari water hammer.

Fenomena kavitasi ketika zat cair mengalir di dalam pipa.

Tindakan yang diambil untuk mencegah kavitasi.

Topik 3.4. Kebocoran cairan melalui lubang dan nozel

Aliran cairan dari lubang pada tekanan konstan. Konsep “lubang di dinding tipis” dan “lubang kecil”. Jenis nozel. Aliran cairan melalui nozel pada tekanan konstan.

Pelajaran praktis

Penentuan aliran fluida saat mengalir keluar lubang dan melalui nozel

Pekerjaan mandiri:

- pendaftaran kerja praktek

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Tes bagian 3. Dasar-dasar hidrodinamika

Bagian 4 Pompa dan kipas angin

Topik 4.1. Jenis dan prinsip pengoperasian pompa

Pompa sentrifugal, jenisnya, prinsip pengoperasian. Kepala penuh, daya hisap maksimal. Aliran, tekanan, daya dan efisiensi pompa sentrifugal, definisinya. Ketergantungan parameter ini pada kecepatan mesin.

Rumus proporsionalitas. Karakteristik pompa sentrifugal dan pipa bertekanan. Pengoperasian pompa sentrifugal secara paralel dan berurutan. Pompa piston, jenisnya, prinsip pengoperasian. Pompa jet.

Kerja praktek

Membangun karakteristik pompa sentrifugal

Pekerjaan mandiri:

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Pekerjaan pendidikan dan individu siswa.

Topik 4.2. Jenis dan prinsip pengoperasian kipas angin

Kipas sentrifugal dan aksial, jenis dan prinsip pengoperasiannya. Performa, tekanan, konsumsi daya, dan efisiensi kipas. Ketergantungan parameter kipas pada kecepatan mesin.

Kerja praktek

Konstruksi karakteristik kipas sentrifugal.

Pekerjaan mandiri:

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Bagian 5. Dasar-dasar termodinamika teknik

Topik 5.1. Prinsip dasar termodinamika teknik. hukum gas. Campuran gas.

Energi termal dan mekanik. Parameter termodinamika dasar keadaan fluida kerja. Gas ideal dan nyata. Teori kinetik molekul gas.

Campuran gas, komposisinya. Tekanan parsial dan pengurangan volume komponen campuran gas. hukum Dalton. Hubungan antara komposisi massa dan volume campuran.

Pekerjaan mandiri:

studi sistematis catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks

Topik 5.2. Kapasitas panas

Kapasitas panas dan jumlah panas. Kapasitas panas konstan dan variabel. Kapasitas panas rata-rata dan sebenarnya. Kapasitas panas campuran gas

Pelajaran praktis:

Penentuan kapasitas panas volumetrik udara pada tekanan konstan

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Topik 5.3. Hukum termodinamika. Proses termodinamika.

Hukum pertama termodinamika adalah hukum kekekalan dan transformasi energi panas dan mekanik. Satuan panas dan kerja. Entalpi gas. Analisis proses termodinamika utama perubahan keadaan gas ideal: isokorik, isobarik, isotermal, adiabatik, politropik. Persamaan keadaan proses termodinamika, representasinya pada diagram pv. Definisi pekerjaan, ubah energi dalam dan jumlah panas.

Hukum kedua termodinamika. Proses atau siklus melingkar. Efisiensi termal dari siklus. Keadaan keseimbangan dan keadaan nonequilibrium dari fluida kerja. Proses dan siklus yang dapat dibalik dan tidak dapat diubah. Siklus Carnot ideal, gambarannya pada diagram pv. Hukum kedua termodinamika untuk proses reversibel dan ireversibel. Entropi adalah arti fisiknya. Diagram Тs. Hukum ketiga termodinamika.

Pelajaran praktis:

Perhitungan termodinamika siklus dan penentuan koefisien efisiensi termal (efisiensi), menggambarkan siklus pada diagram pv dan Ts.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Memecahkan masalah, melakukan latihan

Topik 5.4. Siklus gas

Mesin pembakaran internal. Siklus ICE dengan cara yang berbeda pasokan panas. Gambar mereka ditampilkan pada diagram pv dan Ts. Efisiensi termal dari siklus mesin pembakaran internal. Unit turbin gas. Siklus GTU dengan berbagai metode suplai panas. Gambar mereka ditampilkan pada diagram pv dan Ts. Efisiensi termal siklus turbin gas. Prinsip termodinamika pengoperasian kompresor. Ilustrasi siklus kompresor pada diagram pv dan Ts.

Pelajaran praktis:

Perbandingan efisiensi termal siklus mesin pembakaran internal dan turbin gas dengan berbagai metode penyediaan panas.

Pekerjaan mandiri

pendaftaran kerja praktek;

Memecahkan masalah, melakukan latihan

Topik 5.5. Gas nyata. Uap air dan sifat-sifatnya

Sifat-sifat gas nyata. Persamaan karakteristik gas van der Waals nyata. Uap air seperti gas nyata. Penguapan, penguapan, perebusan, kondensasi, sublimasi, desublimasi.

Uap air jenuh. Uap jenuh kering dan basah. Uap super panas. Tingkat kekeringan. Kelembaban dan panas berlebih. Kurva batas dan titik kritis. Tabel sifat termodinamika air dan uap air.

Pelajaran praktis:

Penentuan parameter uap air menggunakan tabel.

Perhitungan parameter uap jenuh basah menggunakan tabel uap air dan ketergantungan matematis.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Topik 5.6. Proses termodinamika uap air

Proses utama perubahan wujud uap air: isobarik, isokorik, isotermal, dan adiabatik. Gambar proses termodinamika utama uap air pada pv dan Ts - diagram.

Penentuan jumlah kalor, perubahan energi dalam, entalpi, entropi dan volume spesifik uap air pada setiap proses termodinamika.

Pelajaran praktis:

Perhitungan proses perubahan wujud uap air menggunakan tabel dan diagram.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis tentang catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan paragraf, bab buku teks;

Memecahkan masalah, melakukan latihan.

Topik 5.7. Aliran keluar dan pelambatan gas dan uap

Konsep umum kadaluwarsa. Pekerjaan dorong dan pekerjaan sekali pakai.

Kecepatan dan kecepatan kritis ekspirasi, laju aliran massa gas kedua. Ketergantungan aliran keluar pada rasio tekanan. Penerapan praktis kadaluwarsa. Nozel Laval gabungan.

Proses pelambatan dan fitur-fiturnya. Penerapan teknis pelambatan.

Pelajaran praktis:

Penentuan parameter dan karakteristik uap air selama aliran dan pelambatan

Pekerjaan mandiri

pendaftaran kerja praktek;

Persiapan abstrak.

Perkiraan topik abstrak:

Nozel kombinasi Laval;

Penerapan praktis dari proses pembatasan;

Penerapan teknis proses kadaluwarsa.

Topik 5.8. Siklus pembangkit turbin uap.

Diagram instalasi turbin uap. Siklus Rankine merupakan siklus ideal uap-air pada pembangkit listrik tenaga panas, penggambaran siklusnya pada diagram pv dan Ts. Siklus regeneratif pembangkit turbin uap. Siklus dengan uap super panas menengah. Siklus biner dan uap-gas dari pembangkit listrik tenaga panas.

Pelajaran praktis:

Representasi siklus pembangkit turbin uap pada diagram pv dan Ts

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Bagian 6. Dasar-dasar Perpindahan Panas

Topik 6.1. Ketentuan dasar teori perpindahan panas.

Proses perpindahan panas secara konduksi, konveksi dan radiasi. Konsep perpindahan panas. Perpindahan panas melalui dinding satu lapis yang datar. hukum Fourier

Perpindahan panas secara konduksi termal melalui dinding datar berlapis-lapis. Perpindahan panas secara konduksi termal melalui dinding silinder berlapis-lapis.

Pelajaran praktis:

Penentuan koefisien konduktivitas termal dan perhitungan jumlah panas yang dipindahkan oleh konduktivitas termal melalui dinding berbagai bentuk.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Topik 6.2. Perpindahan panas secara konvektif. Pembuangan panas dan perpindahan panas.

Prinsip dasar perpindahan panas konvektif. Perpindahan panas antara dinding datar dan zat cair. Koefisien perpindahan panas, arti fisiknya Perpindahan panas melalui dinding multilayer dan dinding silinder. Koefisien perpindahan panas, arti fisiknya.

Pelajaran praktis:

Perhitungan jumlah panas yang dipindahkan dari cairan pendingin ke dinding berbagai bentuk.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Topik 6.3 Perpindahan panas selama pergerakan bebas fluida, aliran paksa memanjang dan melintang di sekitar pipa, perubahan keadaan agregasi materi.

Faktor yang menentukan pergerakan bebas zat cair. Distribusi suhu dan kecepatan pada lapisan batas. Sifat pergerakan fluida sepanjang dinding vertikal, dekat pipa dan pelat horizontal. Persamaan penentuan koefisien perpindahan panas, syarat penerapannya.

Perpindahan panas selama aliran memanjang di sekitar pipa halus dalam mode turbulen. Koefisien perpindahan panas. Proses perpindahan panas pada aliran melintang di sekitar pipa. Susunan pipa kotak-kotak dan koridor dalam bundel. Persamaan kriteria.

Kondisi terjadinya kondensasi. Ketahanan termal selama kondensasi uap. Penentuan koefisien perpindahan panas selama kondensasi. Kondisi untuk mendidih. Koefisien perpindahan panas selama perebusan dan ketergantungannya pada berbagai faktor.

Pelajaran praktis:

Perhitungan koefisien perpindahan panas menggunakan persamaan kriteria dalam berbagai kasus perpindahan panas konvektif.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Pemecahan masalah; melakukan latihan;

Topik 6.4. Konsep dasar dan hukum radiasi termal. Pertukaran panas melalui radiasi antar benda.

Sifat radiasi termal. Kapasitas tubuh menyerap, memantulkan dan mentransmisikan. Hukum dasar radiasi termal: hukum Planck, Stefan-Boltzmann, Lambert, Kirchhoff. Berbagai kasus perpindahan panas secara radiasi.

Pelajaran praktis:

Perhitungan jumlah pancaran panas, derajat kegelapan permukaan benda. emisivitas dan kapasitas penyerapan tubuh.

Pekerjaan mandiri

Persiapan kerja praktek;

Studi sistematis dari catatan pelajaran, literatur pendidikan dan khusus tentang pertanyaan hingga paragraf, bab buku teks

Topik 6.5. Penukar panas.

Tujuan dan klasifikasi penukar panas. Prinsip pengoperasian penukar panas permukaan dan pencampuran. Pola aliran dasar cairan pendingin. Persamaan keseimbangan panas dan perpindahan panas dalam penukar panas. Koefisien perpindahan panas penukar panas. Penentuan permukaan pemanas penukar panas.

Pelajaran praktis:

Menyusun persamaan keseimbangan panas dan perpindahan panas pada penukar panas.

Pekerjaan mandiri

pendaftaran kerja praktek;

Individu pekerjaan akademis siswa

Tes untuk bagian 6. Dasar-dasar perpindahan panas

Untuk mencirikan tingkat penguasaan materi pendidikan digunakan sebutan sebagai berikut:

1. – sosialisasi (pengenalan objek, properti yang dipelajari sebelumnya);

2. – reproduktif (melakukan kegiatan sesuai model, petunjuk atau bimbingan);

3. – produktif (perencanaan dan pelaksanaan kegiatan secara mandiri, pemecahan masalah yang bermasalah).

3. syarat-syarat pelaksanaan program disiplin

3.1. Persyaratan logistik minimum

Penerapan suatu disiplin akademik memerlukan laboratoriumhidrolika, teknik panas dan aerodinamika.

Perlengkapan kelas:

tempat duduk sesuai jumlah siswa;

tempat kerja guru dilengkapi dengan komputer pribadi yang berlisensi atau gratis perangkat lunak, sesuai dengan bagian program dan terhubung ke Internet serta sarana keluaran informasi audio;

satu set alat bantu pendidikan dan visual “Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika”;

model volumetrik pompa dan kipas angin;

laboratorium virtual “Hidrolik”;

pemindai;

Pencetak.

Alat bantu pelatihan teknis:

proyektor multimedia atau papan multimedia;

kamera foto dan/atau video;

kamera web.

3.2. Dukungan informasi untuk pelatihan

Sumber-sumber utama:

1. O.N.Bryukhanov, V.A.Zhila. Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika. - M.: Infra-M, 2010.

2.I.A. Pribytkov, I.A. Levitsky. Landasan teori teknik panas - M.: Pusat Penerbitan "Akademi", 2004.

Sumber tambahan:

DALAM DAN. Kalitsun. Hidraulik, pasokan air dan saluran pembuangan. – M.: Stroyizdat, 2000.

V.I.Kalitsun, E.V. , K.I. . Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika. – M.: Stroyizdat, 2005.

V.N. Lukanin. Rekayasa panas. – M.: Sekolah Tinggi, 1999.

Sumber daya internet:

http://twt.mpei.ru/GDHB/OGTA.html

4. Pemantauan dan evaluasi hasil penguasaan Disiplin

Kontrol dan evaluasi hasil penguasaan disiplin akademik dilakukan oleh guru dalam proses pelaksanaan kelas praktik dan praktikum, pengujian, serta siswa dalam menyelesaikan tugas dan proyek individu.

Hasil belajar

(keterampilan yang dikuasai, pengetahuan yang diperoleh)

Bentuk dan metode pemantauan dan penilaian hasil pembelajaran

harus mampu untuk:

melakukan perhitungan teknik termal:

Siklus termodinamika mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Pertahanan kerja praktek

Konsumsi bahan bakar; panas dan uap untuk produksi energi;

Uji pekerjaan pada topik tersebut

Efisiensi siklus termodinamika mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Pertahanan kerja praktek

Kehilangan panas melalui selubung bangunan, isolasi pipa dan peralatan pemanas;

Pertahanan kerja praktek

Keseimbangan panas dan material, luas permukaan pemanas penukar panas;

Pertahanan kerja praktek

Menentukan parameter perhitungan hidrolik pipa dan saluran udara;

Uji pekerjaan pada topik tersebut

Bangun karakteristik pompa dan kipas.

Periksa sendiri pekerjaan rumah

Survei tugas individu

Sebagai hasil dari penguasaan disiplin akademik, siswa harus tahu:

Parameter keadaan sistem termodinamika, satuan pengukuran dan hubungan antar keduanya;

Hukum dasar termodinamika, proses perubahan wujud gas ideal, uap air dan air;

Siklus mesin panas dan pembangkit listrik termal;

Evaluasi latihan lisan dan tulisan

Tes

Sifat fisik zat cair dan gas;

Pertanyaan frontal dan individu selama sesi kelas

Hukum hidrostatika dan hidrodinamika;

Evaluasi pertanyaan frontal dan individu selama pelatihan di kelas.

Analisis hasil tes tertulis.

Tes

Tugas pokok dan tata cara perhitungan hidrolik saluran pipa;

Pemeriksaan pekerjaan mandiri

Jenis, perangkat dan karakteristik pompa dan kipas.

Analisis hasil tes tertulis

Pengembang:

OBOU SPO "KMT" _________ __ guru _____ __ A A. Katalnikova

Para ahli:

OBOU SPO "KMT" ________ _ Metodis ___ ____ M.G.Denisova _____

____________________ _______ ___________________ _________________________

(tempat kerja) tanda tangan (posisi) (inisial, nama keluarga)

KEMENTERIAN PERTANIAN DAN PANGAN REPUBLIK BELARUS

EE "Sekolah Tinggi Teknik Pertanian Negeri Kota"

DASAR-DASAR TEKNIK PEMANASAN DAN HIDROLIK

manual untuk siswa korespondensi

dalam pertanyaan dan jawaban

BagianSAYA

Kota

"Dipertimbangkan"

pada pertemuan komisi metodologi

disiplin profesional umum

Protokol No.______ tanggal____

Ketua: ________

Manual ini ditujukan untuk mahasiswa korespondensi spesialisasi 2-74 06 01 “Dukungan teknis untuk proses produksi pertanian” dan 2-74 06 31 “Pasokan energi untuk produksi pertanian” untuk belajar mandiri disiplin “Dasar-dasar Teknik Panas dan Hidraulik” .

Perkenalan. 5

Kompleks bahan bakar dan energi Republik Belarus. 6

Fluida kerja dan parameternya.. 11

Hukum dasar gas... 12

Persamaan dasar termodinamika. 14

Campuran gas. hukum Dalton. 16

Kapasitas panas: jenisnya, perhitungan konsumsi panas untuk pemanasan. 18

Kapasitas panas dalam proses pada tekanan konstan dan volume konstan 19

Hukum pertama termodinamika dan ekspresi analitisnya. 21

Konsep proses termodinamika, jenis-jenisnya.. 22

Proses isokhorik. Grafiknya dalam - koordinat dan persamaan dasar 23

Proses isobarik. Grafiknya dalam - koordinat dan persamaan dasar 24

Proses isotermal. Grafiknya dalam - koordinat dan persamaan dasar 26

Proses adiabatik. Grafiknya dalam - koordinat dan persamaan dasar 28

Proses melingkar. Jadwal dan efisiensinya.. 30

Siklus Carnot dan efisiensinya.. 31

Uap air Definisi dasar. 33

Proses penguapan di - koordinat. 35

Siklus ideal pembangkit listrik tenaga uap dan efisiensinya.. 37

C. Klasifikasinya. 40

Siklus ideal untuk D.V.S. Efisiensi mereka... 42

Siklus mesin pembakaran internal yang nyata, penentuan tenaga. 45

Keseimbangan panas dan konsumsi bahan bakar spesifik pada mesin pembakaran dalam.. 48

Diagram operasi dan diagram indikator kompresor satu tahap 49

Diagram indikator kompresor nyata. 51

Kompresor piston bertingkat.. 53

Konsep pengoperasian kompresor sentrifugal, aksial dan putar 56

Metode perpindahan panas. 58

Perpindahan panas secara konduksi melalui dinding datar satu lapis 60

Konduksi termal melalui dinding multilayer. 62

Konduksi termal melalui dinding silinder. 64

Perpindahan panas secara konvektif. 66

Perpindahan panas secara radiasi.. 67

Penukar panas. Tipe mereka.. 70

Dasar-dasar perhitungan penukar panas. 72

Perpindahan panas yang kompleks melalui dinding datar. 75

Perpindahan panas melalui dinding silinder. 78

Perkenalan

Disiplin “Dasar-Dasar Teknik Panas dan Hidraulik” melibatkan siswa yang mempelajari dasar-dasar termodinamika dan hidrolika, prinsip pengoperasian boiler dan pabrik pengeringan, mesin pembakaran internal, kompresor, mesin pendingin, pemanas air tenaga surya dan pompa. Masalah energi utama yang dihadapi ilmu pengetahuan adalah peningkatan kinerja teknis dan ekonomi dari peralatan pemanas dan listrik, yang tentunya akan mengarah pada pengurangan konsumsi bahan bakar dan peningkatan efisiensi.

Rekayasa tenaga termal - cabang utama industri dan pertanian, yang bergerak dalam bidang transformasi sumber daya panas alam menjadi energi panas, mekanik, dan listrik. Bagian integral dari teknik tenaga panas adalah termodinamika teknis, yang mempelajari fenomena fisika yang berkaitan dengan konversi panas menjadi kerja. Berdasarkan hukum termodinamika, dilakukan perhitungan mesin kalor dan penukar panas. Kondisi untuk efisiensi pembangkit listrik terbesar telah ditentukan. Kontribusi besar terhadap pengembangan teknik termal dibuat oleh para penulis karya klasik tentang termodinamika.

Hukum perpindahan panas konvektif dan radiasi telah disistematisasikan.

Mereka meletakkan dasar untuk desain dan konstruksi ketel uap dan mesin.

Pengetahuan tentang hukum termodinamika teknis dan kemampuan untuk menerapkannya dalam praktik memungkinkan untuk meningkatkan pengoperasian mesin panas dan mengurangi konsumsi bahan bakar, yang sangat penting pada saat ini, ketika harga bahan baku hidrokarbon meningkat dan volume konsumsi meningkat. meningkat.

pertanyaan 1

Kompleks bahan bakar dan energi Republik Belarus

Prioritas tertinggi kebijakan energi Republik Belarus, bersama dengan pasokan sumber daya energi yang berkelanjutan bagi negara tersebut, adalah penciptaan kondisi untuk berfungsinya dan pengembangan perekonomian dengan penggunaan bahan bakar dan sumber daya energi yang paling efisien.

Cadangan bahan bakar dan sumber daya energi Republik Belarus sendiri tidak mencukupi dan berjumlah sekitar 15-20% dari jumlah yang dikonsumsi. Terdapat cukup banyak gambut dan kayu, batu bara coklat, dan serpih berkalori rendah.

Minyak di Republik Belarus diproduksi sekitar 2 juta ton per tahun. Gas setara dengan 320-330 ribu ton bahan bakar. Pasokan energi yang tersisa dibeli di luar negeri, terutama dari Rusia.

Harga energi telah meningkat secara signifikan. Jadi untuk 1000m3 gas 115u. e, minyak – per ton 230 USD. e.Republik Belarus membeli sekitar 22 miliar gas alam dan sekitar 18 juta minyak per tahun. Untuk memastikan ketahanan energi negara tidak bergantung pada satu pemasok, negosiasi sedang dilakukan dengan Azerbaijan, Timur Tengah, dan Venezuela yang kedepannya akan menjual hidrokarbon dalam bentuk minyak.

Saat ini, pemerintah dan Komite Konservasi Energi memberikan penekanan besar pada penggunaan bahan bakar lokal, dan pada tahun 2010 mereka harus mengurangi konsumsi sumber daya energi yang dibeli sebesar 20-25%.

Gambut.

Lebih dari 9.000 deposit gambut telah dieksplorasi di republik ini dengan total luas dalam batas kedalaman industri deposit 2,54 juta hektar dan cadangan gambut awal 5,65 miliar ton. Hingga saat ini, sisa cadangan geologi diperkirakan mencapai 4,3 miliar ton, yaitu 75% dari aslinya.

Cadangan gambut utama terletak pada endapan yang digunakan untuk pertanian (1,7 miliar ton dan 39% dari sisa cadangan) atau diklasifikasikan sebagai situs lingkungan (1,6 miliar ton atau 37%).

Sumber daya gambut yang dialokasikan pada dana pengembangan diperkirakan mencapai 260 juta ton, yang merupakan 6% dari sisa cadangan. Cadangan yang dapat diperoleh kembali selama pengembangan lapangan diperkirakan mencapai 110-140 juta ton.

Serpih minyak.

Perkiraan cadangan serpih minyak (endapan Lyubanskoe dan Turovskoe) diperkirakan mencapai 11 miliar ton, cadangan industri - 3 miliar. T.

Yang paling banyak dipelajari adalah deposit Turov, di mana ladang tambang pertama dengan cadangan 475-697 juta ton telah dieksplorasi sebelumnya; 1 juta ton serpih tersebut setara dengan sekitar 220 ribu. Di Sini. Panas pembakaran – 1000-1500 kkal/kg, kadar abu -75%, rendemen resin 6 – 9,2%, kandungan sulfur 2,6%

Dalam hal indikator kualitasnya, serpih minyak Belarusia bukanlah bahan bakar yang efektif karena kandungan abunya yang tinggi dan nilai kalornya yang rendah. Mereka memerlukan pemrosesan termal awal untuk menghasilkan bahan bakar cair dan gas. Mempertimbangkan fakta bahwa harga produk yang dihasilkan lebih tinggi dari harga dunia dan minyak, serta mempertimbangkan kerusakan lingkungan akibat munculnya timbunan abu dalam jumlah besar dan kandungan zat karsinogenik di dalam abu tersebut. Produksi serpih minyak tidak praktis dalam periode perkiraan.

Batubara coklat.

Total cadangan batubara coklat sebanyak 151,6 juta ton

Dua endapan ladang Zhitkovichi telah dikembangkan secara rinci dan dipersiapkan untuk pengembangan industri: Severnaya (23,5 juta ton) dan Naydinskaya (23,1 juta ton), dua endapan lainnya (Yuzhnaya - 13,8 juta ton dan Kolmenskaya - 8,6 juta ton) telah dieksplorasi sebelumnya.

Penggunaan batubara coklat dapat dikombinasikan dengan gambut dalam bentuk briket.

Perkiraan biaya cadangan batubara diperkirakan 2 t.e. di tahun.

Kayu bakar.

Di republik ini secara keseluruhan, volume tahunan pengadaan kayu bakar dan limbah penggergajian terpusat adalah sekitar 0,94 - 1,00 juta ton setara bahan bakar. t. Sebagian kayu bakar diterima penduduk melalui pengadaan sendiri, yang volumenya diperkirakan sebesar

0,3-0,4 juta t.e.

Kemampuan maksimum republik dalam penggunaan kayu bakar sebagai bahan bakar dapat ditentukan berdasarkan pertumbuhan alami kayu tahunan, yang diperkirakan mencapai 25 juta meter kubik. m atau 6,6 juta t.e. ton per tahun (jika Anda membakar segala sesuatu yang tumbuh), termasuk di area yang terkontaminasi. Wilayah Gomel - 20 ribu meter kubik. m atau 5,3 ribu te. Untuk menggunakan kayu dari daerah tersebut sebagai bahan bakar, perlu dikembangkan dan diterapkan teknologi dan peralatan gasifikasi. Mengingat fakta bahwa pada tahun 2015 direncanakan untuk melipatgandakan pemanenan kayu untuk produksi energi panas, perkiraan volume tahunan bahan bakar kayu pada tahun 2010 dapat meningkat menjadi 1,8 juta ton setara bahan bakar.

Sumber energi terbarukan.

Potensi kapasitas seluruh aliran air di Belarus adalah 850 MW, termasuk yang dapat diakses secara teknis - 520 MW, dan layak secara ekonomi - 250 MW. Berkat sumber daya air, pada tahun 2010 dimungkinkan untuk menghasilkan 40 juta kWh dan, karenanya, menggantikan 16 ribu tce.

Di wilayah Republik Belarus, 1.840 lokasi telah diidentifikasi untuk penempatan turbin angin dengan potensi teoritis 1600 MW dan pembangkit listrik tahunan sebesar 16 ribu ton bahan bakar setara.

Namun, dalam kurun waktu hingga tahun 2015, pemanfaatan potensi angin secara teknis dan ekonomis tidak akan melebihi 5% dari daya terpasang dan akan berjumlah 720 - 840 juta kWh.

Cadangan energi dunia.

Manual metodologi “Hukum Dasar Hidraulik” adalah kursus teori singkat yang menguraikan syarat dan ketentuan dasar.

Manual ini direkomendasikan untuk membantu siswa yang berspesialisasi dalam "Instalasi dan pengoperasian sistem dan peralatan pasokan gas" untuk kelas atau ekstrakurikuler pekerjaan mandiri dan guru disiplin ilmu “Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika”, “Hidrolik”.

Di akhir manual terdapat daftar pertanyaan untuk belajar mandiri dan daftar literatur yang direkomendasikan untuk dipelajari.

Unduh:

Pratinjau:

Pengembangan metodologi

dalam disiplin “Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika”:

"Hukum dasar hidrolika"

anotasi

Manual metodologi “Hukum Dasar Hidraulik” adalah kursus teori singkat yang menguraikan syarat dan ketentuan dasar.

Manual ini direkomendasikan untuk membantu siswa dari spesialisasi "Instalasi dan pengoperasian sistem dan peralatan pasokan gas" selama pekerjaan mandiri di kelas atau ekstrakurikuler dan guru dari disiplin ilmu "Dasar-dasar hidrolika, teknik panas dan aerodinamika", "Hidraulik".

Di akhir manual terdapat daftar pertanyaan untuk belajar mandiri dan daftar literatur yang direkomendasikan untuk dipelajari.

Pendahuluan………………………………………………………………………………….....4

1. Hidrostatika, Konsep Dasar…………………………….......5
2. Persamaan dasar hidrostatika……………………………7
3. Jenis tekanan hidrostatis................................................ .................... ........8
4. Hukum Pascal, penerapannya dalam praktek……………………………...9
5. hukum Archimedes. Syarat-syarat benda terapung……………………………..11
6. Paradoks hidrostatis………………………………………..13
7. Hidrodinamika, Konsep Dasar……………………………………..14
8. Persamaan kontinuitas (kontinuitas)……………………………16
9. Persamaan Bernoulli untuk fluida ideal……………….......17
10. Persamaan Bernoulli untuk fluida nyata………………………….20
11. Pertanyaan untuk Belajar sendiri siswa………..22

Kesimpulan……………………………………………………………...23

Referensi..................................................................................................................24

Perkenalan

Manual metodologi ini mencakup bagian “Hidrostatika” dan “Hidrodinamika” dari disiplin ilmu “Dasar-Dasar Hidraulik, Teknik Panas dan Aerodinamika”. Manual ini menguraikan hukum dasar hidrolika dan membahas syarat dan ketentuan dasar.

Materi disajikan sesuai dengan persyaratan kurikulum disiplin ini dan kompleks pendidikan dan metodologi untuk spesialisasi “Instalasi dan pengoperasian sistem dan peralatan pasokan gas.”

Manual ini adalah kursus teoretis, dapat digunakan ketika mempelajari topik-topik tertentu dari suatu disiplin akademik, serta untuk pekerjaan mandiri ekstrakurikuler.

Perlu diketahui bahwa tahap akhir dari panduan pengajaran ini adalah daftar pertanyaan untuk belajar mandiri siswa tentang semua topik yang disajikan.

1. Hidrostatika, konsep dasar

Hidrostatika adalah cabang ilmu hidrolika yang mempelajari hukum kesetimbangan fluida dan interaksinya dengan permukaan pembatas.

Mari kita perhatikan zat cair dalam keadaan setimbang mutlak, yaitu. saat istirahat. Mari kita pilih volume yang sangat kecil di dalam cairanΔ V dan perhatikan gaya-gaya yang bekerja padanya dari luar.

Ada dua jenis gaya luar - permukaan dan volumetrik (massa).

Kekuatan permukaan - ini adalah gaya yang bekerja langsung pada permukaan luar volume cairan tertentu. Mereka sebanding dengan luas permukaan ini. Gaya-gaya tersebut disebabkan oleh pengaruh volume cairan di sekitarnya pada volume tertentu atau pengaruh benda lain.

Gaya volumetrik (massa).sebanding dengan massa volume cairan yang dialokasikan dan bekerja pada semua partikel di dalam volume ini. Contoh gaya benda adalah gravitasi, gaya sentrifugal, gaya inersia, dll.

Untuk mengkarakterisasi gaya internal yang bekerja pada volume cairan tertentu, kami memperkenalkan istilah khusus. Untuk melakukan ini, pertimbangkan volume sembarang cairan yang berada dalam kesetimbangan di bawah pengaruh gaya eksternal.

Di dalam volume cairan ini kita memilih area yang sangat kecil. Gaya yang bekerja pada daerah tersebut normal (tegak lurus), maka perbandingannya adalah:

mewakili tekanan hidrostatik rata-rata yang terjadi di lokasiΔω . Jika tidak, dapat dicirikan bahwa di bawah pengaruh kekuatan eksternal, keadaan cairan yang tertekan muncul, ditandai dengan munculnya tekanan hidrostatik.

Untuk menentukan nilai pasti p pada suatu titik tertentu, perlu ditentukan batas rasio ini di. yang akan menentukan tekanan hidrostatik sebenarnya pada suatu titik tertentu:

Dimensi [p] sama dengan dimensi tegangan, yaitu.

[p]= [Pa] atau [kgf/m 2 ]

Sifat tekanan hidrostatik

Pada permukaan luar suatu zat cair, tekanan hidrostatis selalu diarahkan sepanjang garis normal internal, dan pada titik mana pun di dalam zat cair, nilainya tidak bergantung pada sudut kemiringan platform tempat ia bekerja.

Permukaan yang semua titiknya mempunyai tekanan hidrostatis sama disebutpermukaan dengan tekanan yang sama. Permukaan tersebut meliputipermukaan bebas, yaitu antarmuka antara media cair dan gas.

Tekanan diukur untuk tujuan pemantauan terus menerus dan pengaturan semua parameter proses secara tepat waktu. Untuk setiap proses teknologi, peta rezim khusus dikembangkan. Ada kasus yang diketahui ketika, dengan peningkatan tekanan yang tidak terkendali, drum boiler energi berbobot multi-ton terbang, seperti bola sepak, beberapa puluh meter, menghancurkan segala sesuatu yang dilewatinya. Penurunan tekanan tidak menyebabkan kerusakan, tetapi menyebabkan:

• cacat produk;
• konsumsi bahan bakar yang berlebihan.

1. Persamaan dasar hidrostatika

Gambar 1 - Demonstrasi persamaan dasar hidrostatika

Untuk setiap titik cairan yang berada dalam keadaan setimbang (lihat Gambar 1), persamaannya benar

z+p/γ = z 0 +p 0 /γ = ... = H,

di mana p adalah tekanan pada titik A tertentu (lihat gambar); P 0 - tekanan pada permukaan bebas cairan; p/γ dan hal 0 /γ adalah tinggi kolom cairan (dengan berat jenis γ), sesuai dengan tekanan pada titik yang ditinjau dan pada permukaan bebas; z dan z 0 - koordinat titik A dan permukaan bebas zat cair relatif terhadap bidang perbandingan horizontal sembarang (x0y); H - kepala hidrostatik. Dari rumus di atas berikut ini:

p = p 0 +γ(z 0 -z) atau p = p 0 +γ h

dimana h adalah kedalaman perendaman titik yang bersangkutan. Ekspresi di atas disebutpersamaan dasar hidrostatika. Kuantitas yang diwakili oleh γ hberat kolom cair tinggi h.

Kesimpulan: Tekanan hidrostatis P pada suatu titik tertentu sama dengan jumlah tekanan pada permukaan bebas zat cair p 0 dan tekanan yang dihasilkan oleh kolom zat cair yang tingginya sama dengan kedalaman pencelupan suatu titik.

3. Jenis tekanan hidrostatik

Tekanan hidrostatik diukur dalam sistem SI - Pa. Selain itu, tekanan hidrostatik diukur dalam kgf/cm 2 , tinggi kolom cairan (dalam m kolom air, mm Hg, dll.) dan dalam atmosfer fisik (atm) dan teknis (at).

Mutlak adalah tekanan yang diciptakan pada suatu benda oleh satu gas tanpa memperhitungkan gas atmosfer lainnya. Itu diukur dalam Pa (pascal). Tekanan absolut adalah jumlah tekanan atmosfer dan tekanan berlebih.

Barometrik(atmosfer) adalah tekanan gravitasi pada semua benda di atmosfer. Tekanan atmosfer normal dihasilkan oleh kolom air raksa 760 mm pada suhu 0°C.

Kekosongan disebut perbedaan negatif antara tekanan terukur dan tekanan atmosfer.

Perbedaan antara tekanan absolut p dan tekanan atmosfer p A disebut tekanan berlebih dan dilambangkan dengan p pondok:

p keluar = p - p a

atau

r keluar /γ = (p - p a )/γ = h p

h hal dalam hal ini disebuttinggi piezometri, yang merupakan ukuran tekanan berlebih.

Pada Gambar. Gambar 2 a) menunjukkan reservoir tertutup berisi cairan, yang permukaannya bertekanan p 0 . Piezometer terhubung ke tangki P (lihat gambar di bawah) menentukan kelebihan tekanan pada titik tersebut A .

Tekanan absolut dan tekanan berlebih, yang dinyatakan dalam atmosfer, masing-masing disebut ata dan ati.

Tekanan vakum, atau vakum, - kurangnya tekanan terhadap atmosfer (defisit tekanan), yaitu perbedaan antara tekanan atmosfer atau barometrik dan tekanan absolut:

p vac = p a - hal

atau

r vac /γ = (p a - p)/γ = h vac

di mana h vakum - ketinggian vakum, yaitu pembacaan pengukur vakum DI DALAM , terhubung ke tangki yang ditunjukkan pada Gambar. 2b). Vakum dinyatakan dalam satuan yang sama dengan tekanan, dan juga dalam pecahan atau persentase atmosfer.

Gambar 2 a - Pembacaan piezometer Gambar 2 b - Pembacaan pengukur vakum"

Dari dua ekspresi terakhir dapat disimpulkan bahwa ruang hampa dapat bervariasi dari nol hingga tekanan atmosfer; nilai h maksimum buruk dalam kondisi normal tekanan atmosfir(760 mm Hg) sama dengan 10,33 m3 air. Seni.

4. Hukum Pascal, penerapannya dalam praktek

Menurut persamaan dasar hidrostatika, tekanan pada permukaan zat cair p 0 ditransmisikan ke semua titik volume cairan dan ke segala arah secara merata. Ini semua tentangnya hukum Pascal.

Hukum ini ditemukan oleh ilmuwan Perancis B. Pascal pada tahun 1653. Kadang-kadang disebut hukum dasar hidrostatika.

Hukum Pascal dapat dijelaskan melalui struktur molekul suatu materi. Dalam padatan, molekul membentuk kisi kristal dan bergetar di sekitar posisi kesetimbangannya. Dalam cairan dan gas, molekul memiliki kebebasan relatif; mereka dapat bergerak relatif satu sama lain. Fitur inilah yang memungkinkan tekanan yang diberikan pada cairan (atau gas) disalurkan tidak hanya ke arah gaya, tetapi ke segala arah.

Hukum Pascal telah diterapkan secara luas dalam teknologi modern. Pekerjaan mesin super modern, yang memungkinkan terciptanya tekanan sekitar 800 MPa, didasarkan pada hukum Pascal. Selain itu, undang-undang ini digunakan untuk mendasari pengoperasian sistem otomasi hidrolik yang mengontrol pesawat luar angkasa, pesawat jet, mesin kontrol numerik, ekskavator, truk sampah, dll.

Hukum Pascal tidak berlaku dalam kasus cairan (gas) yang bergerak, maupun ketika cairan (gas) berada dalam medan gravitasi; misalnya, diketahui bahwa tekanan atmosfer dan hidrostatis menurun seiring dengan ketinggian.

Gambar 3 - Demonstrasi hukum Pascal

Mari kita perhatikan perangkat paling terkenal yang menggunakan hukum Pascal sebagai prinsip operasinya. Ini adalah mesin press hidrolik.

Dasar dari setiap mesin press hidrolik adalah bejana penghubung dalam bentuk dua silinder. Diameter silinder yang satu jauh lebih kecil dibandingkan diameter silinder lainnya. Silinder diisi dengan cairan, seperti minyak. Mereka ditutup rapat dengan piston di atasnya. Seperti yang dapat dilihat dari Gambar. 4 di bawah, luas satu piston S 1 berkali-kali lebih kecil dari luas piston S lainnya 2 .

Gambar 4 - Kapal komunikasi

Misalkan suatu gaya diterapkan pada piston kecil F 1 . Gaya ini akan bekerja pada cairan, didistribusikan ke seluruh area S 1 . Tekanan yang diberikan oleh piston kecil pada zat cair dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

Menurut hukum Pascal, tekanan ini akan diteruskan tanpa perubahan ke titik mana pun dalam cairan. Artinya tekanan yang diberikan pada piston besar p 2 akan sama:

Ini menyiratkan:

Dengan demikian , gaya yang bekerja pada piston besar akan berkali-kali lipat lebih besar daripada gaya yang bekerja pada piston kecil karena luas piston besar lebih besar daripada luas piston kecil.

Hasilnya, mesin hidrolik memungkinkan Anda mendapatkannya mendapatkan kekuatan sama dengan perbandingan luas piston yang lebih besar dengan luas piston yang lebih kecil.

5. Hukum Archimedes. Kondisi benda terapung

Sebuah benda yang dicelupkan ke dalam cairan, selain gaya gravitasi, juga dipengaruhi oleh gaya apung - gaya Archimedes. Cairan menekan pada semua sisi tubuh, namun tekanannya tidak sama. Lagi pula, tepi bawah tubuh lebih banyak direndam dalam cairan daripada bagian atas, dan tekanan meningkat seiring dengan kedalaman. Artinya, gaya yang bekerja pada bagian bawah benda akan lebih besar dibandingkan dengan gaya yang bekerja pada bagian atas benda. Oleh karena itu, timbullah gaya yang mencoba mendorong benda keluar dari zat cair.

Besarnya gaya Archimedean bergantung pada massa jenis zat cair dan volume bagian benda yang terletak langsung di dalam zat cair. Gaya Archimedes tidak hanya bekerja pada cairan, tetapi juga pada gas.

Hukum Archimedes : suatu benda yang dicelupkan ke dalam zat cair atau gas dikenakan gaya apung yang sama dengan berat zat cair atau gas dalam volume benda tersebut.

Gaya Archimedes yang bekerja pada benda yang dicelupkan ke dalam zat cair dapat dihitung dengan rumus:

di mana ρ – massa jenis cairan, V Jumat – volume bagian tubuh yang direndam dalam cairan.

Benda yang berada di dalam zat cair dipengaruhi oleh dua gaya: gravitasi dan gaya Archimedes. Di bawah pengaruh kekuatan-kekuatan ini, tubuh dapat bergerak. Ada tiga kondisi untuk benda terapung (Gbr. 5):

• jika gaya gravitasi lebih besar dari gaya Archimedean, benda akan tenggelam dan tenggelam ke dasar;
• jika gaya gravitasi sama dengan gaya Archimedes, maka benda dapat berada dalam kesetimbangan di titik mana pun dalam zat cair, benda mengapung di dalam zat cair;
• jika gaya gravitasi lebih kecil dari gaya Archimedean, benda akan melayang, naik ke atas.

Gambar 5 - Kondisi benda terapung

Prinsip Archimedes juga digunakan untuk aeronautika. Montgolfier bersaudara menciptakan balon udara pertama pada tahun 1783. Pada tahun 1852, orang Prancis Giffard menciptakan sebuah pesawat - balon yang dikendalikan dengan kemudi udara dan baling-baling.

6. Paradoks hidrostatik

Jika zat cair yang sama dituangkan dengan ketinggian yang sama ke dalam bejana yang bentuknya berbeda, tetapi luas dasarnya sama, maka meskipun berat zat cair yang dituangkan berbeda, gaya tekanan di dasar adalah sama untuk semua bejana dan sama dengan berat zat cair dalam bejana berbentuk silinder.

Fenomena ini disebutparadoks hidrostatikdan dijelaskan oleh sifat zat cair untuk meneruskan tekanan yang diberikan padanya ke segala arah.

Dalam bejana yang bentuknya berbeda (Gbr. 6), tetapi dengan luas dasar yang sama dan kadar zat cair di dalamnya sama, tekanan zat cair di dasar akan sama. Itu dapat dihitung:

P = p ⋅ S = g ⋅ ρ ⋅ h ⋅ S

S – daerah bawah

h – tinggi kolom cairan

Gambar 6 - Kapal dengan berbagai bentuk

Gaya yang menekan zat cair pada dasar bejana tidak bergantung pada bentuk bejana dan sama dengan berat kolom vertikal, yang alasnya adalah dasar bejana, dan tingginya adalah tinggi dari kolom cairan.

Pada tahun 1618, Pascal membuat kagum orang-orang sezamannya dengan meledakkan sebuah tong hanya dengan segelas air yang dituangkan ke dalam tabung tipis dan tinggi yang dimasukkan ke dalam tong.

7. Hidrodinamika, konsep dasar

Hidrodinamika adalah cabang hidrolika yang mempelajari hukum gerak fluida di bawah pengaruh gaya eksternal dan interaksinya dengan permukaan.

Keadaan fluida yang bergerak di setiap titik tidak hanya dicirikan oleh densitas dan viskositas, tetapi juga, yang terpenting, oleh kecepatan partikel fluida dan tekanan hidrodinamik.

Objek kajian utama adalah aliran fluida, yang dipahami sebagai pergerakan suatu massa fluida yang dibatasi seluruhnya atau sebagian oleh suatu permukaan. Permukaan pembatas dapat berupa padat (misalnya tepian sungai), cair (permukaan antara keduanya keadaan agregasi) atau berbentuk gas.

Aliran fluida bisa stabil atau tidak stabil. Gerak tunak adalah gerak suatu zat cair yang pada suatu titik tertentu dalam saluran tekanan dan kecepatannya tidak berubah terhadap waktu.

υ = f(x, y, z) dan р = f(x, y, z)

Gerak yang kecepatan dan tekanannya berubah tidak hanya dari koordinat ruang, tetapi juga dari waktu disebut gerak tidak tunak atau tidak stasioner υ = f(x, y, z, t) dan р = f(x, y, z, t)

Contoh gerak tunak adalah aliran zat cair dari bejana dengan ketinggian yang dipertahankan secara konstan melalui tabung berbentuk kerucut. Kecepatan pergerakan zat cair di berbagai bagian tabung akan berbeda-beda, tetapi di setiap bagian kecepatan ini akan konstan, tidak berubah seiring waktu.

Jika dalam percobaan tersebut ketinggian zat cair dalam bejana tidak dijaga konstan, maka pergerakan zat cair melalui tabung berbentuk kerucut yang sama akan bersifat goyah (unsteady), karena pada bagian-bagian tabung kecepatannya tidak akan konstan. waktu (akan berkurang seiring dengan penurunan level cairan di dalam bejana).

Ada tekanan dan non-tekanan pergerakan fluida. Jika dinding benar-benar membatasi aliran zat cair, maka pergerakan zat cair disebut tekanan (misalnya, pergerakan zat cair melalui pipa yang terisi penuh). Jika pembatasan aliran oleh dinding bersifat parsial (misalnya pergerakan air di sungai, kanal), maka pergerakan tersebut disebut aliran bebas.

Arah kecepatan suatu aliran dicirikan oleh garis arus.
Garis saat ini – kurva imajiner yang ditarik di dalam aliran fluida sedemikian rupa sehingga kecepatan semua partikel yang terletak di atasnya pada waktu tertentu bersinggungan dengan kurva ini.

Gambar 7 – Garis arus

Garis arus berbeda dengan lintasan karena lintasan mencerminkan jalur suatu partikel selama periode waktu tertentu, sedangkan garis arus mencirikan arah pergerakan kumpulan partikel cair pada waktu tertentu. Jika gerak garis aliran stabil, maka gerak tersebut bertepatan dengan lintasan partikel fluida.

Jika kita memilih luas dasar pada penampang aliran fluidaΔS dan menggambar garis arus melalui titik-titik konturnya, Anda mendapatkan apa yang disebut tabung saat ini . Cairan di dalam tabung arus terbentuktetesan dasar. Aliran fluida dapat dianggap sebagai himpunan semua aliran elementer yang bergerak.

Gambar 8 – Tabung arus

Penampang melintang hidup ω (m²) adalah luas penampang aliran yang tegak lurus arah aliran. Misalnya, penampang pipa yang beraliran listrik adalah lingkaran.

Keliling basah χ (“chi”) adalah bagian keliling suatu tempat tinggal, dibatasi oleh dinding kokoh (pada gambar ditandai dengan garis tebal).

Gambar 9 – Bagian langsung

Jari-jari aliran hidrolik R - rasio bagian aktif dengan keliling basah

Laju aliran Q adalah volume cairan V yang mengalir per satuan waktu t melalui bagian terbuka ω.

Kecepatan aliran rata-rata υ - kecepatan pergerakan fluida, ditentukan oleh rasio aliran fluida Q terhadap luas penampang terbuka ω

Karena kecepatan pergerakan berbagai partikel zat cair berbeda satu sama lain, maka kecepatan pergerakannya dirata-ratakan. Pada pipa bulat misalnya, kecepatan pada sumbu pipa adalah maksimum, sedangkan pada dinding pipa adalah nol.

1. Persamaan kontinuitas

Persamaan kontinuitas aliran mengikuti hukum kekekalan materi dan keteguhan aliran fluida sepanjang aliran. Mari kita bayangkan sebuah pipa dengan penampang variabel.

Gambar 10 – Demonstrasi persamaan kontinuitas jet

Aliran fluida melalui pipa pada setiap bagian adalah konstan, karena hukum kekekalan energi terpenuhi. Kita juga akan berasumsi bahwa fluida tidak dapat dimampatkan. Jadi Q 1 = Q 2 = konstanta, dari mana

ω 1 υ 1 = ω 2 υ 2

Atau bentuk lain dari persamaan ini mungkin terjadi:

Itu. kecepatan rata-rata v 1 dan v 2 berbanding terbalik dengan luas pemukiman yang bersangkutan w 1 dan w 2 aliran fluida.

Jadi, persamaan kontinuitas menyatakan keteguhan aliran volume Q , dan kondisi kontinuitas aliran zat cair sepanjang aliran tetap zat cair.

9. Persamaan Bernoulli untuk fluida ideal

Persamaan Daniel Bernoulli yang diperoleh pada tahun 1738 menunjukkan hubungan antara tekanan p, kecepatan rata-rata dan tinggi piezometri z pada berbagai bagian aliran dan menyatakan hukum kekekalan energi suatu fluida yang bergerak.

Mari kita perhatikan pipa dengan diameter variabel yang terletak di ruang angkasa dengan sudut β (lihat Gambar 10)

Gambar 11 – Demonstrasi persamaan Bernoulli untuk fluida ideal

Mari kita pilih secara sewenang-wenang dua bagian pada bagian pipa yang sedang dipertimbangkan: bagian 1-1 dan bagian 2-2. Cairan bergerak naik pipa dari bagian pertama ke bagian kedua dengan laju aliran Q.

Untuk mengukur tekanan cairan, piezometer digunakan - tabung kaca berdinding tipis tempat cairan naik ke ketinggian. Di setiap bagian, piezometer dipasang, di mana level cairan naik ke ketinggian yang berbeda.

Selain piezometer, pada setiap bagian 1-1 dan 2-2 terdapat tabung yang ujung bengkoknya diarahkan ke aliran zat cair, disebut tabung pitot. Cairan dalam tabung pitot juga naik ke tingkat yang berbeda-beda jika diukur dari garis piezometri.

Garis piezometri dapat dibuat sebagai berikut. Jika kita menempatkan beberapa piezometer serupa di antara bagian 1-1 dan 2-2 dan menggambar kurva melalui pembacaan ketinggian cairan di dalamnya, kita akan mendapatkan garis putus-putus (ditunjukkan pada gambar).

Namun ketinggian level dalam tabung Pitot relatif terhadap garis lurus horizontal sembarang 0-0 (bidang acuan koordinat), yang disebut bidang perbandingan, akan sama.

Jika suatu garis ditarik melalui pembacaan ketinggian cairan dalam tabung pitot, garis tersebut akan berbentuk horizontal dan mencerminkan tingkat energi total pipa.

Untuk dua bagian sembarang 1-1 dan 2-2 dari aliran fluida ideal, persamaan Bernoulli mempunyai bentuk sebagai berikut:

Karena bagian 1-1 dan 2-2 diambil secara sembarang, persamaan yang dihasilkan dapat ditulis ulang secara berbeda:

Persamaannya dirumuskan sebagai berikut:

Jumlah ketiga suku persamaan Bernoulli untuk setiap penampang aliran fluida ideal adalah suatu nilai yang konstan.

Dari sudut pandang energi, setiap suku persamaan mewakili jenis energi tertentu:

z 1 dan z 2 - energi posisi tertentu, mencirikan energi potensial pada bagian 1-1 dan 2-2;- energi tekanan spesifik, yang mencirikan energi tekanan potensial di bagian yang sama;- energi kinetik spesifik pada bagian yang sama.

Ternyata energi spesifik total suatu fluida ideal di setiap bagian adalah konstan.

Ada pula rumusan persamaan Bernoulli dari sudut pandang geometri. Setiap suku persamaan memiliki dimensi linier. z 1 dan z 2 - ketinggian geometris bagian 1-1 dan 2-2 di atas bidang perbandingan;- ketinggian piezometri;- ketinggian kecepatan di bagian yang ditunjukkan.

Dalam hal ini persamaan Bernoulli dapat dibaca sebagai berikut: jumlah tinggi geometri, piezometri, dan kecepatan suatu fluida ideal bernilai konstan.

10. Persamaan Bernoulli untuk fluida nyata

Persamaan Bernoulli untuk aliran fluida nyata berbeda dengan persamaan Bernoulli untuk fluida ideal.

Ketika suatu fluida kental nyata bergerak, timbul gaya gesek, misalnya karena permukaan pipa mempunyai kekasaran tertentu, untuk mengatasinya fluida tersebut mengeluarkan energi. Akibatnya, energi spesifik total fluida di bagian 1-1 akan lebih besar daripada energi spesifik total di bagian 2-2 dengan jumlah energi yang hilang.

Gambar 12 – Demonstrasi persamaan Bernoulli untuk fluida nyata

Energi yang hilang (kehilangan tekanan) ditunjukkan denganmempunyai dimensi linier.

Persamaan Bernoulli untuk fluida nyata adalah:

Saat fluida berpindah dari bagian 1-1 ke bagian 2-2, tekanan yang hilang terus meningkat (tekanan yang hilang disorot dengan bayangan vertikal).

Jadi, besarnya energi awal yang dimiliki fluida pada bagian pertama untuk bagian kedua akan merupakan jumlah dari empat komponen: tinggi geometri, tinggi piezometri, tinggi kecepatan, dan tekanan yang hilang antara bagian 1-1 dan 2-2.

Selain itu, dua koefisien lagi α muncul dalam persamaan 1 dan α 2 , yang disebut koefisien Coriolis dan bergantung pada mode aliran fluida (α = 2 untuk mode laminar, α = 1 untuk mode turbulen).

Kehilangan ketinggianterdiri dari kehilangan tekanan sepanjang pipa, yang disebabkan oleh gaya gesekan antar lapisan cairan, dan kerugian yang disebabkan oleh hambatan lokal (perubahan konfigurasi aliran, misalnya katup, putaran pipa)

H panjang + h tempat

Dengan menggunakan persamaan Bernoulli, sebagian besar permasalahan hidrolika praktis dapat diselesaikan. Untuk melakukan ini, dua bagian dipilih sepanjang aliran, sehingga untuk salah satunya nilai p, ρ diketahui, dan untuk bagian lainnya satu nilai atau ditentukan. Dengan dua hal yang tidak diketahui untuk bagian kedua, gunakan persamaan aliran fluida konstan υ 1 ω 1 = υ 2 ω 2 .

11. Soal untuk persiapan diri siswa

1. Akibat gaya apa suatu benda dapat mengapung di air? Jelaskan kondisi di mana tubuh mulai tenggelam.
2. Menurut Anda, apa perbedaan antara zat cair ideal dan zat cair nyata? Apakah cairan ideal ada di alam?
3. Jenis tekanan hidrostatis apa yang anda ketahui?
4. Jika kita menentukan tekanan hidrostatis pada suatu titik fluida di kedalaman H , lalu gaya apa yang akan bekerja pada titik ini? Nyatakan dan jelaskan jawabanmu.
5. Hukum fisika apa yang mendasari persamaan kontinuitas dan persamaan Bernoulli? Jelaskan jawabanmu.
6. Sebutkan dan jelaskan secara singkat alat-alat yang prinsip pengoperasiannya berdasarkan hukum Pascal.
7. Fenomena fisika apa yang disebut paradoks hidrostatis?
8. Koefisien coriolis, kecepatan aliran rata-rata, tekanan, kehilangan tekanan sepanjang pipa... Jelaskan persamaan apa yang menghubungkan semua besaran ini, dan persamaan apa yang belum ditunjukkan dalam daftar ini.
9. Berikan rumus yang berkaitan dengan berat jenis dan massa jenis.
10. Persamaan kontinuitas pancaran fluida memegang peranan yang cukup penting dalam hidrolika. Ini berlaku untuk cairan jenis apa? Jelaskan jawabanmu.
11. Sebutkan nama semua ilmuwan yang disebutkan dalam manual metodologi ini dan jelaskan secara singkat penemuan mereka.
12. Apakah fluida ideal, garis arus, atau ruang hampa ada di sekitar kita? Jelaskan jawabanmu.
13. Sebutkan alat-alat untuk mengukur berbagai jenis tekanan sesuai dengan skema: “Jenis tekanan….. - alat…..”.
14. Berikan contoh dari kehidupan sehari-hari tentang jenis-jenis gerak fluida bertekanan dan non-tekanan, diam dan tidak tunak.
15. Untuk tujuan apa piezometer, barometer, dan tabung pitot digunakan dalam praktik?
16. Apa jadinya jika saat mengukur tekanan darah ternyata jauh lebih tinggi dari nilai standar? Bagaimana jika kurang? Jelaskan jawabanmu.
17. Apa perbedaan objek kajian pada bagian “hidrostatika” dan “hidrodinamika”?
18. Jelaskan pengertian geometri dan energi persamaan Bernoulli?
19. Perimeter basah, bagian aktif... Lanjutkan daftar ini dan jelaskan ciri-ciri istilah yang tercantum.
20. Sebutkan hukum hidrolika apa yang Anda pelajari dari manual ini, dan apa arti fisisnya?

Kesimpulan

Saya berharap alat peraga ini dapat membantu siswa lebih memahami materi pendidikan disiplin ilmu “Hidraulik”, “Dasar-Dasar Hidraulik, Teknik Panas dan Aerodinamika” dan yang terpenting, mendapatkan gambaran tentang momen-momen paling “cemerlang” dari disiplin ilmu tersebut. disiplin ilmu yang sedang dipelajari, yaitu tentang hukum dasar hidrolika. Undang-undang ini adalah dasar pengoperasian banyak perangkat yang kita gunakan di tempat kerja dan dalam kehidupan sehari-hari, seringkali tanpa kita sadari.

Hormat kami, Markova N.V.

Bibliografi

1. Bryukhanov O.N. Dasar-dasar Teknik Hidraulik dan Panas: Buku Ajar untuk Siswa. pembentukan rata-rata Prof. pendidikan / Bryukhanov O.N., Melik-Arakelyan A.T., Korobko V.I.- M.: IC Academy, 2008. - 240 hal.
2. Bryukhanov O.N. Dasar-dasar Hidraulik, Teknik Panas dan Aerodinamika: Buku Ajar untuk Siswa. pembentukan rata-rata Prof. pendidikan / Bryukhanov O.N., Melik-Arakelyan A.T., Korobko V.I. - M.: Infra-M, 2014, 253 hal.
3. Gusev A. A. Dasar-dasar hidrolika: Buku teks untuk siswa. pembentukan rata-rata Prof. pendidikan / A.A.Gusev. - M.: Rumah Penerbitan Yurayt, 2016. - 285 hal.
4. Ukhin B.V. Hidraulik: Buku teks untuk siswa. pembentukan rata-rata Prof. pendidikan / Ukhin B.V., Gusev A.A. - M.: Infra-M, 2013, 432 hal.

Hidrolika merupakan ilmu yang mempelajari hukum-hukum kesetimbangan dan pergerakan zat cair, serta metode-metodenya aplikasi praktis hukum-hukum ini. Hukum hidrolika digunakan dalam desain dan konstruksi struktur hidrolik, mesin hidrolik, perhitungan pipa, dll.

Hasil penelitian pertama yang sangat penting di bidang hidrolika dikaitkan dengan nama ilmuwan Yunani kuno Archimedes (287-212 SM), yang menemukan hukum keseimbangan suatu benda yang direndam dalam zat cair. Namun, setelah masa Archimedes, hidrolika tidak mengalami perkembangan nyata selama hampir 1700 tahun.

Tahap baru dalam pengembangan hidrolika dimulai pada masa Renaisans. Di sini perlu diperhatikan karya ilmuwan Belanda Stevin (1548-1620), yang memberikan aturan untuk menentukan kekuatan tekanan pada bagian bawah dan dinding pembuluh darah; ilmuwan Italia Torricelli (1608-1647), yang mempelajari sifat-sifat cairan yang mengalir dan menemukan hukum aliran cairan dari lubang di bejana; Matematikawan dan fisikawan Perancis Pascal (1623-1662), yang merumuskan hukum tentang transmisi tekanan yang diberikan pada permukaannya oleh zat cair.

pada abad XVII-XVIII. undang-undang yang paling penting ditetapkan
hidromekanik. Penemuan hukum mekanika oleh Newton (1643-1727) menjadi dasar yang diperlukan untuk mempelajari hukum gerak fluida. Newton mengembangkan dasar-dasar teori gesekan internal zat cair, yang kemudian dikembangkan oleh para pengikutnya, termasuk ilmuwan Rusia N.P.Petrov (1836 - 1920). Teori yang dikembangkannya disebut teori pelumasan hidrodinamik.