1. Цель и задачи дисциплины

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»
Согласовано
Утверждаю
______________________
Руководитель ООП
по направлению 130400
декан ГФ проф. О.И. Казанин
_______________________
И.о. зав. кафедрой ОПИ,
доц. В.Б. Кусков
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ГИДРОМЕХАНИКА»
Направление подготовки: 130400 Горное дело
Специализация: №6 Обогащение полезных ископаемых
Квалификация (степень) выпускника: специалист,
специальное звание "Горный инженер"
Составитель: доцент кафедры ОПИ Захваткин В.В.
Санкт-Петербург
2012
1. Цель и задачи дисциплины
Формирование и закрепление знаний об общих законах статики и
кинематики жидкостей и их взаимодействия с твердыми телами и
оконтуривающими
теоретической
поверхностями.
базой
для
«Гидромеханика»
изучения
является
последующего
курса:
«Вспомогательные процессы», в котором рассматриваются водовоздушное
хозяйство обогатительных фабрик, а также вопросы обезвоживания и
очистки сточных вод.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате освоение дисциплины «Гидромеханика» студент
должен:
 знать:
основы гидростатики, общие уравнения гидродинамики, уравнения
движения жидкостей, элементы подобия гидродинамических процессов,
основы диффузионного массопереноса, поскольку все основные процессы
в обогащении (измельчение, флотация, отсадка, обогащение в тяжелых
средах, классификация, сгущение, фильтрация, сушка и др.) в той или иной
мере связаны с использованием и перемещением жидкостей и газов по
различным аппаратам обогатительной технологии;
 уметь:
аналитически вывести каждую формулу, а затем путем решения
конкретных примеров научиться ею пользоваться;
решать прикладные задачи гидромеханики, возникающие при обогащении
полезных ископаемых;
 иметь представление:
о сущности протекаемых в обогатительных процессах гидромеханических
явлений.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа, в том числе:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Вид учебной работы
Всего часов
119
68
34
17
68
34
17
17
17
51
51
Всего часов
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
Семестры
5
51
Семестры
5
51
экз
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№ пп.
1.
2.
Раздел дисциплины
Гидростатика
Гидродинамика
Лекции,
час.
14
20
ЛР, час.
4
13
4.2. Содержание разделов дисциплины
Введение. Содержание курса и его значение для совершенствования технологии,
процессов и оборудования горно-обогатительного производства. История
развития гидромеханики, роль и заслуги отечественных и зарубежных
исследователей в деле развития гидромеханики.
Раздел 1. Гидростатика.
1.1Жидкость и ее свойства.
Понятие «жидкость», идеальная жидкость, основные ее свойства,
физические
характеристики
реальных
однородных
жидкостей,
температурное расширение, вязкость, тепловые свойства жидкостей,
особые состояния жидкостей (испаряемость, растворимость газов в
капельных жидкостях, капиллярные явления, кавитация).
1.2Гидростатическое давление и его основные свойства.
Сущность гидростатики, смысл гидростатического давления.
Напряжения в жидкости, три основных свойства гидростатического
давления.
1.3Дифференциальные уравнения равновесия жидкости.
Равновесие
элементарного
объема
жидкости.
Вид
дифференциальных уравнений равновесия, полный дифференциал
давления. Основное уравнение гидростатики. Свободная поверхность
жидкости.
1.4Относительный покой жидкости, физическая сущность.
Три основных случая относительного покоя. Практическое
применение методов расчета относительного покоя жидкости при расчете
элементов работы винтовых сепараторов.
1.5Пьезометрическая и вакууметрическая высоты.
Методы расчета и экспериментальные определения. Сообщающиеся
сосуды. Приборы для измерения давления.
1.6Сила давления жидкости на плоскую и криволинейную
стенки.
Физические аспекты давления жидкости, методы расчета и
экспериментального определения силы давления жидкости на плоскую
стенку и точки приложения этой силы. Гидростатический парадокс.
Эпюры гидростатического давления.
Раздел 2. Гидродинамика.
2.1 Виды движения жидкостей.
Виды движения жидкостей. Основные параметры движения
жидкости и физический смысл. Струйная модель движения жидкости.
Поток жидкости, основные элементы потока. Поле скоростей и ускорений.
Метод Лагранжа и Эйлера исследования движения жидкости. Смысл
понятий «поле скоростей» и «поле давлений».
2.2 Расход жидкости.
Понятие расхода жидкости, единицы измерения. Средняя скорость
потока жидкости. Вывод уравнения постоянства расхода (уравнение
неразрывности потока). Уравнение неразрывности для потока газа. Смысл
и практическая значимость смоченного периметра, гидравлического
радиуса, живого сечения потока, эквивалентного диаметра сечения потока.
Методы их расчета.
2.3 Дифференциальные уравнения движения идеальной
жидкости.
Аналитический вывод дифференциальных уравнений движения
жидкости. Физическая и практическая значимость дифференциальных
уравнений. Уравнение Бернулли для потока жидкости и газа.
Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли.
Пьезометрическая и напорная линии, гидравлический уклон. Смысл
гидравлических сопротивлений и потерь на преодоление этих
сопротивлений. Уравнение неравномерного движения жидкости.
Измерение расходов и скоростей движения жидкостей. Практическое
приложение уравнения Бернулли.
2.4 Режимы движения жидкостей.
Переход ламинарного течения в турбулентное. Историческая справка
об открытии режимов движения жидкости. Смысл ламинарного и
турбулентного течения жидкостей. Физический смысл критической
жидкости, критического и фактического числа Рейнольдса.
2.5 Принципы моделирования и основы теории подобия.
Задача моделирования и теории подобия. Закон механического
подобия. Условия геометрического, кинематического и динамического
подобия. Критерий Ньютона, Фруда, Рейнольдса. Физический смысл
критерия гидродинамического подобия.
2.6 Гидравлические сопротивления.
Общие сведения. Классификация гидравлических сопротивлений.
Потери напора по длине и местные сопротивления, формулы Дарси и
Вейсбаха, коэффициенты гидравлических сопротивлений. Методы
определения потерь напора при ламинарном и турбулентном режимах
течения жидкости, формулы Пуазейля, Кольбруха, Прандтля, Никурадзе,
Альтшуля, Блазиуса, Шифринсона, область их применения.
2.7 Истечения жидкостей из отверстия.
Полное, частичное, совершенное и несовершенное сжатие. Расход
жидкости через отверстие. Скорость истечения. Коэффициенты скорости и
расхода. Истечение жидкостей через насадки. Классификация насадок.
Расчет расхода жидкости через насадки.
2.8 Безнапорное движение жидкости.
Движение жидкости через водосливы. Классификация водосливов.
Гидравлический уклон и гидравлический радиус. Скорость движения
жидкости по формуле Шези. Определение расхода жидкости. Определение
величины коэффициента Шези по формуле Павловского, Маннинга,
Агроскина, Альтшуля.
2.9 Фильтрация.
Водопроницаемые и водоупорные породы земной коры. Подвижные
и неподвижные грунтовые воды. Естественные и искусственные
фильтрационные потоки. Основной закон фильтрации. Практическое
приложение законов Дарси и Дюлюи.
5. Лабораторный практикум
№ пп.
1
№ раздела
дисциплины
1
2
2
Наименования лабораторных работ
Определение вязкости однородной жидкости и гидросмеси.
Определение скорости движения тел в жидкой среде.
Изучение
закономерностей
стесненного
движения
минеральных зерен.
Определение числа Рейнольдса и режима движения
жидкости в трубах, желобах и обогатительных аппаратах.
Исследование движения потока жидкости в каналах
рабочего колеса центробежного насоса. Параллелограмм
скоростей. Кавитация.
Изучение движения жидкостей через зернистый слой.
Определение кривых депрессий для неподвижной шаровой
нагрузки.
Расчет расхода жидкости через неподвижную шаровую
нагрузку.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1. Рекомендуемая литература
Основная
1.
Постоев И.Л., Берзлиев И.И, Елепкин В.Ф. Гидропривод. Учебное
пособие. 2-е издание. М., МГГУ, 2000.
2.
Пучков
Л.А.Гидротранспортные
системы
горнодобывающих
предприятий. Учебное пособие. М., МГГУ, 2001.
3.
Захваткин В.В., Львов В.В. Гидромеханика. Методические указания
к лабораторным работам для студентов специальности 130405, РИЦ
СПГГУ, 2011 г.
Дополнительная
1.
Рабинович Е.З. Гидравлика. М., Недра, 1980
2.
Черкасский В.Н.
Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.,
Энергоиздат, 1984
3.
Захваткин В.В. Расчетно-графические задания и экспериментальные
исследования по водовоздушному и хвостовому хозяйству обогатительных
фабрик. Л., РИО ЛГИ
4.
Кузнецов П.В., Андреев Е.Е. Гидродинамика материальных потоков
в аппаратах обогатительной технологии. Л., РИО ЛГИ, 1985.
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
В специализированной лаборатории мокрых методов обогащения
имеются установки для изучения движения жидкости и газов и снятия
действительных характеристик центробежных насосов и вентиляторов, а
также необходимое лабораторное оборудование для исследования
процессов обезвоживания и фильтрации.
Разработчик:
Горный университет
(место работы)
доцент
(занимаемая должность)
Захваткин В.В.
(инициалы, фамилия)