- Преподавателю
- Другое
- Методические указания и рекомендации по решению по выполнению контрольных заданий по дисциплине Гидродинамика жидкостей и газов для студентов заочного отделения специальности 21. 02. 01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» специаль
Методические указания и рекомендации по решению по выполнению контрольных заданий по дисциплине Гидродинамика жидкостей и газов для студентов заочного отделения специальности 21. 02. 01 «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений» специаль
Раздел | Другое |
Класс | - |
Тип | Другие методич. материалы |
Автор | Сайфегалиева А.Р. |
Дата | 03.09.2015 |
Формат | docx |
Изображения | Есть |
Министерство образования Республики Башкортостан
Государственное автономное образовательное учреждение
Нефтекамский нефтяной колледж
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ и РЕКОМЕНДАЦИИ
по выполнению контрольных заданий
по МДК 02.01. Эксплуатация нефтегазопромыслового
оборудования
Тема: Гидродинамика жидкостей и газов
для студентов заочного отделения
специальности 21.02.01 «Разработка и эксплуатация
нефтяных и газовых месторождений»
специальности 21.02.02 «Бурение нефтяных и газовых скважин»
2015г.
СОДЕРЖАНИЕ
стр.
1 ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ 4
ДИСЦИПЛИНЫ
2 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ 7
КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
3 ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ 8
4 ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБУЧЕНИЯ 14
I ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН И СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Наименование разделов и тем
Содержание учебного материала, практические занятия, самостоятельная работа обучающихся
1
2
Введение
Краткий очерк истории развития гидравлики и ее задачи.
Роль ученых в развитии гидравлики.
Самостоятельная работа обучающихся по разделу:
Работа с учебником
Реферат
Тематика внеаудиторных самостоятельных работ:
История развития гидравлики
Раздел 1. Физические свойства жидкости
Понятие о жидкости. Плотность, удельный объем, удельный вес, сжимаемость,
температурное расширение. Вязкость, приборы для измерения плотности и вязкости.
Лабораторные занятия:
Изучение физических свойств жидкости.
Практические занятия:
Решение задач с помощью таблиц физических свойств.
Самостоятельная работа обучающихся по разделу:
Работа с учебником
Работа со справочником
Тематика внеаудиторных самостоятельных работ:
Приборы для измерения плотности и вязкости.
Раздел 2. Гидростатика
Давление и законы гидростатики. Основное уравнение гидростатики.
Приборы для измерения давления.
Силы давления. Давление жидкости на плоские поверхности. Центр давления. Давление жидкости на криволинейные стенки.
Плавание тел. Закон Архимеда.
Простейшие гидравлические машины и устройства.
Практические занятия:
Решение задач на законы гидростатики.
Самостоятельная работа обучающихся по разделу:
Работа с учебником
Работа со справочником.
Тематика внеаудиторных самостоятельных работ:
Приборы для измерения давления.
Гидравлические машины:
Пресс, аккумулятор, домкрат.
Область применения гидравлических машин.
Решение задач на законы гидростатики.
Раздел 3. Гидродинамика
Основы гидродинамики и уравнения движения жидкости. Уравнение Бернулли для идеальной и реальной жидкости. Графическая иллюстрация уравнения Бернулли.
Гидравлические сопротивления. Режимы движения жидкости. потери напора при равномерном движении. Коэффициент гидравлических сопротивлений. Местные сопротивления.
Движения жидкости в трубопроводе.
Расчет простого и сложного трубопровода. Трубопроводы, работающие под вакуумом. гидравлический удар в трубах. Формула Жуковского.
Истечение жидкости из отверстий и насадок.
Движение жидкости в пористой среде. Основной закон фильтрации.
Неньютоновские жидкости.
Практические занятия:
Применение уравнений гидродинамики при решении задач.
Решение задач на определение потерь напора.
Расчеты простого и сложного трубопроводов.
Определение коэффициента расхода при истечении жидкости из отверстия.
Лабораторные занятия:
Экспериментальная иллюстрация уравнения Бернулли.
Определение числа Рейнольдса для труб.
Определение напора по длине.
Определение коэффициента местных сопротивлений.
Самостоятельная работа обучающихся по разделу:
Работа с учебником
Работа со справочниками
Тематика внеаудиторных самостоятельных работ:
Номограмма Мурина и эмпирические формулы для его расчета.
Гидравлический расчет трубопроводов.
Поршневые насосы. Напор и потребляемая мощность.
Параллельно-прямолинейная и плоско-радиальная фильтрация.
Неньютоновские жидкости.
II МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ
КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
-
Контрольную работу следует выполнять в тетради (18 листов), оставляя поля в 3 см. страницы должны быть пронумерованы. Работа должна быть написана разборчиво, аккуратно.
-
Каждый вопрос следует начинать с новой страницы. Ответы необходимо излагать грамотно, последовательно, в полном объеме с использованием схем, графиков, табличных данных, выполненных как самостоятельно, так и ксерокопированием.
-
В конце контрольной работы должен быть указан список используемой литературы, которой пользовались при выполнении заданий. Проставлена дата и подпись учащегося. Полностью выполненную работу учащийся должен выслать в колледж для проверки.
-
После получения работы необходимо просмотреть ее, ознакомиться с рецензией, сделать исправления, дополнения изменения на листах контрольной работы, назвав их «Работой над ошибками».
-
Если работа не зачтена, то учащийся должен передать ее и выслать повторно в колледж.
-
Зачтенная контрольная работа хранится у учащегося и предъявляется преподавателю на экзамене по данному предмету.
-
Небрежно выполненную работу, а также выполненному не по своему варианту, возвращают учащемуся без проверки.
-
По всем неясным вопросам, которые возникнут в процессе изучения программного материала и выполнения контрольной работы, следует обращаться устно или письменно в колледж к преподавателю предметнику за консультацией.
III ЗАДАНИЕ НА КОНТРОЛЬНУЮ РАБОТУ
Задача 1
В вертикальном цилиндрическом резервуаре хранится нефть массой m, плотность которой при температуре t1 составляет ρ. Определить плотность нефти при температуре t2 , на какую величину ΔV изменится объем нефти при изменении температуры, кинематическую ν и динамическую η вязкости нефти. Если коэффициент объемного сжатия βv = 7,4*10 -10 Па -1
Исходные данные
Вариант
0
1
2
3
4
m, кг
105
12 *105
14*105
9*105
8*105
t1, ˚С
0
5
10
15
3
t2, ˚С
5
10
15
22
10
ρ, кг/м3
700
720
740
760
710
βt 1/˚С
0,0009
0,00089
0,00087
0,0008
0,0009
УВ, ˚Е
8,9
8,6
8,3
7,9
8,7
Вариант
5
6
7
8
9
15*105
11*105
13*105
7*105
5*105
6
20
22
17
20
15
25
25
20
23
730
800
840
780
820
0,0009
0,00077
0,0007
0,00078
0,0007
8,5
7,6
6,5
7,2
6,8
Указания к решению задачи
-
Для перерасчета плотности нефти при атмосферном давлении на любую температуру применяют формулу Менделеева:
t2 = ρ t1 / 1+ βt (t2 - t1) , кг/м3
-
Относительное изменение объема нефти ΔV/V определяют по формуле:
ΔV/V = βt Δt
-
Зная условную вязкость УВ, по формуле Убеллоде можно определить кинематическую вязкость:
ν = 0,0731УВ - 0,0631/УВ, мм2/с
-
Динамическая вязкость, находится исходя из формулы:
ν = η/ ρ, мм2/с
Задача 2
Определить силу прессования F2, развиваемую гидравлическим прессом, у которого диаметр большого поршня D; а малого - d, при следующих исходных данных:
Исходные данные
Вариант
0
1
2
3
4
d, мм
20
30
40
50
60
D, мм
200
300
400
500
600
F, Н
15
25
35
45
55
а, мм
90
100
110
120
130
в, мм
900
1000
1100
1200
1300
Вариант
5
6
7
8
9
65
55
35
25
45
650
550
350
250
450
60
50
30
20
40
140
125
105
95
115
1400
1250
1050
950
1150
Указания к решению задачи
-
Определить силу F1 по формуле:
F1 = F(а+в) / а, Н
-
Передаваемая на плунжер D сила F1 создает в жидкости избыточное давление, которое рассчитывается следующим образом:
Pи=(4 F1)/(πd2), Па
-
Это давление передается на поршень 2, в результате чего сила давления на этот поршень, обуславливаемая силой F2
F2 = Pи* πD2
4 ,Н
Задача 3
Определить объем воды, который необходимо подать дополнительно в нефтепровод диаметром d, мм и длиной l, м, при проведении гидравлического испытания для повышения давления до ΔР, Па. Трубопровод подготовили к гидравлическим испытаниям и заполнили водой при атмосферном давлении. Деформацией трубопровода можно пренебречь.
Исходные данные
Вариант
0
1
2
3
4
d, мм
200
300
400
500
600
l, м
500
600
700
450
550
ΔP, Па
3*106
3,5*106
4*106
2,5*106
2,8* 106
Вариант
5
6
7
8
9
700
800
900
1000
200
650
400
300
350
800
3,3*106
4,1*106
5,3*106
4,5*106
3,8*106
Указания к решению задачи
Объем воды, ΔV, который необходимо подать в трубопровод для повышения давления, находится по формуле:
ΔV=VβvΔP, м3
где V - объем трубопровода, м3
βv - коэффициент объемного сжатия, Па-1
Значение βv рекомендуется принять равным 4,75*10-10, Па-1
Задача 4
По трубопроводу диаметром d, мм транспортируют нефть. Определить критическую скорость υкр, соответствующую переходу ламинарного движения в турбулентное.
Исходные данные
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
200
150
250
300
350
400
450
500
550
600
Указания к решению задачи
Критическое число Рейнольдса Rкр = υкр d/ν=2300.
Для нефти ν = 8,1*10-6 м2/с
Задача 5
По стальному трубопроводу диметром d, м подается газ под давлением Р, МПа. Определить напряжение в стенке трубы, если толщина ее δ, мм.
Исходные
данные
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, м
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
Р, МПа
5,5
5,8
6,0
5,4
5,3
5,1
5,2
4,9
5,7
5,8
δ, мм
6
7
8
9
11
14
16
16
17
18
Указания к решению задачи
Суммарная сила давления, разрывающая трубу в продольном направлении, равна гидростатическому давлению, умноженному на площадь вертикальной проекции криволинейной стенки. Разрыв происходит по двум продольным сечениям стенки трубы, т.е. напряжение, возникающее в материале стенки σ=Рd/2δ.
Задача 6
Определить потери напора на трение по длине l, км в трубопроводе диаметром d, мм, если по нему транспортируется нефть с расходом Q, м3/с.
Исходные
данные
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, м
180
200
160
140
220
210
240
205
190
170
l, км
2,5
2,2
3
2,6
2
3,5
3,2
4
5
3,8
Q, м3/с.
0,018
0,02
0,014
0,01
0,022
0,024
0,026
0,028
0,03
0,016
λ
0,04
0,05
0,03
0,02
0,04
0,03
0,05
0,04
0,03
0,05
Указания к решению задачи
-
Определить скорость движения потока жидкости
υ = 4Q/πd2 , м2/с
-
Для определения потерь напора при равномерном движении жидкости в круглых трубах используем формулу Дарси - Вейсбаха:
hтр = λ(l/d)*(υ2/2g)
Задача 7
Какой длины должен быть простой чугунный трубопровод для подачи воды с уровня z1, м, на уровень z2 ,м, с расходом Q л/с, диаметром d, мм.
Исходные
данные
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, м
100
125
150
175
200
225
250
300
350
400
К, л/с
53,72
97,4
158,4
238,9
341,1
467
618,5
1006
1517
2166
z1, м
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
z2, м
2
2
4
4
4
6
6
8
8
10
Q л/с
20
30
35
40
45
50
55
60
65
70
Для простого трубопровода воспользуемся формулой
Q = К ,где Δz= z1 - z2
L= К2Δz / Q2 , м
Задача 8
Нефть подается по трубопроводу с расходом Q, м3/с. Необходимо определить максимальное ударное повышение давления и время закрытия концевой задвижки, при котором гидравлический удар становится непрямым.
Исходные
данные
Вариант
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, м
100
125
150
175
200
225
250
300
350
400
Q, м3/с
0,02
0,025
0,03
0,035
0,04
0,045
0,05
0,055
0,06
0,065
ρ, м3/кг
760
780
790
800
810
780
760
800
840
860
L, км
3
4
5
6
7
5
6
4
5
7
δ, мм
2
3
3
4
4
5
5
6
8
8
-
Скорость распространения ударной волны находится по формуле
С = , м/с
где К = 1/ βv=1/9,2*10-10; Е=2*1011, Па
-
Максимальное ударное повышение давления (при прямом ударе)
ΔР=сρυ , Па
где υ = Q/s, м/с
-
Фаза удара T =2l/c , сек
-
Время закрытия задвижки tз =, сек
Информационное обеспечение обучения
Перечень рекомендуемых учебных изданий, дополнительной
литературы
Основные источники:
-
Жабо В.В., Уваров В.В. «Гидравлика и насосы» - М.: «Энергоиздат», 2007
-
Евгеньев А.Е., Крупеник А.П. «Гидравлика» - М.: «Недра», 2009
-
Ерохин В.Г., Махонько М.Г. «Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники» - М.: «Энергия», 2008
Дополнительные источники:
-
Костерев Ф.М., Кушнырев В.И. «Теоретические основы теплотехники» - М.: Энергия, 1998
-
Евгеньев А.Е., Рабинович Е.З. «Гидравлика» - М.: «Недра», 1989
-
Андриевская А.В., Кременецкий Н.П., Панова М.В. «Задачник по гидравлике» - М.: «Энергия», 1970
-
Поршаков В.П., Романов Б.А Основы термодинамики и теплотехники. М., "Недра", 1983.
-
Рабинович О.М. Сборник по технической термодинамике. М., "Машиностроение", 1973.
-
Ерохин В.Г., Маханько М.Г., Самойленко П.И. Основы термодинамики и теплотехники. М., "Энергия", 1965.
-
Чернов А.В., Бессребренников Н.К Основы теплотехники и гидравлики. М., "Энергия", 1965.
-
Могильницкий И.П. Двигатели внутреннего сгорания в нефтяной промышленности. М., "Недра", 1978.
-
Панкратов Г.П. Сборник задач по общей теплотехнике. М., "Высшая школа", 1986.
-
Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М., "Высшая школа", 1980.