Hydraulika - Krzysztof Książyński.pdf - Budownictwo ogólne(1) - cloudzer678

POLITECHNIKA KRAKOWSKA

im. Tadeusza Kościuszki

KRZYSZTOF WOJCIECH KSIĄśYŃSKI

HYDRAULIKA

ZESTAWIENIE POJĘĆ I WZORÓW STOSOWANYCH W BUDOWNICTWIE

PODRĘCZNIK DLA STUDENTÓW WYśSZYCH SZKÓŁ TECHNICZNYCH

Wydanie drugie poprawione i uzupełnione

Kraków 2008

SPIS TREŚCI

1. WPROWADZENIE .......................................................................................................... 7

1.1. Słowo wstępne..................................................................................................... 7

1.2. Wykaz oznaczeń.................................................................................................. 9

1.3. Oznaczenia pomocnicze .................................................................................... 11

2. HYDROSTATYKA ........................................................................................................ 12

2.1. Ciśnienie............................................................................................................ 12

2.1.1. Pojęcie ciśnienia................................................................................. 12

2.1.2. Prawo Eulera ...................................................................................... 12

2.1.3. Prawo Pascala..................................................................................... 12

2.1.4. Hydrostatyczny rozkład ciśnienia....................................................... 13

2.1.5. Ciśnienie względne i bezwzględne ..................................................... 13

2.1.6. Wysokość ciśnienia ............................................................................ 14

2.1.7. Obliczanie ciśnień w naczyniach połączonych ................................... 14

2.1.8. Przenoszenie ciśnienia zewnętrznego do wnętrza cieczy ................... 15

2.1.9. PrzełoŜenie prasy hydraulicznej ......................................................... 16

2.2. Parcie hydrostatyczne na powierzchnie płaskie................................................. 18

2.2.1. Parcie hydrostatyczne......................................................................... 18

2.2.2. Wykres przestrzennego rozkładu parcia............................................. 19

2.2.3. Bryła parcia ........................................................................................ 19

2.2.4. Środek parcia...................................................................................... 20

2.2.5. Równowaga sił z udziałem parcia ...................................................... 22

2.2.6. Rozkład parcia na składowe ortogonalne ........................................... 23

2.3. Parcie na ściany krzywoliniowe ........................................................................ 24

2.3.1. Składowe ortogonalne parcia na ściany krzywoliniowe ..................... 24

2.3.2. Bryła parcia poziomego...................................................................... 24

2.3.3. Bryła parcia pionowego...................................................................... 25

2.3.4. Wyznaczanie parcia elementarne powierzchnie krzywoliniowe......... 25

2.3.5. Kierunek działania wypadkowej parcia na ściany w kształcie

powierzchni obrotowych .................................................................... 26

2.3.6. Wyznaczanie parcia na złoŜone powierzchnie krzywoliniowe ........... 27

2.4. Pływanie ciał ..................................................................................................... 29

2.4.1. Prawo Archimedesa............................................................................ 29

2.4.2. Równowaga ciał pływających ............................................................ 29

2.4.3. Podstawowe pojęcia teorii pływania .................................................. 30

2.4.4. Stateczność ciał całkowicie zanurzonych w cieczy ............................ 31

2.4.5. Stateczność ciała pływającego po powierzchni cieczy ....................... 32

2.4.6. Wyznaczanie wysokości metacentrycznej .......................................... 34

3. HYDRODYNAMIKA..................................................................................................... 36

3.1. Opis ruchu płynu ............................................................................................... 36

3.1.1. Ciągłość płynu .................................................................................... 36

3.1.2. Prędkość lokalna ................................................................................ 36

3.1.3. NatęŜenie przepływu płynu ................................................................ 37

3.1.4. Prędkość średnia ................................................................................ 37

3.2. Klasyfikacja przepływów .................................................................................. 38

3.2.1. Kinematyczna klasyfikacja ruchu....................................................... 38

3.2.2. Lepkość .............................................................................................. 39

3.2.3. ReŜimy przepływu według kryterium Reynoldsa ............................... 39

3.2.4. ReŜimy przepływu według kryterium Froude’a ................................. 41

3.3. Ciągłość przepływu ........................................................................................... 42

3.3.1. Ogólne równanie ciągłości przepływu cieczy .................................... 42

3.3.2. Ciągłość przepływu dla strumienia..................................................... 42

3.4. Równanie Bernoulliego..................................................................................... 43

3.4.1. Wysokość energii ............................................................................... 43

3.4.2. Postać równania dla cieczy rzeczywistej............................................ 43

3.4.3. Współczynnik Saint-Venanta ............................................................. 44

4. HYDRAULIKA RUROCIĄGÓW .................................................................................. 46

4.1. Definicje............................................................................................................ 46

4.1.1. Przepływ pod ciśnieniem ................................................................... 46

4.1.2. Podział rurociągów ze względu na wielkość ciśnienia ....................... 46

4.1.3. Podział rurociągów ze względu na rodzaj połączeń........................... 47

4.2. Podstawy obliczeń strat energii W rurociągach ................................................ 48

4.2.1. Rodzaje strat ...................................................................................... 48

4.2.2. Straty lokalne ..................................................................................... 49

4.2.3. Straty na długości ............................................................................... 51

4.2.4. Obliczanie strat na długości ze wzoru Manninga ............................... 52

4.2.5. Podział rurociągów ze względu na wielkość strat .............................. 53

4.3. Linie ciśnień i energii w rurociągach ................................................................ 54

4.3.1. Linia energii ....................................................................................... 54

4.3.2. Linia ciśnień ....................................................................................... 54

4.3.3. Konstrukcja wykresu linii ciśnień i energii ........................................ 55

4.4. Rozwiązywanie zadań z hydrauliki rurociągów szeregowych.......................... 56

4.4.1. Prędkość ekonomiczna....................................................................... 56

4.4.2. Typy zadań z rurociągów ................................................................... 57

4.4.3. Obliczanie wysokości energii zasilania rurociągu.............................. 57

4.4.4. Obliczanie wydatku rurociągu............................................................ 58

4.4.5. Projektowanie średnicy rurociągu ...................................................... 59

4.4.6. Obliczanie lewara............................................................................... 61

4.5. Podstawy rozwiązywania sieci rurociągów ....................................................... 62

4.5.1. Elementy sieci .................................................................................... 62

4.5.2. Równania podstawowe....................................................................... 62

4.5.3. Obliczanie strat w rurociągu wydatkującym po drodze...................... 63

4.5.4. Projektowanie rurociągu magistralnego ............................................. 64

4.5.5. Obliczanie sieci otwartych ................................................................. 66

4.5.6. Obliczanie rurociągów równoległych................................................. 68

5. RUCH W KORYTACH OTWARTYCH........................................................................ 71

5.1. Geometria koryt otwartych ................................................................................ 71

5.1.1. Przekrój poprzeczny koryta cieku ...................................................... 71

5.1.2. Profil podłuŜny koryta........................................................................ 72

5.2. Straty energii w cieku ........................................................................................ 73

5.2.1. Straty na długości cieku...................................................................... 73

5.2.2. Straty lokalne w korycie cieku ........................................................... 75

5.3. Ruch jednostajny w korytach otwartych ............................................................ 75

5.3.1. Głębokość i prędkość normalna ......................................................... 75

5.3.2. Obliczanie przepływu w korytach wielodzielnych ............................. 76

5.3.3. Rozwiązywanie zadań ........................................................................ 77

5.3.4. Obliczanie przepływu w kolektorach ................................................. 78

5.4. ReŜimy ruchu w korytach otwartych ................................................................. 81

5.4.1. Definicja głębokości krytycznej ......................................................... 81

5.4.2. Wzór na głębokość krytyczną w korycie prostokątnym ..................... 82

5.4.3. Wzór na głębokość krytyczną w korycie dowolnym .......................... 82

5.4.4. Prędkość i spadek krytyczny .............................................................. 83

5.5. Ruch niejednostajny w korycie otwartym.......................................................... 83

5.5.1. Warunki występowania ...................................................................... 83

5.5.2. Metoda od przekroju do przekroju ..................................................... 84

5.5.3. Obliczanie zasięgu cofki..................................................................... 85

5.5.4. Metody uproszczone .......................................................................... 86

6. HYDRAULIKA BUDOWLI WODNYCH ..................................................................... 87

6.1. Wypływ przez upusty ........................................................................................ 87

6.1.1. Rodzaje upustów ................................................................................ 87

6.1.2. Rodzaje wypływu przez upusty .......................................................... 88

6.1.3. Typy wypływu przez otwory .............................................................. 89

6.1.4. Typy wypływu przez przelewy ........................................................... 90

6.1.5. Kontrakcja strumienia ........................................................................ 90

6.1.6. Prędkość wypływu.............................................................................. 92

6.1.7. Współczynnik wydatku ...................................................................... 93

6.2. Wypływ przez otwory ....................................................................................... 93

6.2.1. Wypływ przez mały otwór niezatopiony ............................................ 93

6.2.2. Wypływ przez otwór zatopiony i podtopiony..................................... 94

6.2.3. Wypływ przez przystawkę.................................................................. 94

6.2.4. Wypływ przez duŜy otwór.................................................................. 95

6.3. Przelewy ............................................................................................................ 96

6.3.1. Wydatek przelewu swobodnego ......................................................... 96

6.3.2. Współczynnik przelewu ..................................................................... 97

6.3.3. Wpływ wody dolnej na wydatek przelewu ......................................... 98

6.3.4. Przelewy o ostrej krawędzi................................................................. 98

6.3.5. Przelewy o kształcie praktycznym.................................................... 100

6.3.6. Współczynnik kontrakcji bocznej .................................................... 100

Hydraulika - Krzysztof Książyński.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: