Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Другое / Другие методич. материалы / 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

  • Другое

Поделитесь материалом с коллегами:

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

  1. Контрольную работу следует выполнять в тетради (18 листов), оставляя поля в 3 см. страницы должны быть пронумерованы. Работа должна быть написана разборчиво, аккуратно.

  2. 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.

  3. 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.

  4. После получения работы необходимо просмотреть ее, ознакомиться с рецензией, сделать исправления, дополнения изменения на листах контрольной работы, назвав их «Работой над ошибками».

  5. Если работа не зачтена, то учащийся должен передать ее и выслать повторно в колледж.

  6. Зачтенная контрольная работа хранится у учащегося и предъявляется преподавателю на экзамене по данному предмету.

  7. Небрежно выполненную работу, а также выполненному не по своему варианту, возвращают учащемуся без проверки.

  8. 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

  1. Для перерасчета плотности нефти при атмосферном давлении на любую температуру применяют формулу Менделеева:

hello_html_m29eb0601.gift2 = ρ t1 / 1+ βt (t2 - t1) , кг/м3

  1. Относительное изменение объема нефти ΔV/V определяют по формуле:

ΔV/V = βt Δt

  1. Зная условную вязкость УВ, по формуле Убеллоде можно определить кинематическую вязкость:

ν = 0,0731УВ – 0,0631/УВ, мм2

  1. Динамическая вязкость, находится исходя из формулы:

ν = η/ ρ, мм2



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


Безымянный1


Указания к решению задачи

  1. Определить силу F1 по формуле:

F1 = F(а+в) / а, Н

  1. Передаваемая на плунжер D сила F1 создает в жидкости избыточное давление, которое рассчитывается следующим образом:


Pи=(4 F1)/(πd2), Па


  1. 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=vΔP, 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=2300.

Для нефти ν = 8,1*10-6 м2

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

  1. Определить скорость движения потока жидкости

υ = 4Qd2 , м2

  1. 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 = Кhello_html_m2635b940.gif ,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

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


  1. Скорость распространения ударной волны находится по формуле


С =hello_html_m7f54996b.gif , м/с

где К = 1/ βv=1/9,2*10-10; Е=2*1011, Па

  1. Максимальное ударное повышение давления (при прямом ударе)

ΔР=сρυ , Па

где υ = Q/s, м/с

  1. Фаза удара T =2l/c , сек

  2. Время закрытия задвижки tз =hello_html_m10d06de9.gif, сек

Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, дополнительной

литературы


Основные источники:

  1. Жабо В.В., Уваров В.В. «Гидравлика и насосы» - М.: «Энергоиздат», 2007

  2. Евгеньев А.Е., Крупеник А.П. «Гидравлика» - М.: «Недра», 2009

  3. Ерохин В.Г., Махонько М.Г. «Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники» - М.: «Энергия», 2008


Дополнительные источники:

  1. Костерев Ф.М., Кушнырев В.И. «Теоретические основы теплотехники» - М.: Энергия, 1998

  2. Евгеньев А.Е., Рабинович Е.З. «Гидравлика» - М.: «Недра», 1989

  3. Андриевская А.В., Кременецкий Н.П., Панова М.В. «Задачник по гидравлике» - М.: «Энергия», 1970

  4. Поршаков В.П., Романов Б.А Основы термодинамики и теплотехники. М., Недра, 1983.

  5. Рабинович О.М. Сборник по технической термодинамике. М., Машиностроение, 1973.

  6. Ерохин В.Г., Маханько М.Г., Самойленко П.И. Основы термодинамики и теплотехники. М.,Энергия, 1965.

  7. Чернов А.В., Бессребренников Н.К Основы теплотехники и гидравлики. М., Энергия, 1965.

  8. Могильницкий И.П. Двигатели внутреннего сгорания в нефтяной промышленности. М., Недра, 1978.

  9. Панкратов Г.П. Сборник задач по общей теплотехнике. М., Высшая школа, 1986.

  10. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М., Высшая школа, 1980.















Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 08.10.2015
Раздел Другое
Подраздел Другие методич. материалы
Просмотров278
Номер материала ДВ-042447
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх