지역예산 교육 기관

중등 직업 교육

"쿠르스크 조립 대학"

교육 규율의 실무 프로그램

OP 06.

전문 분야 중등 직업 교육의 기본 전문 교육 프로그램

140102 열공급 및 가열설비

(기본 교육)

쿠르스크

검토 및 승인됨

OPD 중앙위원회 회의에서

프로토콜 번호_____

"____"_____________2012

중앙위원회 의장 Stanar A.M.

동의함

__________________

대리인 SD O.B 이사 그루네바

"____"______________2012

학문 분야의 작업 프로그램 « 이론적 기초열 공학 및 유압학" 다음을 기반으로 개발되었습니다.

중등 직업 교육 전문에 대한 연방 주 교육 표준(기본 교육)은 2010년 2월 15일자 러시아 연방 교육과학부 명령 No. 114에 의해 승인된 확대된 전문 분야 140000 에너지, 전력 공학 및 전기 공학 그룹의 일부입니다.

개발자:

A.A. Kursk Assembly College의 교사 Katalnikova.

콘텐츠

피.

1. 교육 규율의 실무 프로그램 여권

1. 학문적 규율의 구조와 내용

1. 구현 조건 작업 프로그램학문적 규율

1. 학문 분야 습득 결과 모니터링 및 평가

1. 교육 규율의 실무 프로그램 여권

열 공학 및 유압학의 이론적 기초

1.1. 작업 프로그램의 적용 범위

학문 분야의 작업 프로그램은 중등 직업 교육 전문 분야에 대한 연방 주 교육 표준에 따른 주요 전문 교육 프로그램의 일부입니다.140102 “열 공급 및 난방 장비” (기본 교육), 이는 확대된 전문 분야 140,000 에너지, 전력 공학 및 전기 공학 그룹의 일부입니다.

학문 분야의 작업 프로그램을 사용할 수 있습니다 추가로 직업 교육열 공급 및 난방 장비 분야의 근로자 전문 교육중등 (완전) 일반 교육. 업무 경험이 필요하지 않습니다.

1.2. 주요 전문 교육 프로그램의 구조에서 학문 분야의 위치: 규율이 포함되어 있다 전문주기는 일반적인 전문 분야를 말합니다.

1.3. 학문 분야의 목표와 목적은 학문 분야를 습득 한 결과에 대한 요구 사항입니다.

가능하다 :

열 공학 계산을 수행합니다.

열기관 및 화력발전소의 열역학적 사이클;

연비; 에너지 생산을 위한 열과 증기;

열기관 및 화력발전소의 열역학적 순환 효율

건물 외피, 파이프라인 단열 및 난방 장비를 통한 열 손실;

열 및 물질 균형, 열교환기의 가열 표면적;

파이프라인 및 공기 덕트의 수력학적 계산을 위한 매개변수를 결정합니다.

펌프와 팬의 특성을 구성합니다.

학문적 규율을 숙달한 결과, 학생은 다음을 수행해야 합니다.알다 :

열역학 시스템의 상태 매개변수, 측정 단위 및 이들 사이의 관계

열역학의 기본 법칙, 이상 기체, 수증기 및 물 상태의 변화 과정;

열기관 및 화력발전소의 사이클

열전달의 기본 법칙;

액체 및 가스의 물리적 특성;

유체정역학 및 유체역학 법칙;

파이프라인의 유압 계산을 위한 주요 작업 및 절차

펌프 및 팬의 유형, 장치 및 특성.

1.4. 학문 분야의 작업 프로그램을 마스터하는 데 소요되는 시간:

학생의 최대 교육 시간은 다음을 포함하여 180시간입니다.

학생의 필수 수업 시간은 120시간입니다.

학생의 독립적인 작업 60시간.

2. 학교 징계의 구조와 내용

2.1. 학문의 범위와 학문의 종류

포함:

교육 및 개인 학생 작품;

초록 준비;

실험실 작업 등록;

단락, 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구 교육 보조;

문제 풀기, 연습하기

4

4

5

19

22

6

양식에 따른 최종 인증 시험

2.2. 학문 분야의 주제 계획 및 내용

열 공학 및 유압학의 이론적 기초

간략한 역사적 개요와 유압 및 난방 공학의 현재 개발 수준을 소개합니다.

이러한 과학 발전에서 국내 과학자의 역할.

섹션 1.액체 및 기체의 물리적 특성

주제 1.1.

액체 및 기체의 물리적 특성

액체의 물리적 특성: 밀도, 비중, 비중, 액체 간의 관계, 압축성, 점도, 온도 및 압력에 대한 의존성.

독립적 인 일

섹션 2. 정수압의 기초

주제 2.1

수압. 유체정역학의 기본 방정식.

액체 내부에 작용하는 힘. 지점의 정수압, 해당 속성, 측정 단위. 절대적이고 과도한 압력.

유체정역학의 기본 방정식. 정수압 방정식의 물리적 본질과 그래픽 표현. 압력. 압력 측정 장비..

실험실 작업

피에조미터와 압력계로 압력을 측정합니다. 압력 단위 변환.

실용적인 수업

유체의 평형 방정식 구성 문제 해결

독립적 인 일:

주제 2.2. 평면 및 곡선 벽에 대한 액체 및 가스의 압력.

파스칼의 법칙. 유압프레스, 유압잭.

평평한 표면에 가해지는 정수압의 힘. 압력의 중심. 정수압 역설. 정수압의 힘을 결정하는 그래픽 방법

원통형 표면에 가해지는 정수압의 힘. 파이프 강도 계산 공식. 아르키메데스의 법칙. 신체의 용해 및 안정성.

실용적인 수업

다양한 표면의 압력 결정 문제 해결, 파이프 벽 두께 결정

학생들의 독립적인 작업:

실무 준비

섹션 3. 유체역학의 기초

주제 3.1. 유체 운동의 기본 법칙

유체 움직임의 유형: 꾸준한, 불안정한, 균일한, 고르지 않은. 액체의 흐름 이동 개념. 유체 흐름, 흐름 요소. 속도와 유체 흐름. 흐름 연속 방정식.

베르누이 방정식, 기하학과 에너지의 의미.

실험실 작업

베르누이 방정식 연구. 압력 및 피에조메트릭 라인 구축.

독립적 인 일:

실험실 작업 등록

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 3.2. 유압 저항

유압 저항 및 그 유형. 유체 이동 모드.

레이놀즈 기준. 층류 및 난류 유체 운동의 특성. 흐름 길이에 따른 압력 손실과 국부적 저항(차단 밸브, 흐름 확장 및 수축 중, 흐름 방향 변경). 급격한 흐름 확장으로 인한 압력 손실 계산. 유압 마찰 계수, 유체 이동의 층류 및 난류 모드에서의 결정.

실험실 작업

유체 이동의 두 가지 모드 결정. 레이놀즈 수의 결정.

길이에 따른 머리 손실, 유압 마찰 계수 결정.

국부적 압력 손실, 국부 저항 계수 결정.

독립적 인 일

실험실 작업 등록

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 3.3. 파이프라인의 유압 계산

파이프라인과 그 유형. 단순하고 복잡한 파이프라인의 수력학적 계산. 파이프라인의 수격 현상(직접 및 간접).

자유 흐름 및 짧은 파이프라인 계산.

실용적인 수업

- 간단한 파이프라인 계산

독립적 인 일:

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

초록 준비

초록의 대략적인 주제:

수격 현상으로부터 파이프라인을 보호하는 현대적인 방법.

파이프에 액체가 흐를 때 발생하는 캐비테이션 현상.

캐비테이션을 방지하기 위해 취한 조치.

주제 3.4. 구멍과 노즐을 통한 액체 누출

일정한 압력 하에서 구멍에서 액체가 흐릅니다. "얇은 벽에 있는 구멍"과 "작은 구멍"의 개념. 노즐의 종류. 일정한 압력에서 노즐을 통한 액체의 흐름.

실용적인 수업

구멍 밖으로 흘러나와 노즐을 통과할 때 유체 흐름 결정

독립적 인 일:

- 실무등록

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

섹션 3에 대한 테스트. 유체역학의 기초

섹션 4 펌프 및 팬

주제 4.1. 펌프의 종류와 작동 원리

원심 펌프, 유형, 작동 원리. 풀 헤드, 최대 흡입 양정. 원심 펌프의 흐름, 압력, 전력 및 효율성, 정의. 엔진 속도에 대한 이러한 매개변수의 의존성.

비례의 공식. 원심 펌프 및 압력 파이프라인의 특성. 원심 펌프의 병렬 및 순차 작동. 피스톤 펌프, 유형, 작동 원리. 제트 펌프.

실무

원심펌프의 특성 구성

독립적 인 일:

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

교육 및 개인 학생 작품.

주제 4.2. 팬의 작동 유형 및 원리

원심 및 축 팬, 유형 및 작동 원리. 팬의 성능, 압력, 전력 소비 및 효율성. 엔진 속도에 대한 팬 매개변수의 의존성.

실무

원심팬의 특성 구성.

독립적 인 일:

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

섹션 5. 기술 열역학의 기초

주제 5.1. 기술 열역학의 기본 원리. 가스법. 가스 혼합물.

열 및 기계 에너지. 작동 유체 상태의 기본 열역학적 매개변수. 이상적이고 실제적인 가스. 가스의 분자 운동 이론.

가스 혼합물, 그 구성. 가스 혼합물 구성 요소의 부분 압력 및 감소된 부피. 돌턴의 법칙. 혼합물의 질량과 부피 구성 사이의 관계.

독립적 인 일:

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 5.2. 열용량

열용량과 열량. 일정하고 가변적인 열용량. 평균 및 실제 열용량. 가스 혼합물의 열용량

실용적인 수업:

일정한 압력에서 공기의 체적 열용량 결정

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 5.3. 열역학 법칙. 열역학적 과정.

열역학 제1법칙은 열에너지와 기계에너지의 보존과 변환의 법칙이다. 열과 일의 단위. 가스 엔탈피. 이상 기체 상태의 주요 열역학적 변화 과정 분석: 등온성, 등압성, 등온성, 단열성, 다방성. 열역학적 과정의 상태 방정식, PV 다이어그램에서의 표현. 직무 정의, 변경 내부에너지그리고 열량.

열역학 제2법칙. 순환 프로세스 또는 주기. 사이클의 열효율. 작동유체의 평형상태와 비평형상태. 가역적 및 비가역적 프로세스 및 주기. 이상적인 카르노 사이클, PV 다이어그램의 이미지. 가역적 및 비가역적 과정에 대한 열역학 제2법칙. 엔트로피는 물리적 의미입니다. Тs-다이어그램. 열역학 제3법칙.

실용적인 수업:

사이클의 열역학적 계산 및 열 효율 계수(효율성) 결정은 pv 및 Ts 다이어그램에 사이클을 묘사합니다.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

문제해결, 연습하기

주제 5.4. 가스 사이클

내연 기관. ICE 사이클 다른 방법들열 공급. 해당 이미지는 pv 및 Ts 다이어그램에 표시됩니다. 내연기관 사이클의 열효율. 가스 터빈 장치. 다양한 열 공급 방법을 사용하는 GTU 사이클. 해당 이미지는 pv 및 Ts 다이어그램에 표시됩니다. 가스 터빈 사이클의 열 효율. 압축기 작동의 열역학적 원리. PV 및 Ts 다이어그램의 압축기 사이클 그림.

실용적인 수업:

다양한 열공급 방식에 따른 내연기관과 가스터빈 사이클의 열효율 비교.

독립적 인 일

실제 작업 등록;

문제해결, 연습하기

주제 5.5. 실제 가스. 수증기와 그 특성

실제 가스의 특성. 실제 반데르발스 기체의 특성 방정식. 수증기는 실제 가스와 같습니다. 기화, 증발, 비등, 응축, 승화, 역승화.

포화 수증기. 건조하고 습한 포화 증기. 과열 증기. 건조 정도. 습도와 과열. 경계 곡선과 임계점. 물과 수증기의 열역학적 특성 표.

실용적인 수업:

표를 사용하여 수증기 매개변수 결정.

수증기 테이블과 수학적 종속성을 사용하여 습윤 포화 증기의 매개변수를 계산합니다.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 5.6. 수증기의 열역학적 과정

수증기 상태를 변화시키는 주요 과정: 등압, 등온선, 등온선 및 단열. PV 및 Ts 다이어그램에서 수증기의 주요 열역학적 과정 이미지.

각 열역학적 과정에서 열량, 내부 에너지 변화, 엔탈피, 엔트로피 및 수증기의 특정 부피를 결정합니다.

실용적인 수업:

표와 다이어그램을 사용하여 수증기 상태의 변화 과정을 계산합니다.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

문제를 해결하고, 연습을 합니다.

주제 5.7. 가스 및 증기의 유출 및 조절

만료의 일반적인 개념. 푸시 작업과 일회용 작업.

만료 속도 및 임계 속도, 가스의 두 번째 질량 유량. 압력 비율에 대한 유출의 의존성. 만료의 실제 적용. 결합된 라발 노즐.

조절 프로세스 및 해당 기능. 조절의 기술적 적용.

실용적인 수업:

흐름 및 조절 중 수증기의 매개변수 및 특성 결정

독립적 인 일

실제 작업 등록;

초록 준비.

초록의 대략적인 주제:

라발 조합 노즐;

조절 프로세스의 실제 적용

만료 프로세스의 기술적 적용.

주제 5.8. 증기 터빈 발전소의 주기.

증기 터빈 설치 다이어그램. 랭킨 사이클은 화력발전소의 이상적인 증기-물 순환으로, 이 사이클을 pv 및 Ts 다이어그램에 표시합니다. 증기 터빈 플랜트의 재생 사이클. 증기의 중간 과열로 순환합니다. 화력발전소의 바이너리 및 증기-가스 사이클.

실용적인 수업:

PV 및 Ts에서 증기 터빈 장치의 사이클 표현 - 다이어그램

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

섹션 6. 열 전달 기초

주제 6.1. 열전달 이론의 기본 조항.

전도, 대류 및 복사에 의한 열 전달 과정. 열전달의 개념. 평평한 단일층 벽을 통한 열 전달. 푸리에의 법칙

다층의 평평한 벽을 통한 열전도에 의한 열 전달. 다층 원통형 벽을 통한 열전도에 의한 열 전달.

실용적인 수업:

열전도 계수 결정 및 벽을 통해 열전도율에 의해 전달되는 열량 계산 다양한 모양.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 6.2. 대류 열전달. 열 방출 및 열 전달.

대류 열전달의 기본 원리. 평평한 벽과 액체 사이의 열 전달. 열전달 계수, 물리적 의미 다층 벽과 원통형 벽을 통한 열 전달. 열전달 계수, 물리적 의미.

실용적인 수업:

냉각수에서 다양한 모양의 벽으로 전달되는 열량을 계산합니다.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 6.3 유체의 자유로운 이동 중 열 전달, 파이프 주변의 강제 세로 및 가로 흐름, 물질 응집 상태의 변화.

유체의 자유로운 움직임을 결정하는 요소. 경계층의 온도와 속도 분포. 수평 파이프 및 플레이트 근처의 수직 벽을 따라 유체 이동의 특성. 열전달 계수를 결정하는 방정식, 적용 조건.

난류 모드에서 매끄러운 파이프 주변의 종방향 유동 중 열 전달. 열전달 계수. 파이프 주변의 횡류 중 열 전달 과정. 묶음으로 된 파이프의 체커보드 및 복도 배열. 기준 방정식.

응축이 발생하는 조건. 증기 응축 중 열 저항. 응축 중 열전달 계수 결정. 끓이는 조건. 끓는 동안 열전달 계수와 다양한 요인에 대한 의존성.

실용적인 수업:

다양한 대류열전달 사례에서 기준 방정식을 이용한 열전달계수 계산.

독립적 인 일

실무 준비;

문제 해결, 연습 수행,

주제 6.4. 열복사의 기본 개념과 법칙. 신체 간 복사에 의한 열 교환.

열복사의 특성. 신체의 흡수, 반사 및 전달 능력. 열 복사의 기본 법칙: Planck, Stefan-Boltzmann, Lambert, Kirchhoff의 법칙. 복사에 의한 열전달의 다양한 사례.

실용적인 수업:

복사열의 ​​양, 신체 표면의 흑색 정도를 계산합니다. 신체의 방사율 및 흡수 능력.

독립적 인 일

실무 준비;

단락, 교과서의 장에 대한 질문에 대한 수업 노트, 교육 및 특수 문헌에 대한 체계적인 연구

주제 6.5. 열교환기.

열교환기의 목적 및 분류. 표면 및 혼합 열교환기의 작동 원리. 냉각수의 기본 흐름 패턴. 열 교환기의 열 균형과 열 전달 방정식. 열교환기의 열전달 계수. 열교환기의 가열 표면 결정.

실용적인 수업:

열 교환기의 열 균형 및 열 전달 방정식을 작성합니다.

독립적 인 일

실제 작업 등록;

개인 학업재학생

섹션 6에 대한 테스트. 열 전달의 기초

교육 자료의 숙달 수준을 특성화하기 위해 다음 명칭이 사용됩니다.

1. – 친숙화(이전에 연구한 대상, 속성의 인식)

2. – 생식(모델, 지침 또는 지침에 따라 활동 수행)

3. – 생산적(활동 계획 및 독립적 실행, 문제 해결).

3. 징계 프로그램 시행 조건

3.1. 최소 물류 요구 사항

학문 분야를 구현하려면 실험실이 필요합니다.유압, 열 공학 및 공기 역학.

교실 장비:

학생 수에 따른 좌석 배치;

라이센스가 있거나 무료인 개인용 컴퓨터를 갖춘 교사의 작업장 소프트웨어, 프로그램의 섹션에 해당하며 인터넷 및 오디오 정보 출력 수단에 연결됩니다.

일련의 교육 및 시각 자료 "수력학, 열 공학 및 공기 역학의 기초";

펌프 및 팬의 체적 모델;

가상 실험실 "유압";

스캐너;

인쇄기.

기술 교육 보조:

멀티미디어 프로젝터 또는 멀티미디어 보드;

사진 및/또는 비디오 카메라;

웹 카메라.

3.2. 훈련을 위한 정보 지원

주요 소스:

1. O.N.Bryukhanov, V.A.Zhila. 유압학, 열공학, 공기역학의 기초. - M.: 인프라-M, 2010.

2. I.A. 프리비트코프, I.A. Levitsky. 열 공학의 이론적 기초 - M.: 출판 센터 "아카데미", 2004.

추가 소스:

그리고. Kalitsun. 유압, 물 공급 및 하수도. – M.: Stroyizdat, 2000.

V.I.칼리순, E.V. , K.I. . 유압학, 열공학, 공기역학의 기초. – M.: Stroyizdat, 2005.

V.N. 루카닌. 열공학. – M.: 고등학교, 1999.

인터넷 자원:

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

4. 규율 숙달 결과 모니터링 및 평가

제어 및 평가 학업 분야를 습득 한 결과는 교사가 실습 및 실험실 작업, 테스트를 수행하고 학생이 개별 과제 및 프로젝트를 완료하는 과정에서 수행됩니다.

학습 결과

(숙련된 기술, 습득한 지식)

학습 결과를 모니터링하고 평가하는 형태와 방법

~ 해야 하다 가능하다:

열 공학 계산을 수행합니다.

열기관 및 화력발전소의 열역학적 사이클;

실제 업무의 방어

연비; 에너지 생산을 위한 열과 증기;

주제에 대한 테스트 작업

열기관 및 화력발전소의 열역학적 순환 효율

실제 업무의 방어

건물 외피, 파이프라인 단열 및 난방 장비를 통한 열 손실;

실제 업무의 방어

열 및 물질 균형, 열교환기의 가열 표면적;

실제 업무의 방어

파이프라인 및 공기 덕트의 수력학적 계산을 위한 매개변수를 결정합니다.

주제에 대한 테스트 작업

펌프와 팬의 특성을 구성합니다.

자체 점검 숙제

개인과제에 대한 설문조사

학문적 규율을 숙달한 결과, 학생은 다음을 수행해야 합니다. 알다:

열역학 시스템의 상태 매개변수, 측정 단위 및 이들 사이의 관계

열역학의 기본 법칙, 이상 기체, 수증기 및 물 상태의 변화 과정;

열기관 및 화력발전소의 사이클

구두 및 서면 연습 평가

시험

액체 및 가스의 물리적 특성;

교실 세션 중 정면 및 개별 질문

유체정역학 및 유체역학 법칙;

강의실 교육 중 정면 및 개별 질문에 대한 평가.

필기시험 결과 분석.

시험

파이프라인의 유압 계산을 위한 주요 작업 및 절차

자체 작업 확인

펌프 및 팬의 유형, 장치 및 특성.

필기시험 결과 분석

개발자:

오보 SPO "KMT" _________ __ 선생님 _____ __ A.A. 카탈니코바

전문가:

오보 SPO "KMT" ________ _ 감리교인 ___ ____ M. G. 데니소바 _____

____________________ _______ ___________________ _________________________

(근무지) 서명 (직위) (이니셜, 성)

벨로루시 공화국 농업식품부

EE "마을 주립 농업 기술 대학"

난방공학과 유압의 기초

통신학생을 위한 매뉴얼

질문과 답변에서

부분나

도시

"존경받는"

방법론위원회 회의에서

일반적인 전문 분야

프로토콜 번호_____ 날짜__________________

의장: ________

이 매뉴얼은 "열 공학 및 유압학의 기초" 분야의 자율 학습을 위한 전문 분야의 통신 학생을 위한 것입니다. 2-74 06 01 "농업 생산 공정에 대한 기술 지원" 및 2-74 06 31 "농업 생산을 위한 에너지 공급" .

소개. 5

벨로루시 공화국의 연료 및 에너지 단지. 6

작동유체와 그 매개변수.. 11

기본 가스 법칙... 12

열역학의 기본 방정식. 14

가스 혼합물. 돌턴의 법칙. 16

열용량: 유형, 난방에 대한 열 소비량 계산. 18

일정한 압력과 일정한 부피에서 공정의 열용량 19

열역학 제1법칙과 그 분석적 표현. 21

열역학적 과정의 개념, 유형 .. 22

등변성 과정. 그래프 - 좌표 및 기본 방정식 23

등압 과정. 그래프 - 좌표 및 기본 방정식 24

등온 과정. 그래프 - 좌표 및 기본 방정식 26

단열 과정. 그래프 - 좌표 및 기본 방정식 28

순환 프로세스. 일정과 효율성이.. 30

카르노 사이클과 그 효율성.. 31

수증기 기본 정의. 33

- 좌표의 기화 과정. 35

증기발전소의 이상적인 사이클과 효율.. 37

C. 분류. 40

D.V.S.에 이상적인 사이클 효율성은... 42

실제 내연기관 사이클, 출력 결정. 45

내연 기관의 열 균형 및 특정 연료 소비.. 48

단일단 압축기의 작동도 및 표시도 49

실제 압축기의 표시기 다이어그램. 51

다단식 피스톤 압축기.. 53

원심, 축 및 회전 압축기의 작동 개념 56

열 전달 방법. 58

단층의 평평한 벽을 통한 전도에 의한 열 전달 60

다층 벽을 통한 열 전도. 62

원통형 벽을 통한 열전도. 64

대류 열전달. 66

복사에 의한 열전달.. 67

열교환기. 그들의 유형.. 70

열교환기 계산의 기초. 72

평평한 벽을 통한 복잡한 열 전달. 75

원통형 벽을 통한 열 전달. 78

소개

"열 공학 및 유압학의 기초" 과목에서는 열역학과 유압학의 기초, 보일러 및 건조 플랜트, 내연 기관, 압축기, 냉동 기계, 태양열 온수기 및 펌프의 작동 원리를 공부하는 학생들이 포함됩니다. 과학이 직면한 주요 에너지 문제는 난방 및 전력 장비의 기술적, 경제적 성능을 향상시키는 것입니다. 이는 의심할 여지 없이 연료 소비를 줄이고 효율성을 높이는 결과를 가져올 것입니다.

화력공학 - 천연 열 자원을 열, 기계 및 전기 에너지로 변환하는 산업 및 농업의 주요 분야입니다. 화력공학의 필수적인 부분은 다음과 같습니다. 기술열역학, 열을 일로 변환하는 것과 관련된 물리적 현상을 연구합니다. 열역학 법칙을 바탕으로 열기관과 열교환기의 계산이 이루어집니다. 발전소의 최대 효율을 위한 조건이 결정됩니다. 열역학에 관한 고전 작품의 저자는 열공학 발전에 큰 공헌을 했습니다.

대류 및 복사열 전달 법칙이 체계화되었습니다.

그들은 증기 보일러와 엔진의 설계와 제작을 위한 토대를 마련했습니다.

기술 열역학 법칙에 대한 지식과 이를 실제로 적용할 수 있는 능력을 통해 열 엔진의 작동을 개선하고 연료 소비를 줄일 수 있습니다. 이는 탄화수소 원료 가격이 상승하고 소비량이 증가하는 현재 매우 중요합니다. 증가하고 있습니다.

질문 1

벨로루시 공화국의 연료 및 에너지 단지

벨로루시 공화국 에너지 정책의 최우선 순위는 국가에 대한 에너지 자원의 지속 가능한 공급과 함께 연료 및 에너지 자원을 가장 효율적으로 사용하여 경제 기능 및 발전을 위한 조건을 조성하는 것입니다.

벨로루시 공화국 자체의 연료 및 에너지 자원 매장량은 부족하여 소비량의 약 15~20%에 달합니다. 충분한 양의 이탄과 목재, 갈탄, 저칼로리 셰일이 있습니다.

벨로루시 공화국의 석유는 연간 약 200만 톤이 생산됩니다. 가스는 약 320~330,000톤의 연료에 해당합니다. 나머지 에너지 공급량은 주로 러시아를 중심으로 해외에서 구매됩니다.

에너지 가격이 크게 상승했습니다. 따라서 1000m3의 가스 115u에 대해. e, 석유 – 톤당 230 USD. e.벨로루시 공화국은 연간 약 220억 개의 천연가스와 약 1,800만 개의 석유를 구매합니다. 국가의 에너지 안보가 한 공급업체에 의존하지 않도록 하기 위해 아제르바이잔, 중동, 베네수엘라와 협상이 진행 중이며 향후 석유 형태로 탄화수소를 판매할 예정입니다.

현재 정부와 에너지절약위원회에서는 지역연료 사용에 중점을 두고 있으며, 2010년까지 구매한 에너지 자원의 소비를 20~25% 줄여야 합니다.

이탄.

공화국에서는 9,000개 이상의 이탄 매장지가 탐사되었으며 산업 깊이 경계 내의 전체 면적은 254만 헥타르이고 초기 이탄 매장량은 56억 5천만 톤입니다. 현재까지 남은 지질 매장량은 43억으로 추산됩니다. 톤, 이는 원래 것보다 75%입니다.

주요 이탄 매장량은 농업에 사용되는 매장지(17억 톤, 나머지 매장량의 39%) 또는 환경 지역으로 분류되는 매장지(16억 톤, 37%)입니다.

개발기금에 할당된 이탄자원은 2억 6천만 톤으로 추산되는데, 이는 나머지 매장량의 6%에 해당한다. 현장 개발 중 회수 가능한 매장량은 1억 1천만~1억 4천만 톤으로 추산됩니다.

오일 셰일.

셰일 오일(Lyubanskoye 및 Turovskoye 매장지)의 예상 매장량은 110억 톤, 산업 매장량은 30억 톤으로 추산됩니다. 티.

가장 많이 연구된 곳은 투로프(Turov) 광상으로, 매장량이 4억 7500만~6억 9700만 톤에 달하는 최초의 광산이 이전에 탐사되었으며, 이러한 셰일 100만 톤은 약 22만 톤에 해당합니다. 여기. 연소열 – 1000-1500 kcal/kg, 회분 함량 -75%, 수지 수율 6 – 9.2%, 황 함량 2.6%

품질 지표에 따르면 벨로루시 오일 셰일은 회분 함량이 높고 발열량이 낮아 효과적인 연료가 아닙니다. 액체 및 기체 연료를 생산하려면 예비 열처리가 필요합니다. 결과물인 제품의 가격이 세계 가격과 석유보다 높다는 사실과 더불어 거대한 화산재 덤프의 출현으로 인한 환경 피해와 화산재 내 발암 물질 함량을 고려합니다. 예측 기간에는 오일 셰일 생산이 실용적이지 않습니다.

갈색 석탄.

총 갈탄 매장량은 1억 5,160만 톤

Zhitkovichi 유전의 두 매장지는 세부적으로 개발되어 산업 발전을 위해 준비되었습니다: Severnaya(2,350만 톤)와 Naydinskaya(2,310만 톤), 이전에 탐사된 다른 두 매장지(Yuzhnaya - 1,380만 톤 및 Kolmenskaya - 860만 톤).

갈탄은 연탄 형태의 이탄과 함께 사용이 가능합니다.

석탄 매장량의 예상 비용은 2 t.e로 추산됩니다. 년에.

장작.

공화국 전체에서 장작 및 제재소 폐기물의 연간 중앙집중식 조달량은 약 94만~100만 톤에 달하는 연료 환산량입니다. t. 장작의 일부는 자체 조달을 통해 인구에게 제공되며 그 양은

0.3-0.4 백만 t.e.

장작을 연료로 사용하기 위한 공화국의 최대 능력은 목재의 연간 자연 성장에 따라 결정될 수 있으며, 이는 대략 2,500만 입방미터로 추산됩니다. m 또는 660만 t.e. 오염된 지역을 포함하여 연간 톤(자라나는 모든 것을 태우는 경우). 고멜 지역 - 20,000m3. m 또는 5.3,000 t.e. 이들 지역의 목재를 연료로 사용하기 위해서는 가스화 기술과 장비의 개발 및 구현이 필요합니다. 2015년까지 열에너지 생산을 위해 목재 수확량을 두 배로 늘릴 계획이라는 점을 고려하면, 2010년까지 연간 목재 연료의 예상량은 연료 환산량 180만 톤으로 증가할 수 있습니다.

재생 가능 에너지 원.

벨로루시의 모든 수로의 잠재적 용량은 기술적으로 접근 가능한 520MW와 경제적으로 실현 가능한 250MW를 포함하여 850MW입니다. 수력자원 덕분에 2010년까지 4천만kWh를 생산할 수 있으며 이에 따라 16,000tce를 대체할 수 있습니다.

벨로루시 공화국 영토에서는 이론적 잠재력이 1600MW이고 연간 전력 생산량이 16,000톤에 해당하는 연료를 생산하는 풍력 터빈을 배치할 수 있는 1840개 부지가 확인되었습니다.

그러나 2015년까지 기술적으로 가능하고 경제적으로 실행 가능한 풍력 잠재력의 사용은 설치된 전력의 5%를 초과하지 않으며 7억 2천만~8억 4천만 kWh에 달합니다.

세계 에너지 매장량.

방법론 매뉴얼 "수력학의 기본 법칙"은 기본 용어와 조항을 개괄적으로 설명하는 짧은 이론 과정입니다.

이 매뉴얼은 교실이나 과외 활동을 위한 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 작동" 전문 분야의 학생들에게 도움이 되도록 권장됩니다. 독립적 인 일"유압학, 열 공학 및 공기 역학의 기초", "유압학" 분야의 교사이기도 합니다.

매뉴얼 마지막에는 자율 학습을 위한 질문 목록과 학습을 위한 권장 문헌 목록이 있습니다.

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시사:

방법론적 개발

"수력학, 열 공학 및 공기 역학의 기초" 분야에서:

"수력학의 기본 법칙"

주석

방법론 매뉴얼 "수력학의 기본 법칙"은 기본 용어와 조항을 개괄적으로 설명하는 짧은 이론 과정입니다.

이 매뉴얼은 교실 또는 과외 독립 작업 중 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 작동" 전문 학생과 "수력학, 열 공학 및 공기 역학의 기초", "유압학" 분야의 교사를 돕기 위해 권장됩니다.

매뉴얼 마지막에는 자율 학습을 위한 질문 목록과 학습을 위한 권장 문헌 목록이 있습니다.

소개..........................................................................................................................4

1. 유체정역학, 기본 개념.......................................................5
2. 유체정역학의 기본방정식.......................................................7
3. 정수압의 종류.................................................. .....................................8
4. 파스칼의 법칙, 실제 적용..........................................9
5. 아르키메데스의 법칙. 부유체의 조건............................................11
6. 정수역학적 역설 ..........................................................................13
7. 유체역학, 기본 개념..........................................................14
8. 연속방정식(연속성)..........................................................16
9. 이상유체에 대한 베르누이 방정식.......................................................17
10. 실제 유체에 대한 베르누이 방정식................................................................20
11. 다음에 대한 질문 자율 학습학생............22

결론..........................................................................................23

참고문헌..........................................................................................................24

소개

이 방법론 매뉴얼은 "수력학, 열공학 및 공기역학의 기초" 분야의 "유체정역학" 및 "유체역학" 섹션을 다루고 있습니다. 매뉴얼은 유압학의 기본 법칙을 개괄적으로 설명하고 기본 용어 및 조항을 논의합니다.

자료는 이 분야의 커리큘럼 요구 사항과 "가스 공급 시스템 및 장비의 설치 및 운영" 전문 교육 및 방법론 복합체에 따라 제시됩니다.

매뉴얼은 이론 과정으로, 학문 분야의 개별 주제를 연구할 때나 과외 활동을 할 때 사용할 수 있습니다.

이 교육 가이드의 마지막 단계는 제시된 모든 주제에 대한 학생들의 자율 학습을 위한 질문 목록입니다.

1. 유체정역학, 기본 개념

유체정역학은 유체의 평형 법칙과 제한 표면과의 상호 작용을 연구하는 유압학의 한 분야입니다.

절대 평형 상태에 있는 액체를 생각해 봅시다. 휴식하는. 액체 내부의 극소량을 선택해 보겠습니다.Δ V 외부에서 작용하는 힘을 고려하십시오.

외력에는 표면력과 체적(질량)의 두 가지 유형이 있습니다.

표면력 - 이는 선택된 부피의 액체의 외부 표면에 직접 작용하는 힘입니다. 그들은 이 표면의 면적에 비례합니다. 이러한 힘은 주어진 부피에 대한 인접한 액체 부피의 영향이나 다른 물체의 영향으로 인해 발생합니다.

체적(질량) 힘할당된 액체 부피의 질량에 비례하며 이 부피 내부의 모든 입자에 작용합니다. 체력의 예로는 중력, 원심력, 관성력 등이 있습니다.

선택된 액체 부피에 작용하는 내부 힘을 특성화하기 위해 특별한 용어를 소개합니다. 이를 위해 외부 힘의 작용으로 평형 상태에 있는 임의의 양의 액체를 고려하십시오.

이 액체 부피 내에서 매우 작은 영역을 선택합니다.. 이 영역에 작용하는 힘은 수직(수직)이므로 비율은 다음과 같습니다.

현장에서 발생하는 평균 정수압을 나타냅니다.Δω . 그렇지 않으면 외력의 영향으로 정수압이 나타나는 액체의 응력 상태가 발생하는 것을 특징으로 할 수 있습니다.

주어진 지점에서 p의 정확한 값을 결정하려면 다음에서 이 비율의 한계를 결정해야 합니다.. 주어진 지점에서 실제 정수압을 결정합니다.

치수 [p]는 응력의 치수와 같습니다. 즉

[p]= [Pa] 또는 [kgf/m 2 ]

정수압의 성질

액체의 외부 표면에서 정수압은 항상 내부 법선을 따라 향하며 액체 내부의 어느 지점에서든 그 값은 작용하는 플랫폼의 경사각에 의존하지 않습니다.

모든 지점에서 정수압이 동일한 표면을 표면이라고 합니다.동일한 압력의 표면. 이러한 표면에는 다음이 포함됩니다.자유 표면즉, 액체와 기체 매질 사이의 경계면입니다.

압력은 모든 공정 매개변수를 지속적으로 모니터링하고 시기적절하게 조절하기 위해 측정됩니다. 각 기술 프로세스에 대해 특별한 체제 맵이 개발됩니다. 통제할 수 없는 압력 증가로 에너지 보일러의 수톤 드럼이 축구공처럼 수십 미터 날아가 경로에 있는 모든 것을 파괴하는 경우가 알려져 있습니다. 압력 감소는 파괴를 유발하지 않지만 다음과 같은 결과를 초래합니다.

• 제품 결함;
• 과도한 연료 소비.

1. 유체정역학의 기본 방정식

그림 1 - 정수압의 기본 방정식 시연

평형 상태에 있는 액체의 모든 지점(그림 1 참조)에 대해 등식은 참입니다.

z+p/γ = z 0 +p 0 /γ = ... = H,

여기서 p는 주어진 지점 A에서의 압력입니다(그림 참조). 피 0 - 액체의 자유 표면에 대한 압력; p/γ 및 p 0 /γ는 고려 중인 지점과 자유 표면의 압력에 해당하는 액체 기둥의 높이(비중 γ 포함)입니다. z와 z 0 - 임의의 수평 비교 평면(x0y)을 기준으로 한 지점 A와 액체의 자유 표면의 좌표입니다.시간 - 정수압 헤드. 위의 공식으로부터 다음과 같습니다:

p = p 0 +γ(z 0 -z) 또는 p = p 0 +γ h

여기서 h는 해당 지점의 침수 깊이입니다. 위의 표현을 다음과 같이 부릅니다.유체정역학의 기본 방정식. 양 γ h 는 다음을 나타냅니다.액체 기둥 무게높이 h.

결론: 수압피 주어진 지점에서 액체 p의 자유 표면에 대한 압력의 합과 같습니다 0 그리고 지점의 침수 깊이와 동일한 높이를 가진 액체 기둥에 의해 생성되는 압력.

3. 정수압의 종류

정수압은 SI 시스템(Pa)으로 측정됩니다. 또한, 정수압은 kgf/cm 단위로 측정됩니다. 2 , 액체 기둥의 높이(m 수주, mm Hg 등) 및 물리적(atm) 및 기술적(at) 대기.

순수한 다른 대기 가스를 고려하지 않고 단일 가스에 의해 신체에 생성되는 압력입니다. Pa(파스칼) 단위로 측정됩니다. 절대압력은 대기압력과 과잉압력의 합입니다.

기압계(대기)는 대기에 있는 모든 물체에 대한 중력의 압력입니다. 정상 대기압은 0°C 온도에서 760mm 길이의 수은 기둥에 의해 생성됩니다.

진공 측정된 압력과 대기압 사이의 음의 차이라고 합니다.

절대압 p와 대기압 p의 차이ㅏ 초과 압력이라고 하고 p로 표시함오두막:

p 아웃 = p - p a

또는

r out /γ = (p - p a )/γ = h p

HP 이 경우에는 호출됩니다.피에조미터 높이, 이는 과도한 압력을 측정하는 것입니다.

그림에서. 2 a)는 표면에 압력이 p인 액체가 담긴 닫힌 저장소를 보여줍니다. 0 . 탱크에 연결된 피에조미터피 (아래 그림 참조) 해당 지점의 초과 압력을 결정합니다.ㅏ .

대기압으로 표현되는 절대압력과 초과압력은 각각 ata와 ati로 지정됩니다.

진공 압력 또는 진공, - 대기압 부족(압력 부족), 즉 대기압 또는 기압과 절대압의 차이:

p vac = p a - p

또는

r vac /γ = (pa - p)/γ = h vac

어디야? - 진공 높이, 즉 진공 게이지 판독값안에 , 그림에 표시된 탱크에 연결됩니다. 2b). 진공은 압력과 동일한 단위로 표시되며 대기의 분수 또는 백분율로도 표시됩니다.

그림 2 a - 피에조미터 판독값 그림 2 b - 진공 게이지 판독값

마지막 두 표현에서 진공은 0에서 대기압까지 다양할 수 있습니다. 최대 h 값쩝쩝 정상적인 조건에서 기압(760mmHg)는 10.33m의 물과 같습니다. 미술.

4. 파스칼의 법칙, 실제 적용

정수역학의 기본 방정식에 따르면, 액체 표면의 압력 p 0 액체 부피의 모든 지점과 모든 방향으로 동일하게 전달됩니다. 이게 전부야파스칼의 법칙.

이 법칙은 1653년 프랑스 과학자 B. Pascal에 의해 발견되었습니다. 때때로 정수역학의 기본 법칙이라고도 합니다.

파스칼의 법칙은 물질의 분자 구조로 설명할 수 있습니다. 고체에서 분자는 결정 격자를 형성하고 평형 위치를 중심으로 진동합니다. 액체와 기체에서 분자는 상대적 자유를 가지며 서로 상대적으로 움직일 수 있습니다. 액체(또는 기체)에 가해지는 압력이 힘의 방향뿐만 아니라 모든 방향으로 전달되도록 하는 것이 바로 이 기능입니다.

파스칼의 법칙은 현대 기술에 폭넓게 적용되었습니다. 약 800 MPa의 압력을 생성할 수 있는 현대식 수퍼프레스의 작동은 파스칼의 법칙에 기초합니다. 또한 이 법칙은 제어하는 ​​유압 자동화 시스템의 작동을 기반으로 사용됩니다. 우주선, 제트 여객기, 수치 제어 기계, 굴착기, 덤프 트럭 등

파스칼의 법칙은 움직이는 액체(기체)의 경우뿐만 아니라 액체(기체)가 중력장에 있는 경우에도 적용되지 않습니다. 예를 들어 대기압과 정수압은 고도에 따라 감소하는 것으로 알려져 있습니다.

그림 3 - 파스칼의 법칙 시연

파스칼의 법칙을 작동 원리로 사용하는 가장 유명한 장치를 고려해 보겠습니다. 이것은 유압프레스입니다.

모든 유압 프레스의 기본은 두 개의 실린더 형태로 용기를 전달하는 것입니다. 한 원통의 직경은 다른 원통의 직경보다 훨씬 작습니다. 실린더는 오일과 같은 액체로 채워져 있습니다. 상단에는 피스톤이 있어 단단히 닫혀 있습니다. 그림에서 볼 수 있듯이. 아래 4, 피스톤 하나의 면적 S 1 다른 피스톤 S의 면적보다 몇 배 더 작습니다. 2 .

그림 4 - 통신 선박

작은 피스톤에 힘이 가해진다고 가정하자. F 1 . 이 힘은 액체에 작용하여 해당 영역에 분산됩니다.에스 1 . 작은 피스톤이 액체에 가하는 압력은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

파스칼의 법칙에 따르면 이 압력은 액체의 어떤 지점에도 변화 없이 전달됩니다. 이는 큰 피스톤에 가해지는 압력을 의미합니다. p 2는 동일합니다.

이는 다음을 의미합니다.

따라서 즉, 큰 피스톤의 면적이 작은 피스톤의 면적보다 크기 때문에 큰 피스톤에 작용하는 힘은 작은 피스톤에 가해지는 힘보다 몇 배 더 클 것입니다.

결과적으로 유압 기계를 사용하면 다음을 얻을 수 있습니다.힘을 얻다 더 큰 피스톤의 면적과 더 작은 피스톤의 면적의 비율과 같습니다.

5. 아르키메데스의 법칙. 부유체의 상태

액체에 잠긴 몸체는 중력 외에도 부력, 즉 아르키메데스 힘의 영향을 받습니다. 액체는 몸의 모든 면을 누르지만 압력은 동일하지 않습니다. 결국 몸체의 아래쪽 가장자리는 위쪽보다 액체에 더 많이 담그고 깊이가 깊어짐에 따라 압력이 증가합니다. 즉, 몸체의 아래쪽 면에 작용하는 힘이 위쪽 면에 작용하는 힘보다 더 클 것입니다. 따라서 몸을 액체 밖으로 밀어내려는 힘이 발생합니다.

아르키메데스 힘의 값은 액체의 밀도와 액체에 직접 위치한 신체 부위의 부피에 따라 달라집니다. 아르키메데스의 힘은 액체뿐만 아니라 기체에서도 작용합니다.

아르키메데스의 법칙 : 액체나 기체에 담긴 물체가 그 몸체 부피의 액체나 기체의 무게와 동일한 부력을 받습니다.

액체에 잠긴 몸체에 작용하는 아르키메데스 힘은 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.

여기서 ρ – 액체 밀도, V금 – 액체에 잠긴 신체 부위의 부피.

액체 안에 있는 물체는 중력과 아르키메데스 힘이라는 두 가지 힘의 영향을 받습니다. 이러한 힘의 영향으로 신체가 움직일 수 있습니다. 부유체에는 세 가지 조건이 있습니다(그림 5).

• 중력이 아르키메데스 힘보다 크면 몸은 가라앉고 바닥으로 가라앉습니다.
• 중력이 아르키메데스의 힘과 같으면 몸은 액체의 어느 지점에서나 평형 상태에 있을 수 있고 몸은 액체 내부에 떠 있습니다.
• 중력이 아르키메데스의 힘보다 작으면 몸은 떠서 위로 올라갑니다.

그림 5 - 부유체의 조건

아르키메데스의 원리는 항공학에도 사용됩니다. 1783년 몽골피에 형제가 최초의 열기구를 만들었습니다. 1852년에 프랑스인 Giffard는 공기 방향타와 프로펠러가 장착된 제어식 풍선인 비행선을 만들었습니다.

6. 정수역학적 역설

동일한 액체를 모양이 다르지만 바닥 면적이 동일한 용기에 동일한 높이로 부으면 부은 액체의 무게가 다르지만 바닥에 가해지는 압력은 모든 용기에 대해 동일하며 다음과 같습니다. 원통형 용기에 담긴 액체의 무게.

이 현상을정수압 역설이는 액체에 가해지는 압력을 모든 방향으로 전달하는 액체의 특성으로 설명됩니다.

모양은 다르지만(그림 6) 바닥 면적이 동일하고 액체 수준이 동일한 용기에서는 바닥의 액체 압력이 동일합니다. 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

P = p ⋅ S = g ⋅ ρ ⋅ h ⋅ S

S – 하단 영역

h - 액체 기둥의 높이

그림 6 - 다양한 모양의 용기

액체가 용기 바닥을 누르는 힘은 용기의 모양에 의존하지 않으며 바닥이 용기 바닥이고 높이가 높이인 수직 기둥의 무게와 같습니다. 액체 기둥의.

1618년에 파스칼은 통에 삽입된 얇고 긴 관에 물 한 컵만 부어 통을 터뜨려 동시대 사람들을 놀라게 했습니다.

7. 유체역학, 기본 개념

유체 역학은 적용된 외부 힘과 표면과의 상호 작용의 영향으로 유체의 운동 법칙을 연구하는 유압학의 한 분야입니다.

각 지점에서 움직이는 유체의 상태는 밀도와 점도뿐만 아니라 가장 중요한 것은 유체 입자의 속도와 유체 역학적 압력으로 특징 지어집니다.

연구의 주요 목적은 유체 흐름이며, 이는 표면에 의해 완전히 또는 부분적으로 제한된 유체 덩어리의 움직임으로 이해됩니다. 제한 표면은 고체(예: 강둑), 액체(강과 물 사이의 경계면)일 수 있습니다. 집계 상태) 또는 기체.

유체 흐름은 일정하거나 불안정할 수 있습니다. 정상 운동은 채널의 특정 지점에서 압력과 속도가 시간이 지나도 변하지 않는 유체의 운동입니다.

υ = f(x, y, z) 및 р = f(x, y, z)

공간 좌표뿐만 아니라 시간에 따라 속도와 압력이 변하는 운동을 비정상 또는 비정상이라고 합니다. υ = f(x, y, z, t) 및 р = f(x, y, z, t)

정상 상태 운동의 예로는 원추형 튜브를 통해 일정하게 유지되는 수위를 갖는 용기로부터의 액체 흐름이 있습니다. 튜브의 여러 부분에서 액체 이동 속도는 다양하지만 각 부분에서 이 속도는 일정하며 시간이 지나도 변하지 않습니다.

이러한 실험에서 용기의 액체 수위가 일정하게 유지되지 않으면 동일한 원추형 튜브를 통한 액체의 이동이 불안정한(불안정한) 특성을 갖게 됩니다. 시간(용기의 액체 레벨이 감소하면 감소합니다).

압력식과 비압식이 있는데 유체 움직임. 벽이 액체의 흐름을 완전히 제한하는 경우 액체의 이동을 압력이라고 합니다(예: 완전히 채워진 파이프를 통한 액체의 이동). 벽에 의한 흐름 제한이 부분적인 경우(예: 강, 운하의 물 이동) 이러한 움직임을 자유 흐름이라고 합니다.

흐름의 속도 방향은 유선형을 특징으로 합니다.
현재 라인 – 주어진 시간에 유체 흐름 위에 있는 모든 입자의 속도가 이 곡선에 접하도록 유체 흐름 내부에 그려진 가상 곡선입니다.

그림 7 – 흐름선

유선형은 특정 시간 동안 한 입자의 경로를 반영하는 반면, 유선형은 주어진 시간에 액체 입자 모음의 이동 방향을 특징으로 한다는 점에서 궤적과 다릅니다. 유선의 운동이 일정하면 유체 입자의 궤적과 일치합니다.

유체 흐름의 단면에서 기본 영역을 선택하면ΔS 윤곽선의 점을 통해 유선형을 그리면 소위현재 튜브 . 현재 튜브 내부의 액체가 형성됩니다.초등 물방울. 유체 흐름은 움직이는 모든 기본 흐름의 집합으로 간주될 수 있습니다.

그림 8 - 현재 튜브

활단면적 Ω(m²)은 흐름 방향에 수직인 흐름의 단면적입니다. 예를 들어, 파이프의 활단면은 원입니다.

젖은 주변 χ("chi")는 단단한 벽으로 제한되는 생활 구역 주변의 일부입니다(그림에서는 두꺼운 선으로 강조 표시됨).

그림 9 - 라이브 섹션

유압 흐름 반경 R - 젖은 주변에 대한 활선 단면의 비율

유량 Q는 개방 구간 Ω를 통해 단위 시간 t당 흐르는 액체 V의 부피입니다.

평균 흐름 속도 υ - 개방 단면적 Ω에 대한 유체 흐름 Q의 비율에 의해 결정되는 유체 이동 속도

액체의 서로 다른 입자의 이동 속도가 서로 다르기 때문에 이동 속도의 평균이 계산됩니다. 예를 들어 원형 파이프에서는 파이프 축의 속도가 최대이고 파이프 벽의 속도는 0입니다.

1. 연속 방정식

흐름의 연속 방정식은 물질 보존의 법칙과 흐름 전반에 걸친 유체 흐름의 불변성에서 따릅니다. 가변 단면을 가진 파이프를 상상해 봅시다.

그림 10 – 제트 연속성 방정식의 시연

어떤 구역에서든 파이프를 통과하는 유체 흐름은 일정합니다. 에너지 보존 법칙을 만족한다. 또한 유체는 비압축성이라고 가정하겠습니다. 그래서 Q 1 = Q 2 = const, 여기서

Ω1 υ 1 = Ω 2 υ 2

또는 이 방정식의 다른 형태도 가능합니다.

저것들. 평균 속도 v 1 및 v 2 해당 생활 구역의 면적에 반비례합니다. w1과 w2 유체 흐름.

따라서 연속 방정식은 체적 흐름의 불변성을 표현합니다.큐 , 그리고 액체의 정상 흐름 길이에 따른 액체 흐름의 연속성 조건.

9. 이상유체에 대한 베르누이 방정식

1738년에 얻은 다니엘 베르누이(Daniel Bernoulli)의 방정식은 흐름의 다양한 부분에서 압력 p, 평균 속도 υ 및 압전 높이 z 사이의 관계를 보여주고 움직이는 유체의 에너지 보존 법칙을 표현합니다.

각도 β로 공간에 위치한 가변 직경의 파이프라인을 고려해 보겠습니다(그림 10 참조).

그림 11 - 이상적인 유체에 대한 베르누이 방정식의 시연

고려 중인 파이프라인 구간에서 섹션 1-1과 섹션 2-2의 두 섹션을 임의로 선택해 보겠습니다. 액체는 유량 Q로 파이프라인을 따라 첫 번째 섹션에서 두 번째 섹션으로 이동합니다.

액체 압력을 측정하기 위해 피에조미터가 사용됩니다. 액체가 높이까지 올라가는 얇은 벽의 유리관입니다.. 각 섹션에는 액체 레벨이 서로 다른 높이로 올라가는 피에조미터가 설치됩니다.

피에조미터 외에도 각 섹션 1-1 및 2-2에는 피토관이라고 불리는 구부러진 끝이 액체 흐름을 향하는 튜브가 있습니다. 피토관의 액체도 피에조미터 라인에서 측정할 때 다양한 수준으로 상승합니다.

피에조메트릭 선은 다음과 같이 구성할 수 있습니다. 섹션 1-1과 2-2 사이에 여러 개의 유사한 피에조미터를 배치하고 그 안의 액체 레벨 판독값을 통해 곡선을 그리면 파선이 표시됩니다(그림 참조).

그러나 비교 평면이라고 불리는 임의의 수평 직선 0-0(좌표 기준 평면)을 기준으로 피토관의 레벨 높이는 동일합니다.

피토관의 액체 수위 판독값을 통해 선을 그으면 수평이 되며 파이프라인의 총 에너지 수준을 반영합니다.

이상적인 유체 흐름의 두 임의 섹션 1-1과 2-2에 대해 베르누이 방정식의 형식은 다음과 같습니다.

섹션 1-1과 2-2는 임의로 취하므로 결과 방정식은 다르게 다시 작성될 수 있습니다.

방정식은 다음과 같이 공식화됩니다.

이상적인 유체 흐름의 모든 단면에 대한 베르누이 방정식의 세 항의 합은 일정한 값입니다.

에너지 관점에서 방정식의 각 항은 특정 유형의 에너지를 나타냅니다.

z 1 및 z 2 - 섹션 1-1 및 2-2의 위치 에너지를 특성화하는 특정 위치 에너지;- 동일한 섹션의 잠재적 압력 에너지를 특성화하는 특정 압력 에너지;- 동일한 섹션의 특정 운동 에너지.

모든 단면에서 이상적인 유체의 총 비에너지는 일정하다는 것이 밝혀졌습니다.

기하학적 관점에서 베르누이 방정식을 공식화하는 방법도 있습니다. 방정식의 각 항은 선형 차원을 갖습니다. 지 1과 z 2 - 비교 평면 위 섹션 1-1 및 2-2의 기하학적 높이- 피에조메트릭 높이;- 표시된 섹션의 속도 높이.

이 경우 베르누이 방정식은 다음과 같이 읽을 수 있습니다. 이상적인 유체에 대한 기하학적, 압전적 및 속도 높이의 합은 일정한 값입니다.

10. 실제 유체에 대한 베르누이 방정식

실제 유체의 흐름에 대한 베르누이 방정식은 이상적인 유체에 대한 베르누이 방정식과 다릅니다.

실제 점성 유체가 움직일 때, 예를 들어 파이프라인 표면이 특정 거칠기를 갖고 있다는 사실로 인해 마찰력이 발생하여 유체가 에너지를 소비하는 것을 극복합니다. 결과적으로 단면 1-1의 유체의 전체 비에너지는 단면 2-2의 전체 비에너지보다 손실된 에너지만큼 더 커지게 됩니다.

그림 12 - 실제 유체에 대한 베르누이 방정식의 시연

손실된 에너지(압력 손실)는 다음과 같이 표시됩니다.선형 차원을 가지고 있습니다.

실제 유체에 대한 베르누이 방정식은 다음과 같습니다.

유체가 섹션 1-1에서 섹션 2-2로 이동함에 따라 손실된 압력은 항상 증가합니다(손실된 압력은 수직 음영으로 강조 표시됨).

따라서 두 번째 섹션에 대한 첫 번째 섹션의 유체가 갖는 초기 에너지 수준은 섹션 1-1과 2-2 사이의 기하학적 높이, 압전 높이, 속도 높이 및 손실 압력의 네 가지 구성 요소의 합이 됩니다.

또한 방정식에 두 개의 계수 α가 더 나타났습니다. 1과 α 2 이는 코리올리스 계수라고 하며 유체 흐름 모드에 따라 달라집니다(층류 모드의 경우 α = 2, 난류 모드의 경우 α = 1).

잃어버린 고도액체 층 사이의 마찰력으로 인해 발생하는 파이프라인 길이에 따른 압력 손실과 국부적 저항(예: 밸브, 파이프 회전과 같은 흐름 구성의 변화)으로 인한 손실로 구성됩니다.

H 길이 + h자리

베르누이 방정식을 사용하면 실제 수리학의 대부분의 문제가 해결됩니다. 이를 위해 흐름 길이를 따라 두 개의 섹션이 선택되므로 그 중 하나에 대해 p, ρ 값이 알려지고 다른 섹션에 대해 하나 또는 값이 결정됩니다. 두 번째 단면에 대한 두 개의 미지수를 사용하여 일정한 유체 흐름 방정식 υ를 사용합니다. 1 Ω 1 = υ 2 Ω 2 .

11. 학생의 자기 준비를 위한 질문

1. 어떤 힘으로 인해 몸이 물에 뜨나요? 신체가 가라앉기 시작하는 조건을 설명하십시오.
2. 이상적인 액체와 실제 액체의 차이점은 무엇이라고 생각하시나요? 자연에 이상적인 액체가 존재하는가?
3. 어떤 유형의 정수압을 알고 있습니까?
4. 깊이에 있는 유체 지점의 정수압을 결정하면시간 , 그렇다면 이 지점에 어떤 힘이 작용할 것인가? 답을 말하고 설명하십시오.
5. 연속 방정식과 베르누이 방정식의 기초가 되는 물리 법칙은 무엇입니까? 당신의 대답을 설명하십시오.
6. 작동 원리가 파스칼의 법칙에 기초한 장치의 이름을 지정하고 간략하게 설명하십시오.
7. 정수압 역설이라고 불리는 물리적 현상은 무엇입니까?
8. 코리올리스 계수, 평균 유속, 압력, 파이프라인 길이에 따른 압력 손실... 이 모든 양을 연결하는 방정식이 무엇인지, 이 목록에 아직 표시되지 않은 것이 무엇인지 설명하십시오.
9. 비중과 밀도에 관한 공식을 제시하시오.
10. 유체 제트 연속성 방정식은 유압학에서 상당히 중요한 역할을 합니다. 어떤 유형의 액체에 해당됩니까? 당신의 대답을 설명하십시오.
11. 이 방법론 매뉴얼에 언급된 모든 과학자의 이름을 말하고 그들의 발견을 간략하게 설명하십시오.
12. 우리 주변 세상에 이상적인 유체, 유선형 또는 진공이 존재합니까? 당신의 대답을 설명하십시오.
13. "압력 유형..... - 장치....." 구성표에 따라 다양한 유형의 압력을 측정하는 장치의 이름을 지정합니다.
14. 고정식 및 비정상식의 압력 및 비압력 유체 이동 유형에 대한 일상 생활의 예를 들어보십시오.
15. 실제로 피에조미터, 기압계, 피토관은 어떤 목적으로 사용되나요?
16. 혈압을 측정했는데 기준치보다 훨씬 높게 나오면 어떻게 되나요? 적다면? 당신의 대답을 설명하십시오.
17. "유체정역학" 섹션과 "유체역학" 섹션에서 연구 대상의 차이점은 무엇입니까?
18. 베르누이 방정식의 기하학적 의미와 에너지 의미를 설명하세요.
19. 젖은 주변, 라이브 섹션...이 목록을 계속해서 나열된 용어의 특징을 설명하십시오.
20. 이 매뉴얼에서 배운 수력학의 법칙은 무엇이며, 그 법칙이 전달하는 물리적 의미는 무엇입니까?

결론

저는 이 교육 자료가 학생들이 "유압학", "유압학, 열공학 및 공기역학의 기초" 분야의 교육 자료를 더 잘 이해하고, 가장 중요하게는 가장 "밝은" 순간에 대한 아이디어를 얻는 데 도움이 되기를 바랍니다. 연구중인 학문, 즉 수력학의 기본 법칙에 대해. 이러한 법칙은 우리가 직장과 일상 생활에서 종종 깨닫지도 못한 채 사용하는 많은 장치의 작동에 대한 기초입니다.

감사합니다. Markova N.V.

서지

1. Bryukhanov O.N. 수력학 및 열공학의 기초: 학생들을 위한 교과서. 설립 평균 교수 교육 / Bryukhanov O.N., Melik-Arakelyan A.T., Korobko V.I. - M.: IC Academy, 2008. - 240 p.
2. Bryukhanov O.N. 유압학, 열공학 및 공기역학의 기초: 학생들을 위한 교과서. 설립 평균 교수 교육 / Bryukhanov O.N., Melik-Arakelyan A.T., Korobko V.I. -M.: Infra-M, 2014, 253p.
3. Gusev A. A. 수력학의 기초: 학생들을 위한 교과서. 설립 평균 교수 교육 / A. A. Gusev. - M .: Yurayt 출판사, 2016. - 285 p.
4. 우킨 B.V. 유압: 학생들을 위한 교과서. 설립 평균 교수 교육 / Ukhin B.V., Gusev A.A. -M.: Infra-M, 2013, 432p.

수리학은 유체의 평형 및 운동 법칙과 방법을 연구하는 과학입니다. 실용적인 응용 프로그램이 법률. 유압 법칙은 유압 구조물, 유압 기계, 파이프라인 계산 등의 설계 및 구성에 사용됩니다.

수력학 분야의 매우 중요한 첫 번째 연구 결과는 액체에 잠긴 신체의 평형 법칙을 발견한 고대 그리스 과학자 아르키메데스(기원전 287-212년)의 이름과 관련이 있습니다. 그러나 아르키메데스의 사후 수력학은 거의 1700년 동안 눈에 띄는 발전을 이루지 못했습니다.

수력학 발전의 새로운 단계는 르네상스 시대에 시작되었습니다. 여기서는 혈관 바닥과 벽에 가해지는 압력을 결정하는 규칙을 제시한 네덜란드 과학자 Stevin(1548-1620)의 연구에 주목할 가치가 있습니다. 흐르는 액체의 특성을 연구하고 용기의 구멍에서 액체가 흐르는 법칙을 발견한 이탈리아 과학자 Torricelli(1608-1647); 프랑스의 수학자이자 물리학자인 파스칼(1623-1662)은 액체가 표면에 가하는 압력 전달에 관한 법칙을 공식화했습니다.

B XVII-XVIII 세기. 가장 중요한 법률이 제정되었습니다.
유체 역학. 뉴턴(1643-1727)의 역학 법칙 발견은 유체 운동 법칙 연구에 필요한 기초를 마련했습니다. 뉴턴은 액체의 내부 마찰 이론의 기초를 개발했으며 나중에 러시아 과학자 N.P. Petrov(1836 - 1920)를 포함한 그의 추종자들에 의해 개발되었습니다. 그가 개발한 이론은 윤활의 유체 역학 이론이라고 불렸습니다.