КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Чебоксарский техникум строительства и городского хозяйства Минобразования Чувашии (ГАПОУ ЧР «ЧТСГХ») 02/02­06 КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ  ОП 04              Гидравлика для студентов заочного  отделения 1 курса специальности 08.02.04 Водоснабжение и водоотведение (базовый  уровень) РАССМОТРЕНО на заседании цикловой комиссии Архитектуры и комплексных  градостроительных решений Протокол  от   « Председатель  15 № 02 » сентября 2018года  Тихонова В.Г. СОГЛАСОВАНО Методист                     СОСТАВИЛ Преподаватель Тихонова В.Г.                             РЕЦЕНЗЕНТ                                       2018 г. Пояснительная записка Учебная дисциплина ОП 04 Гидравлика   относится   к   разделу   Общепрофессиональные дисциплины   (ОП.00)   профессионального   цикла   (П.00)   профессиональной         образовательной программы среднего профессионального образования базовой подготовки. В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь:    определять гидростатическое давление; определять режимы движения жидкостей, их виды и характеристики; производить гидравлические расчеты напорных и безнапорных трубопроводов; В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:         основы гидростатики и гидродинамики;  виды гидравлических сопротивлений; режимы движения жидкостей; движение жидкостей в открытых руслах; движение грунтовых вод; движение жидкости в напорных трубопроводах; безнапорное движение в каналах и трубах; истечение жидкостей из отверстия и насадок.                Методические указания по изучению ОП 04 Гидравлика разработаны на основе рабочей программы по ОП 04 Гидравлика в соответствии с основной профессиональной образовательной программой по специальности 08.02.04 Водоснабжение и водоотведение (базовый уровень).            ОП 04 Гидравлика включают в себя 2 части: 1. Раздел 1. Основы гидростатики и гидродинамики,  2. Раздел 2 Режимы и виды движения жидкости,  Учебным планом предусмотрено выполнение одной контрольной работы.         Варианты контрольных работ составлены применительно к действующей рабочей программе по ОП 04 Гидравлика.   Выполнение   контрольных   работ   определяет   степень   усвоения студентами изученного материала и умения применять полученные знания на практике.       Обзорные лекции проводятся по сложным для самостоятельного изучения темам программы. Проведение   практических   занятий   предусматривает   своей   целью   закрепление   теоретических знаний и приобретение необходимых практических умений по программе ОП 04 Гидравлика.       Изучение ОП 04 Гидравлика завершается экзаменом.                   Учебный   материал   рекомендуется   изучать   в   той   последовательности,   которая   дана   в методических указаниях: ­ознакомление с методическими указаниями по темам; ­изучение программного материала по рекомендуемой литературе; ­составление ответов на вопросы самоконтроля, приведенные после каждой темы. Данные указания включают в себя:  Примерный тематический план  Литература  Методические указания и вопросы для самоконтроля по темам  Задания на контрольные работы и методические указания по их выполнению Примерный тематический план          Раздел 1. Основы гидростатики и гидродинамики Тема 1.1. Основы законодательства ЧР об охране труда Тема 1.2. Основные понятия и законы гидродинамики Раздел 2 Режимы и виды движения жидкости Тема 2.1. Режимы движения жидкости Тема 2.2. Виды движения жидкости Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет­ресурсов, дополнительной литературы Список  используемой литературы: 1. Гидравлика, пневматика и термодинамика: курс лекций / под ред. В.М. Филина. – М.: ИД  «Форум»:  ИНФРА – М, 2013. – 320 с. – (Профессиональное образование). 2. Гидравлические и пневматические системы : учебник для студ. учереждений сред. проф. образования /  А.В. Лепешкин, А.А. Михайлин; под ред. проф. Ю.А. Беленкова. – 5­е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия»:, 2014. – 336 с. 3. О.Н. Брюханов. Основы гидравлики и теплотехники: учебник для сред. проф. Образования / О.Н.  Брюханов, А.Т. Мелик – Араеклян, В.И. Коробко. – 2­е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия»,  2014 – 240 с.  Интернет источники: 1. http://k­a­t.ru/gidravlika/ 2. http://www.studmed.ru/ 3. http://worldofscience.ru/fizika Методические указания по темам и вопросы для самоконтроля Раздел 1. Основы гидростатики и гидродинамики Тема 1.1. Основы законодательства ЧР об охране труда 1 Понятия о структуре жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие о вязкой и  идеальной (невязкой) жидкостях.  2 Основные законы гидростатики: закон Архимеда, основы теории плавания тел  3 Гидростатическое давление и его свойства Абсолютное и избыточное давление. Вакуум 4 Приборы для измерения давления. Относительное равновесие жидкости. 5 Сила давления жидкости на криволинейные (цилиндрические) и плоские поверхности. Тело  давления Практическое занятие №1. Расчёт силы гидростатического давления, расход жидкости, скорости  истечения Практическое занятие №2. Приборы измерения давления.  Практическое занятие №3. Измерение давления и определение погрешности Практическое занятие №4. Изучение физических свойств жидкости Вопросы для самоконтроля: 1 Силы, действующие в жидкостях 2 Закон Паскаля. Тема 1.2. Основные понятия и законы гидродинамики 1 Понятия гидродинамики: поток, живое сечение, расход, местная и средняя скорости 2 Местные гидравлические сопротивления. Основные виды местных сопротивлений. Определение потерь напора в местных сопротивлениях. Уравнение Бернулли для идеальной несжимаемой жидкости 3 Трубопроводы и их виды. Гидравлический удар в трубах. Параллельное и последовательное  соединение трубопроводов.  4 Местные гидравлические сопротивления. Основные виды местных сопротивлений Практическое занятие №5. Определение коэффициента расхода водомера Вентури. Практическое занятие №6,7. Расчет простого трубопровода. (По заданным исходным данным  простого трубопровода определение напора, расхода воды, диаметра). Практическое занятие №8,9. Расчет сложного трубопровода. (Выполнение расчета сложного  трубопровода указанного вида и определение параметров). Вопросы для самоконтроля: 1 Режимы движения жидкостей. 2 Графический сбор расчета трубопровода. 3 Общее выражение для местных потерь напора. Раздел 2 Режимы и виды движения жидкости Тема 2.1. Режимы движения жидкости 1 Режимы движения жидкостей: ламинарный и турбулентный.  2  Смена режимов движения жидкости Определение потерь напора.  3 Движение жидкостей в открытых руслах Равномерное движение жидкости в открытых руслах 4 Режимы движения жидкости. Движение грунтовых вод Вопросы для самоконтроля: 1 Шероховатость труб 2 Характеристика грунтовых вод 1 Движение жидкости в напорных трубопроводах Понятие о коротких и длинных, простых и  Тема 2.2. Виды движения жидкости сложных трубопроводах 2 Безнапорное движение в каналах и трубах 3 Истечение жидкостей из отверстия и насадок Гидравлический удар в трубах. 4 Истечение жидкости через малое отверстие в тонкой стенке при постоянном напоре. 5  Скорость и расход жидкости при истечении из отверстия. Практическое занятие №10. Изучение режимов движения жидкости Практическое занятие №11. Определение коэффициента расхода при истечении воды через  незатопленное отверстие при переменном напоре Практическое занятие №12. Определение коэффициентов местных сопротивлений. Вопросы для самоконтроля: 1 2 литературы, подготовка доклада по теме: «Потери давления воды» Подготовить реферат «Эксплуатация внутренних сантехнических систем» Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной  Методические указания по выполнению контрольной работы По курсу дисциплины предусмотрено выполнение одной домашней контрольной работы. Контрольная работа   состоит   из   десяти   вариантов.   Каждый   вариант   содержит   два   теоретических   вопроса   и   одну практическую задачу. Изучать   дисциплину   рекомендуется   последовательно   по   разделам   в   соответствии   с   тематическим планом. Для закрепления изученного материала и проверки уровня его усвоения рекомендуется отвечать на вопросы для самоконтроля, приведенные в конце каждого раздела. Вариант   контрольной   работы   определяется   по   последней   цифре   порядкового   номера   алфавитного списка группы. При окончании номера на «0» выполняется вариант №10, при последней цифре «1» ­ вариант №1 и так далее. При выполнении и оформлении контрольной работы необходимо соблюдать следующие требования: ­ в контрольную работу записываются контрольные вопросы и условие задачи; ­ ответ следует сразу за вопросом, содержание ответа должно быть кратким, по существу, без излишних подробностей и отступлений; ­ решение задач должно сопровождаться расчетными схемами, пояснениями и обоснованиями (ссылками на нормативные документы и т.п.); ­    вычислениям должны предшествовать формулы с пояснениями; ­   все   применяемые   сокращения   и   буквенные   обозначения   должны   соответствовать   нормативным документам; ­ для всех исходных и вычисляемых физических величин должны указываться единицы измерения. Работа оформляется в тетради, «от руки». По разрешению преподавателя работа может быть оформлена в печатном виде на листах формата А4. На каждой странице со стороны наружного края оставляются поля шириной   2­3   см   для   замечаний   проверяющего   работу.   Все   иллюстрации,   схемы,   рисунки   и   чертежи необходимо выполнять карандашом с соблюдением норм и правил строительного черчения.  Список использованной литературы приводится после решения задачи. Список включает в себя перечень использованной   учебной,   нормативной   и   справочной   литературы,   методических   пособий,   ссылки   на интернет­ресурсы. В конце работы ставится подпись исполнителя и оставляется место (1­2 стр.) для рецензии. На обложке работы приводится следующая информация: ­ ФИО студента; ­ № варианта (учебный шифр); ­ наименование профессионального модуля (ПМ), междисциплинарного курса (МДК) и тема; ­ специальность; ­ курс; ­ группа; ­ почтовый адрес. Работа  отправляется  на  адрес   учебного  заведения  или  приносится  лично   в  установленные   учебным графиком сроки.  Проверка   работы   должна   быть   осуществлена   в   недельный   срок.   Оценка   работы   «зачтено»   или   «не зачтено». После   получения   прорецензированной   работы   студенту   необходимо   исправить   отмеченные   ошибки, повторить недостаточно усвоенный материал и выполнить все указания преподавателя. Дополнения или исправления выполняются в конце работы после текста рецензии. Работы, выполненные не по своему варианту или не соответствующие заданию, не зачитываются и подлежат повторному выполнению. Незачтенные контрольные работы подлежат повторному выполнению. Задания для выполнения контрольной работы Вариант № 1. 1. 2. 3. Закон   распределения   скорости   по   живому   сечению   потока   при   ламинарном   и турбулентном режимах.  Что называют гидростатическим давлением? В каких единицах его выражают? Каковы его основные свойства?     Задача:   Гидравлический   домкрат   (рис.)   состоит   из неподвижного   поршня   1   и   скользящего   по   нему цилиндра   2,   на   котором   смонтирован   корпус   3, образующий масляную ванну домкрата, и плунжерный насос   4   ручного   привода   со   всасывающим   5   и нагнетательным   6   клапанами.   Определить   давление рабочей жидкости в цилиндре и массу поднимаемого груза m, если усилие на рукоятке приводного рычага насоса R = 150 Н, диаметр поршня домкрата D = 180 мм,   диаметр   плунжера   насоса   d   =   18   мм,   КПД домкрата   = 0,68, плечи рычага, а = 60 мм, b = 600 мм. η Вариант № 2.  1. 2. 3. Каково   основное   уравнение   гидростатики?  Как  определить   гидростатическое   давление   в точке?   Режимы движения жидкости, их особенности.  Задача: Определить давление масла, подводимого в поршневую полость гидроцилиндра, если избыточное давление в штоковой полости   =   80   кПа,   усилие   на штоке   R   =   10   кН,   сила   трения поршня   о   цилиндр   F   =   0,4   кН, диаметр   поршня   D   =   125   мм, диаметр штока d = 70 мм (рис.) Вариант № 3. 1. 2. 3. Потери напора. Гидравлические сопротивления.   Уравнение неразрывности потока жидкости. Задача: Поршень пружинного гидроаккумулятора диаметром D = 250 мм во время зарядки поднялся вверх на высоту х = 14 см (рис). Определить жесткость пружины с, если давление жидкости р = 1,0 МПа.   Трением   между   поршнем   и   цилиндром   и   весом   поршня пренебречь. Уравнение Бернулли.  Простейшие гидравлические машины     Вариант № 4. 1. 2. 3. Задача:  Определить   силу   давления   жидкости   на закругление   (рис.),   а   также   отрывающее   и сдвигающее усилия, которые возникают на стыках закругления   с   прямолинейными   участками трубопровода,   если   диаметр   трубы   d   =   250   мм, угол   поворота   =   60°,   избыточное   давление жидкости   р   =   0,5   МПа.   Весом   жидкости пренебречь.               Вариант № 5. 1. Сформулируйте закон Архимеда. Какие силы действуют на жидкость в случаях абсолютного и относительного покоя?  2. Определение   потерь   напора   при   ламинарном режиме. Формула Дарси. Потери на трение  5. Задача: Определить избыточное давление воды (  =ρ 1000 кг/м ) в закрытом резервуаре, если показания батарейного двух жидкостного манометра (вода − ртуть) равны = 800 мм, = 100 мм, = 600 мм, = 200 мм, = 1400 мм (рис.).                  Вариант № 6. 1. 2. Понятие   жидкости.   Реальная   и идеальная жидкость. Гидравлические   элементы   живого сечения открытых русел, каналов. Задача: В сообщающиеся сосуды налиты вода (  = 1000 кг/м   )   и   бензин   (рис).   Определить   плотность бензина, если высота столба  воды h = 150 мм, а разность уровней жидкости в сосудах a = 60 мм. ρ Вариант № 7. 1. 2. 3. при Истечение жидкости из отверстий и насадок. Классификация трубопроводов  Расчет водосливов Задача:   Кольцевая   щель   между   двумя цилиндрами (D =210 мм, d = 202 мм) залита трансформаторным   маслом   ( 3) температуре 20°С (рис.). Внутренний цилиндр равномерно   вращается   с   частотой   n   =   120   =   910   кг/м ρ мин. Определить динамическую и кинематическую вязкость масла, если момент, приложенный к внутреннему цилиндру, М = 0,065 Н • м, а высота столба жидкости в щели между цилиндрами h = 120 мм. Трением основания цилиндра о жидкость пренебречь.    Вариант № 8. Водосливы. Классификация и основные характеристики водосливов. Гидравлически гладкие и шероховатые трубы. Задача: Определить повышение давления в закрытом объеме гидропривода при  1. 2. 3. повышении температуры масла от 20 до 40 °С, если температурный коэффициент  объемного расширения = 7 • 10 °С , коэффициент объемного сжатия = 6,5 •10 Па .  Утечками жидкости и деформацией элементов конструкции объемного гидропривода  пренебречь. Формула Вейсбаха­Дарси, коэффициент гидравлического трения  1. Расчет трубопроводов  2. Задача: Высота цилиндрического вертикального резервуара равна h = 10 м, его 3. 3), которую можно налить в диаметр D = 3 м. Определить массу мазута (  резервуар при  15 °С,  если его температура  может подняться  до  40  °С.  Расширением стенок   резервуара   пренебречь,   температурный   коэффициент   объемного   расширения жидкости = 0,0008 ° .   = 920 кг/м .λ Вариант № 9. ρ Вариант № 10. Потери напора по длине. Формула Шези. Модуль расхода и модуль  Основные физические свойства реальной жидкости. Особые состояния  1. скорости. 2. жидкости. Задача: Определить плотность жидкости, полученной смешиванием 10 л жидкости плотностью 900 кг/м3 и 20 л жидкости плотностью ρ2 = 870 кг/м2. Определить повышение давления, при котором начальный объем воды уменьшится на 1 %.