ÁRAMLÁSTAN MFKGT600443

Átírás

1 ÁRAMLÁSTAN MFKGT Környezetmérnöki alapszak nappali munkarend TANTÁRGYI KOMMUNIKÁCIÓS DOSSZIÉ MISKOLCI EGYETEM MŰSZAKI FÖLDTUDOMÁNYI KAR KŐOLAJ ÉS FÖLDGÁZ INTÉZET Miskolc, 2018/2019. II. félév

2 TARTALOMJEGYZÉK Tantárgyi adatlap Féléves ütemterv Minta zárthelyi feladat Minta zárthelyi feladat megoldás Vizsga felkészülési témakörök 2

3 TANTÁRGYI ADATLAP Tantárgy neve: Áramlástan Tárgyjegyző: Kis László, egyetemi tanársegéd Oktató: Szolyák Zsuzsanna, PhD hallgató Tantárgy kódja: MFKGT Tárgyfelelős tanszék/intézet: GMTSZ/KFGI Tantárgyelem: K Javasolt félév: 4 Előfeltételek: GEMAN6218B (Matematika 2.) Óraszám/hét (ea+gyak): 2+2 Számonkérés módja (a/gy/v): aláírás/vizsga Kreditpont: 4 Tagozat: nappali Tantárgy feladata és célja: A folyadékok és gázok mechanikájának alapvető törvényszerűségeit kívánjuk megtanítani a matematikai tárgyalásmód lehető legegyszerűbb alkalmazásával. Mindezt a fizikai tartalom csorbítása nélkül, minden témakörre konkrét számpéldákkal demonstrálva tesszük. Alapvetően az egydimenziós esetekre fókuszálunk, amelyek a különböző szaktárgyak szükséges és elégendő elméleti alapját képezik. Fejlesztendő kompetenciák: tudás: T1, T4 képesség: K1, K4 attitűd: - autonómia és felelősség:- Tantárgy tematikus leírása: 1. hét: Kinematikai alapok hét: Mérlegegyenletek: tömeg-, impulzus-, impulzus nyomaték-, energia-, entrópia mérlegek. 5. hét: Hidrosztatika. ZH hét: Ideális folyadék dinamikája: Euler és Bernoulli egyenlet, alkalmazások hét: A gázdinamika alapjai. 10. hét: Súrlódásos közegek dinamikája hét: Lamináris és turbulens áramlás csőben hét: Súrlódási nyomásveszteségek meghatározása. ZH2 Félévközi számonkérés módja: A félév során 2 darab, egyenként minimum elégséges szintű zárthelyi megírása Értékelése: > 85%: jeles; 75 84%: jó; 63 74%: közepes; 50 62%: elégséges; < 50%: elégtelen. Kötelező és javasolt irodalom jegyzéke: Dr. Bobok Elemér, Dr. Navratil László: Műszaki fizika I., Áramlástan, Tankönykiadó, Dr. Bobok Elemér, Dr. Navratil László: Műszaki fizika II, Miskolci Egyetem, Dr. Bobok Elemér: Áramlástan Miskolci Egyetemi Kiadó, Dr. Bobok Elemér: Fluid dynamics, Miskolci Egyetem, Dr. Lajos Tamás: Áramlástan Tankönyvkiadó, Dr. Tóth Anikó Nóra: Bevezetés az áramlástanba, Miskolci Egyetem,

4 FÉLÉVES ÜTEMTERV Dátum Hét Téma Kinematikai alapok Mérlegegyenletek: tömeg-, impulzus-, impulzus nyomaték-, energia-, entrópia mérlegek I Mérlegegyenletek: tömeg-, impulzus-, impulzus nyomaték-, energia-, entrópia mérlegek II Hidrosztatika. ZH Ideális folyadék dinamikája: Euler és Bernoulli egyenlet, alkalmazások I Ideális folyadék dinamikája: Euler és Bernoulli egyenlet, alkalmazások II A gázdinamika alapjai I A gázdinamika alapjai II Súrlódásos közegek dinamikája Lamináris áramlás csőben Turbulens áramlás csőben Súrlódási nyomásveszteségek meghatározása Rektori szünet ZH2 Zárófoglalkozás. 4

5 MINTA ZÁRTHELYI FELADAT Miskolci Egyetem Gázmérnöki Intézeti Tanszék 3515 Miskolc Egyetemváros Tel.: Web: % (elégtelen) % (elégséges) % (közepes) % (jó) % (jeles) NÉV: ZÁRTHELYI FELADAT Áramlástan tantárgyból 1. Határozza meg a tartály B pontjának a nyomását! 5 p 0 = Pa ρ olaj = 870 kg/m 3 ρ víz = 1000 kg/m 3 ρ Hg = 13,5 g/cm 3 h 1 = 3,694 m h 1 +h 2 = 66,12 dm x= 0,25 m g= 9,81 m/s 2 2. Határozza meg a képen látható tartály kijelölt pontjainak a nyomását! p 0 = Pa ρ olaj = 870 kg/m 3 ρ víz = 1g/cm 3 ρ Hg = 13,5 g/cm 3 h 1 = 2,33 m h 3 =151,7 cm h 2 =7,623 dm h 4 = 9,953 dm 3. Egy D 1 keresztmetszetű csövön egy D 2 torokátmérőjű Venturi mérő üzemel. A higannyal töltött manométer kitérése ismert. Számítsa ki a keresztmetszeti átlagsebességet, valamint a vezetéket átáramlott víz tömegáramát! 4. Egy D=161,7 cm átmérőjű tartály alján egy d= 97 mm átmérőjű kifolyónyíláson keresztül víz folyik ki. A tartályban kezdetben H=1,6 m magasságban volt a vízszint. a. Mennyi idő alatt ürül 1/3-ára a tartály? b. 1,2 méteres folyadékszint esetén mekkora lesz a kiáramlás sebessége?

6 5. Határozza meg a hengeres tartály teljes falára ható erő nagyságát! A tartályban lévő folyadék víz. H= 1,8 m, D= 28,4 cm 6

7 MINTA ZÁRTHELYI FELADAT MEGOLDÁS 1. Határozza meg a tartály B pontjának a nyomását! p 0 = Pa ρ olaj = 870 kg/m 3 ρ víz = 1000 kg/m 3 ρ Hg = 13,5 g/cm 3 h 1 = 3,694 m h 1 +h 2 = 66,12 dm x= 0,25 m g= 9,81 m/s 2 7 P B ,79 Pa Megoldás: p 1 >p 0 p 1 =p 0 +ρ v *g*h= ,22 Pa p 1 <p 2 p 2 =p 1 +ρ Hg *g*h= ,97 Pa p 2 >p B p B =p 2 -ρ o *g*h= ,79 Pa 2. Határozza meg a képen látható tartály kijelölt pontjainak a nyomását! p 0 = Pa ρ olaj = 870 kg/m 3 ρ víz = 1g/cm 3 ρ Hg = 13,5 g/cm 3 h 1 = 2,33 m h 3 =151,7 cm P A P B P C P D h 2 =7,623 dm h 4 = 9,953 dm 0,77 bar ,16 Pa 1,09 bar 1481,42 mbar Megoldás: p A <p 0 p A =p 0 -ρ v *g*h=76679,34 Pa p 0 <p B p B =p 0 +ρ v *g*h= ,16 Pa p c =p B p D >p C p D =p C +ρ o *g*h= ,16 Pa

8 3. Egy D 1 keresztmetszetű csövön egy D 2 torokátmérőjű Venturi mérő üzemel. A higannyal töltött manométer kitérése ismert. Számítsa ki a keresztmetszeti átlagsebességet, valamint a vezetéket átáramlott víz tömegáramát! D 1 = 610 mm D 2 = 200 mm x= 8,2 mm v 2 m Megoldás: 1,43 m/s 44, 81 kg/s 2 g h v 2 = 1 ( D 4 ρ Hg ρ 2 ρ ) D 1 8 m = Q ρ v Q = A v 2 = D 2 2 π v Egy D átmérőjű tartály alján egy d átmérőjű kifolyónyíláson keresztül víz folyik ki. A tartályban kezdetben H magasságban volt a vízszint. c. Mennyi idő alatt ürül 1/3-ára a tartály? d. 1,2 méteres folyadékszint esetén mekkora lesz a kiáramlás sebessége? D= 161,7 cm d= 97 mm H=1,6 m T v 2 Megoldás: 67,08 s 4,85 m/s T 1/3 = ( D 2 d ) 2 ( H x) g x = H 1 3 v 2 = 2 g h 7. Határozza meg a hengeres tartály teljes falára ható erő nagyságát! A tartályban lévő folyadék víz. H= 1,8 m D= 28,4 cm F teljes 12335,92 N F = D π ρ g H2 2

9 VIZSGA FELKÉSZÜLÉSI TÉMAKÖRÖK Témakörök Áramlástan c. tárgy zárthelyi dolgozataihoz és vizsgájához a Környezetmérnöki alapszakos hallgatók részére 1. A folyadékok és kontinuumok dinamikai egyenletei 2. A hidrosztatika alapjai 3. A lamináris áramlás tulajdonságai, lamináris áramlás csőben 4. A turbulens áramlás tulajdonságai, turbulens áramlás csőben 5. Egyenes, kör-keresztmetszetű cső áramlási veszteségei 6. Kis sebességű súrlódásos gázáramlás csőben 7. Áramlás hőáteresztő falú csőben 8. Nagy sebességű súrlódásos gázáramlás 9 A vizsgára való felkészülést nagyban segítheti az alábbi címen szabadon letölthető interaktív tananyag: 12_01.htm Kis László egyetemi tanársegéd Miskolc, február 11.