Методические указания и контрольные задания для студе нтов-заочников по учебной дисциплине «Гидравлика» (стр. 10 из 15)
Rt — радиус влияния откачки;
rк — радиус котлована;
= 3,14 ;
ln — натуральный логарифм.
Величину Rt можно найти так:
,где t — время от начала откачки, сут.
Котлован с реальной плановой конфигурацией площадью F приводится к равновеликому условно круглому котловану радиусом
.Водоприток Q в траншеи и котлованы максимален в начале откачки и уменьшается с течением времени одновременно с увеличением Lt или Rt. Это объяснимо постепенной сработкой водоносного горизонта (осушением грунта) вблизи строительной выемки.
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислить простейшие случаи фильтрации несжимаемой жидкости и газа.
2. Дать определение коэффициента фильтрации.
3. Сформулировать основные законы фильтрации.
4. Безнапорное и напорное движение жидкости в пористой среде.
Тема 3.6 Неньютоновские жидкости
Студент должен:
знать: классификацию и свойства неньютоновских жидкостей, основы гидравлического расчета при движении вязкопластичных жидкостей;
уметь: определять потери напора (давления), скорость и расход при движении неньютоновских жидкостей.
Общие понятия и классификация неньютоновских жидкостей. Вязкопластичные жидкости и их свойства. Движение вязкопластичнях жидкостей в трубах. Неньютоновские жидкости, применяемые в бурении и эксплуатации скважин. дисперсные среды.
Литература: 1, с. 285…297
Методические указания
Нефти и буровые растворы являются вязко-пластичными жидкостями, что необходимо учитывать при расчетах фильтрации. Формулы с учетом этого будут иметь вид:
При движении в трубах данных жидкостей разность давлений в трубопроводе для начала движения определяется по формуле:
Расход жидкости определяется по формуле:
где r - радиус трубопровода, м.
Особенностью, отличающей глинистый раствор от других жидкостей, является наличие начального напряжения сдвига.
Условием движения глинистого раствора является уравнение:
;а для разности напоров в тех же сечениях:
,где
- начальное напряжение сдвига.Тогда жидкость в трубе будет двигаться.
Кроме того, движение для глинистого раствора может быть охарактеризовано тремя режимами, а не двумя рассмотренными ранее.
Следует внимательно рассмотреть и понять условия, при которых происходит вынос разбуренной породы на поверхность.
Обратить внимание на размерность в расчетных формулах.
Вопросы для самоконтроля
1. Какими свойствами обладают глинистые растворы?
2. Какой вид принимает формула напряжения внутреннего трения для глинистых растворов?
3. Какие силы действуют на частицу разбуренной породы в восходящем потоке глинистого раствора?
4. Чем характеризуется структурный режим движения?
5. Написать выражение обобщенного числа Рейнольдса, установленного Е. З. Рабиновичем и пояснить входящие в него члены.
Насосы.
Напор насоса. Полным напором насоса Н (м вод. ст) называется количество энергии, сообщаемое насосом одному килограмму перекачиваемой жидкости.
, 
,где рм и рв – давления соответственно в напорном всасывающем патрубках трубопроводов насоса, н/м2;
∆h=zм - zв – расстояние по вертикали между точками установки манометра и вакуумметра, м;
vн и vвс – скорости в нагнетательном и всасывающем патрубках, м/сек;
Нм – манометрический напор насоса, представляющий собой сумму показаний манометра hм, вакуумметра hв, м вод. ст., и геометрического напора между точками установки этих приборов ∆h;
.В том случае, когда диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны, полный напор насоса равен манометрическому:
.Производительность поршневого насоса. Действительная производительность поршневого насоса (м3/сек) простого действия определяется по формуле
,двойного действия
,где F - площадь поршня, м2; f – площадь сечения штока, м2; S – ход поршня, м; n – частота вращения, об/мин, n=ω/2π; ω – угловая скорость, рад/сек; η0 - объемный кпд (обычно 0,85÷0,99); I – число цилиндров.
Мощность насоса и коэффициент полезного действия. Полезная мощность насоса (Вт) определяется по формулам
, 
,где Q – производительность насоса, м3/сек; ρ – плотность жидкости, кг/м3; Н – полный напор насоса, м.
Мощность потребляемая насосом (кВт)
.Полный к. п. д. ηн для поршневых насосов равен 0,6-0,9; для центробежных 0,77-0,88.
Математически зависимость между Q, H, N при любом n записывается в следующем виде:
; 
; 
.ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
| Номер темы | Номер и наименование работы | Количество аудиторных часов |
| 1 | 2 | 3 |
| 2.2 | 1. Решение задач на законы гидростатики | 2 |
| 3.1 | 2. Применение уравнений гидродинамики при решении задач | 2 |
| 3.2 | 3. Решение задач на определение потерь напора (давления) | 2 |
| 3.3 | 4. Расчет простого и сложного трубопровода | 2 |
ПРИМЕРНЫЕ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
1. В чем состоит значение гидравлики для специалистов в области нефтяной, газовой и нефтегазодобывающей промышленности?
2. Перечислите основные физико-механические свойства жидкостей?
3. Какая существует связь между плотностью, удельным весом жидкости и ускорением силы тяжести?
4. Какая существует связь между коэффициентом динамической и кинематической вязкости?
5. Что такое гидростатическое давление в данной точке?
6. Какими приборами можно измерить гидростатическое давление?
7. Что такое пьезометрическая высота и гидростатический напор?
8. В чем состоит закон Паскаля?
9. Как определить величину силы гидростатического давления на плоскую стенку? Дать схему изображения.
10. Что такое центр давления и как его определить?
11. Как определить величину, направление и точку приложения силы гидростатического давления на криволинейную стенку?
12. В чем состоит закон Архимеда?
13. На чем основана работа гидравлических машин?
14. Что такое установившееся и неустановившееся движение жидкости?
15. Дайте определение и назовите размерность следующих гидравлических величин и характеристик: площади поперечного сечения, смоченного периметра, гидравлического радиуса, расхода воды.
16. Что такое местная скорость и средняя скорость по живому сечению?
17. В чем состоит геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли?
18. Что такое пьезометрический и гидравлический уклон?
19. Перечислите виды гидравлических сопротивлений, возникающих при движении жидкости.
20. В чем состоит отличие турбулентного режима от ламинарного?
21. Что такое число Рейнольдса. Написать аналитическое выражение для определения числа Re для потока в трубе круглого сечения.
22. Что такое относительная и абсолютная шероховатость?
23. Как определить потерю напора при ламинарном режиме в трубах?
24. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном режиме в трубах и по каким формулам можно его найти?