|
|
|
|
|
|
Рабочая программа
Опубликовано: 04.10.2018
Рабочая программа учебной дисциплины!
«Гидравлика» разработана в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования «Направление подготовки дипломированного специалиста Безопасность жизнедеятельности» , устанавливающего требования к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки инженера по специальности 280104.65 - Пожарная безопасность, а также квалификационных характеристик. Гидравлика – наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей, а также способы приложения этих законов к решению задач инженерной практики. Изучаемые вопросы дисциплины «Гидравлика» базируются на ранее изученных дисциплинах высшая математика, физика, общая и специальная химия и в свою очередь являются основой таких дисциплин как пожарная техника, пожарная тактика, пожарная профилактика, противопожарное водоснабжение. Цель учебной дисциплины - приобретение обучаемыми теоретических знаний и практических навыков по применению законов механики жидкости при решении вопросов противопожарной защиты. Основная задача дисциплины - теоретическая и практическая подготовка будущих специалистов к применению различных методов гидравлических расчетов при решении вопросов пожарной безопасности. Организационными формами изучения дисциплины являются лекции, практические занятия, лабораторные занятия, индивидуальная работа преподавателя с обучаемыми. Часть учебного материала планируется для самостоятельного изучения. Решающую роль в успешном овладении дисциплиной играет самостоятельная работа курсантов и слушателей с учебной и методической литературой. Программой дисциплины предусматривается выполнение ряда лабораторных работ. Каждая работа предполагает проведение предлабораторного коллоквиума, эксперимента и составление отчета. Лабораторные работы проводятся двумя преподавателями в специализированной лаборатории Санкт-Петербургского института ГПС МЧС России. В процессе изучения дисциплины предусматривается выполнение контрольной работы. Для закрепления полученных теоретических положений и приобретения практических навыков использования современной вычислительной техники предусматривается решение задач по индивидуальным заданиям. Изучение дисциплины завершается сдачей зачета. По окончании изучения учебной дисциплины курсанты, слушатели и студенты должны: знать:
Это САМАЯ рабочая программа тренировок в домашних условиях
- основные понятия и законы гидравлики; - физическую сущность изучаемых явлений и закономерностей; - общую интегральную форму уравнения количества движения и момента количества движения; - факторы, влияющие на потери напоров в линейных и местных сопротивлениях; - влияние режимных и геометрических параметров на истечение жидкостей через отверстия, насадки, короткие трубопроводы, на характеристики пожарных струй; - причины, вызывающие гидравлический удар и способы борьбы с ним; уметь: - применять основные законы и закономерности гидравлики при решении вопросов обеспечения противопожарной защиты; - производить расчет систем аварийного слива ЛВЖ и ГЖ, параметров траектории струи и ее реакции, потерь напора в системах подачи воды, потерь давления в газовых АУП. иметь представление: - о струйной модели движения жидкости; - о дифференциальных уравнениях гидростатики и гидродинамики и методах их решения, о теории подобия и критериальных зависимостях; - конечно-разностные формы уравнений Навье-Стокса и Рейнольдса, общая схема применения численных методов и их реализация на ЭВМ, одномерные потоки жидкостей и газов; - об основных принципах работы и совершенствования приборов и аппаратов пожаротушения; - о методах повышения пропускной способности трубопроводов и пожарных рукавов. На изучение дисциплины обучения отводится 119 часов. По заочной форме обучения предусматривается: со сроком обучения 4 года – 12 ч. аудиторных занятий (лекций – 4 ч., практических занятий – 4 ч., лабораторные работы – 4 ч.) и 107 ч. самостоятельной работы; со сроком обучения 6 лет – 20 ч. аудиторных занятий (лекций – 6 ч., практических занятий – 8 ч., лабораторные работы – 6 ч.) и 99 ч самостоятельной работы. Слушатели заочной формы обучения при самостоятельном изучении дисциплины выполняют контрольную работу. Формами итогового контроля изучения дисциплины является по заочной форме обучения – зачет. Распределение часов по темам приведено в тематических планах. В соответствии с учебным планом заочной формы обучения по дисциплине «Гидравлика и противопожарное водоснабжение» слушатели-заочники выполняют контрольную и курсовую работу. Контрольная работа выполняется с целью изучения теоретических основ гидравлики и освоения методики решения задач, имеющих практическое применение в деятельности пожарной охраны. Контрольная работа состоит из 10 задач, исходные данные к которым выбираются по таблицам в зависимости от двух последних цифр номера зачетной книжки слушателя. Контрольная работа должна быть выполнена в отдельных тетрадях разборчивым подчерком, без сокращений слов (кроме общепринятых) грамотно и аккуратно оформлена. Все рисунки и схемы рекомендуется выполнять карандашом. На обложке работы следует указать: название учебного заведения, наименование изучаемой дисциплины, номер зачетной книжки, фамилию, имя, отчество, домашний адрес, место работы, должность и специальное звание слушателя-заочника. В конце работы необходимо указать литературу, которая была использована при выполнении контрольной работы. Выполненная работа отправляется в СПб Институт ГПС МЧС России для рецензирования в срок, указанный в графике представления контрольных работ. Работа, выполненная не верно, не по своему варианту, не полностью освещающая вопросы задания, не зачитывается. Такая работа должна быть выполнена повторно с учетом замечаний рецензента. Все исправления необходимо выполнить в той же тетради (после рецензии преподавателя). Исправленный вариант работы слушатель должен направить в институт (вместе с первой работой и рецензией) для повторной проверки. Слушатели-заочники, не представившие в срок контрольную работу без уважительной причины, к экзаменационной сессии не допускаются. ЗАДАЧА № 1 Определить абсолютное и избыточное гидростатическое давление воды в точке А на глубине h от поршня, если на поршень диаметром 200 мм воздействует сила Р, атмосферное давление ра=0,1 МПа. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Абсолютное гидростатическое давление в точке А равно: РА,абс=Рa+Рn+Рж ЗАДАЧА №2 Определить максимальную глубину воды в водонапорном баке объемом W, установленном на перекрытии. Дополнительная нагрузка на перекрытие от установки бака с водой не должна превышать Р. Масса бака с арматурой m. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Полная нагрузка на перекрытие будет выражена формулой: Рполн =G+pgW, зная полную и дополнительную нагрузку на перекрытие, можно определить площадь, на которую действует эта нагрузка и затем найти значение глубины. где: Ра- атмосферное давление; Рп- избыточное гидростатическое давление на поверхности жидкости от действия поршня; Рж- избыточное гидростатическое давление в точке А от столба жидкости. ЗАДАЧА №2 Определить максимальную глубину воды в водонапорном баке объемом W, установленном на перекрытии. Дополнительная нагрузка на перекрытие от установки бака с водой не должна превышать Р. Масса бака с арматурой m. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Полная нагрузка на перекрытие будет выражена формулой: Рполн =G+pgW, зная полную и дополнительную нагрузку на перекрытие, можно определить площадь, на которую действует эта нагрузка и затем найти значение глубины. ЗАДАЧА №3 Определить силу избыточного гидростатического давления на заслонку размерами axb, закрывающую отверстие в стенке резервуара с бензином плотностью р=800 кг/м3. Высота слоя бензина до начала заслонки h. Построить эпюру избыточного гидростатического давления. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Сила избыточного гидростатического давления определяется графическим способом как произведение площади эпюры избыточного гидростатического давления S на ширину заслонки b: P=S·b Эпюра избыточного гидростатического давления на заслонку имеет форму трапеции. ЗАДАЧА № 4 Для заполнения пожарного водоема используется трубопровод длиной L. Определить необходимый напор насоса, если возвышение водоема над источником Z, гидравлический уклон i, свободный напор в конце линии Нсв. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Составляется уравнение Бернулли для сечений I-I (по линии свободной поверхности) и II-II по оси трубопровода. ЗАДАЧА № 5 Определить предельную высоту расположения оси центробежного насоса над уровнем воды в водоисточнике h, если расход воды из насоса Q, диаметр всасывающей трубы d. Вакуумметрическое давление, создаваемое во всасывающем патрубке Рв, потери напора во всасывающей линии 1 м. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Составляется уравнение Бернулли для двух сечений: сечение П-П - по оси насоса; сечение I-I - по линии свободной поверхности (совпадает с плоскостью сравнения) В сечении I-I скорость Vi=0. Давление на свободной поверхности P1=Pат. Плоскость сравнения совпадает с сечением I-I, поэтому Z1 = 0. Абсолютное давление в сечении II-II Р2 = Рат - Рв Скорость движения воды во всасывающей трубе Подставляя выражение для и в исходное уравнение и решая его относительно Z, определим относительную высоту расположения оси центробежного насоса. ЗАДАЧА №6 Для сохранения неприкосновенного пожарного запаса воды в резервуаре всасывающая линия оборудована воздушной трубкой, верхний срез которой находится на уровне пожарного запаса в резервуаре. Предполагается, что при снижении уровня воды до пожарного запаса, воздух вследствие возникновении вакуума в сечении, к которому приварена труба, проникает во всасывающий трубопровод насосов, произойдет срыв работы насоса и забор воды прекратится. Определить, сохранится ли неприкосновенный запас воды, если уровень воды находится на высоте h выше оси всасывающей трубы. Диаметр трубы D, расход воды Q. Труба оборудована всасывающей сеткой с клапаном (?1=6,0) и имеет колено (?1=0,5). МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Выбираются два сечения, которые будут сравниваться с помощью уравнения Бернулли: Сечение: I-I выбирается по уровню неприкосновенного запаса воды; II-II - по оси всасывающей трубы. Плоскость сравнения 0-0 проходит по оси всасывающего трубопровода. - избыточное давление в сечении I-I; - скорость снижения уровня в сечении I-I мала по сравнению с прочими величинами; hM- потери напора на местные сопротивления (линейными потерями на участке от сечения I-I до сечения П-П можно пренебречь). Решая уравнение Бернулли относительно, определим, сохранится ли неприкосновенный запас воды. ЗАДАЧА №7 Определить повышение давления в трубопроводе длиной L, диаметром d и толщиной стенок ? при гидравлическом ударе, если расход воды Q, модули упругости стенок трубы Ет=2 ·1011 Па и воды Еж=2 ·109 Па. Время закрытия задвижки на трубопроводе t3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ В зависимости от соотношения фазы удара и времени закрытия tз задвижки определяется вид гидравлического удара. (полный или неполный гидравлический удар). Если tзtф - удар не прямой (не полный), при этом повышение давления может быть найдено по формуле: P=a·?·v·; Скорость распространения ударной волны может быть вычислена по формуле: , где Еж - модуль упругости жидкости; d - внутренний диаметр трубы; Ет -модуль упругости стенок трубы; ? - толщина стенок трубы; 1425 - скорость распространения ударной волны в воде в неограниченном объеме, м/с. Значения скорости распространения ударной волны представлены в приложении ф> ЗАДАЧА №8 Определить предельно возможную длину магистральной линии LM, если из второго ствола (dН2) необходимо получить струю производительностью g2. Рукавная система состоит из магистральной линии диаметром dM и трех рабочих линий длинами l1; l2; l3; диаметрами d1; d2; d3 и стволами с диаметрами насадков dH1; dН2; dH3. Стволы подняты относительно разветвления на высоту Z1; Z2; Z3, а разветвление установлено относительно оси насоса пожарного автомобиля АНР-40(130) на высоте Zраз., Рукава системы прорезиненные. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ Напор у разветвления определяется из условий работы второго ствола Нразв. = (Sp2·np2 + SH2)·g22 +Z2, Так как потери напора в параллельных рабочих линиях одинаковы, то приведенное выше выражение будет справедливо для первой и третьей рабочей линии. Из этих выражений определяются значения g1 и g3. Определяется предельно возможная длина магистральной линии, т.е. при работе насоса с максимальной частотой вращения, то необходимо использовать характеристику насоса Нр и рукавной линии Нн НР=НН Hp=a-bQ2 - характеристика насоса ПН-40У (Приложение 7) Нн. =Sм·nм·Q2 +Hразв.+Zразв.- характеристика рукавной линии. Приравняв правые части характеристик, найдем число рукавов в магистральной линии, а следовательно и предельно возможную ее длину. ЗАДАЧА № 9 Определить количество автонасосов АНР-40(130), необходимое для подачи воды в перекачку, если разность высотных отметок между головным автонасосом и водоисточником Z. Перекачка производится на расстояние L по двум прорезиненным рукавным линиям диаметрами d1 и d2. Головной автонасос, расположенный у места пожара, обеспечивает работу двух стволов с диаметрами насадков dH1 и dH2. Насос работает в режиме ?=0,75. Рукава системы прорезиненные. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Количество автонасосов определяется из условия, что их суммарный напор расходуется на преодоление сопротивлений в рукавных линиях hP и подъем на высоту z. K?h = hp+z Н = a-b·Q2 - характеристика насосов; N - количество рукавов в одной рукавной линии от первого насоса до головного, которое с учетом неравномерности рельефа местности будет равно: Подставив в исходное уравнение значения Н и hp, и учитывая, что Q = g1 + g2, можно найти требуемое количество автонасосов. Примечание: При перекачке из насоса в насос в конце магистральной рукавной линии (на входе во всасывающую полость следующего насоса) необходимо поддерживать остаточный напор не менее 10 м, при перекачке из насоса в цистерну на конце линии следует поддерживать напор не менее 3 м. Задача №10 К лафетному стволу с насадком dH1 подача воды осуществляется от двух пожарных автомобилей АНР-40(130) и АА-40(131). От автомобиля АНР-40(130) проложена рукавная линия диаметром di из прорезиненных рукавов длиной Lb а от автомобиля АА-40(131) - из прорезиненных рукавов диаметром d2 и длиной L2. Ствол поднят на высоту Z Определить подачу каждого из пожарных насосов. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Аналитическое условие совместной работы насосов и рукавных систем выражается так a-bQ2=ScQ2+z Определив сопротивление системы и подставив его в исходное выражение, получим значение подачи каждого насоса.
