Мета та завдання навчальної дисципліни

Мета викладання дисципліни "Технічна механіка рідини і газу" полягає в забезпеченні майбутніх фахівців з гідротехнічного будівництва, водної інженерії та водних технологій загальними теоретичними знаннями та практичними навичками, необхідними для рішення різних задач пов'язаних з визначенням сил тиску рідини на споруди, режимів протікання рідини, витрат рідини та втрат напору.

Основні завдання, що мають бути вирішенні при викладанні дисципліни, є засвоєння майбутніми фахівцями спеціальності «Технічна механіка рідини і газу»:

- дати теоретичну підготовку в області основних законів гідростатики, гідродинаміки, руху рідини в трубопроводах, опорів, що виникають при русі рідини, втрат напору;

- ознайомити з методикою визначення основних характеристик потоку, необхідних при визначенні витрат та втрат при русі в напірних трубопроводах;

- навчити практичним методам розрахунку сил тиску рідини на різні поверхні;

- ознайомитись з методами розрахунку швидкостей руху та витрат при витіканні рідини через різні отвори;

- ознайомити здобувачів з різними явищами, що виникають при русі рідини в трубопроводах (гідравлічний удар та інше).

У результаті вивчення навчальної дисципліни здобуач повинен

знати:

- основні закони механіки рідких і газоподібних середовищ;

- моделі руху рідини й газу;

- теорію подібностей й розмірності в процесах руху рідини й газу;

- основи моделювання гідромеханічних явищах;

- основи технічної термодинаміки;

- принцип роботи і конструкції теплотехнічних пристроїв і систем, використовуваемих у системах теплопостачання агропромисловго комплексу;

- методи та технічні засоби використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії;

- законодавчу базу, методи та технічні засоби енергозбереження в теплотехнологіях.

вміти:

- вирішувати практичні завдання, пов’язані з теплопостачанням об’єктів сільськогосподарського виробництва та сільських несених пунктів;

- ефективно застосовувати енергозберігаючі технології в сільському господарстві;

- застосовувати під час проектування та використання теплоенергетичного обладнання сучасну обчислювальну техніку;

- оцінювати техніко-економічну ефективність проектів реконструкції та використання теплоенергетичного обладнання.

За результатами вивчення дисципліни у здобувачів вищої освіти формуються наступні компетентності:

ЗК1. Здатність реалізувати свої права і обов’язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його сталого розвитку, верховенства права, прав і свобод людини й громадянина України.

ЗК2. Здатність зберігати та примножувати моральні, культурні, наукові цінності і досягнення суспільства на основі розуміння історії та закономірностей розвитку предметної області, її місця у загальній системі знань про природу і суспільство та у розвитку суспільства, техніки і технологій, використовувати різні види та форми рухової активності для активного відпочинку та ведення здорового способу життя.

ЗК3. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.

ЗК4. Знання та розуміння предметної області і професійної діяльності.

ЗК7. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.

ЗК9. Здатність оцінювати та забезпечувати якість виконуваних робіт.

ФК1. Здатність застосовувати фізико-математичний апарат, теоретичні, розрахункові та експериментальні методи і моделі досліджень у сфері професійної діяльності.

ФК2. Здатність застосовувати у професійній діяльності досягнення науки, інноваційні та комп’ютерні технології, сучасні машини, обладнання, матеріали і конструкції.

ФК5. Здатність виконувати інженерні розрахунки параметрів водних потоків та конструктивних елементів об’єктів професійної діяльності.

ФК8. Здатність визначати та оцінювати навантаження і напружено-деформовані стани ґрунтових основ та інженерних споруд.

ФК9. Здатність здійснювати інженерні вишукування, розрахунки та проектування об’єктів професійної діяльності.

ФК12. Здатність розробляти інженерні та організаційні заходи щодо забезпечення доброго стану масивів поверхневих і ґрунтових вод на основі сучасних систем моніторингу.

ФК14. Здатність впроваджувати енерго- та ресурсоефективні водні технології у сфері професійної діяльності.

ФК16. Здатність здійснювати технічну експлуатацію, нагляд та догляд за станом об’єктів професійної діяльності, обстеження їх технічного стану, їх технічне обслуговування та ремонт.

ФК17. Здатність виявляти причини виникнення та негативні наслідки шкідливої дії води, застосовувати відповідні методи захисту територій, здійснювати розрахунки та проектувати захисні споруди.

ФК19. Здатність розраховувати техніко-економічні показники запроектованих і функціонуючих об’єктів професійної діяльності.

РН1. Формулювати задачі з вирішення проблемних ситуацій у професійній та/або академічній діяльності.

РН2. Визначати шляхи розв’язання інженерно-технічних задач у професійній діяльності, аргументовано інтерпретувати їх результати.

РН3. Виконувати експериментальні дослідження руху водних потоків, оцінювати і аргументувати значимість їх результатів при проектуванні об’єктів професійної діяльності.

РН8. Розв'язувати якісні та кількісні задачі з видобування, підготовки та розподілу води, очищення та відведення стічних вод.

РН13. Здійснювати технічну експлуатацію, обстеження, нагляд та догляд за станом об’єктів професійної діяльності.

РН15. Здійснювати гідрологічні, гідравлічні та гідротехнічні розрахунки з використанням сучасних програмних комплексів та спеціалізованих баз даних.

 

 

Програма навчальної дисципліни

 

Змістова частина 1. Статика рідини і газів

Тема 1. Фізичні властивості та сили у рідкому і газоподібному середовищі

Поняття про технічну механіку рідини і газу як науку. Визначення рідини і газу. Основні фізичні властивості рідини і газу: густина,  стисливість, розширення,  в’язкість. Поняття про ідеальну і реальну рідину. Класифікація сил, що діють у  рідині.

 Тема 2. Статика рідини і газу

Гідростатичний тиск. Рівняння Ейлера. Основне рівняння гідростатики. Закон Паскаля. Епюра гідростатичного тиску. Тиск рідини на плоскі та криволінійні поверхні. Поверхні рівного тиску.

 

Тема 3. Основи кінематики рідини

Способи описання руху. Усталений і неусталений рух. Поступальний рух. Лінії течії і елементарні струминки. Рівномірний і нерівномірний рух. Потоки та їх види. Витрата. Рівняння нерозривності.

 

Змістова частина 2. Гідродинаміка рідини і газів

Тема 4. Основні рівняння динаміки рідини і газу

 Диференціальні рівняння руху і балансу енергії для нев’язкої рідини. Рівняння Бернуллі для елементарної струминки ідеальної рідини, реальної рідини та потоку. Гідравлічний ухил.

 

Тема 5. Гідравлічний опір

Втрата напору по довжині та у місцевих опорах. Режими руху рідини. Ламінарний і турбулентний режими руху рідини та їх закономірності. Поняття про гідравлічні гладкі та шорсткі труби. Коефіцієнт Дарсі. Зниження втрат напору на тертя.

 

Тема 6. Розрахунок трубопроводів

Поняття про короткі і довгі трубопроводи. Напірні характеристики трубопроводів. Втрати напору у трубопроводах. Послідовне і паралельне з’єднання трубопроводів.

 

Тема 7. Витікання з отворів і насадків

Поняття про отвори і насадки. Витрата потоку при витіканні з малого отвору у тонкій стінці при усталеному русі. Поняття про насадки, їх класифікація. Пропускна здатність насадки.

 

Тема 9. Гідравлічний удар  

Гідравлічний удар у трубопроводах. Швидкість поширення ударної хвилі. Прямий і непрямий гідравлічний удар. Методи попередження гідравлічного удару. Поняття про кавітацію.