Műszaki áramlástan

Tartalom

Előszó a magyar kiadáshoz 8
A német kiadás előszava 9
Jelölések 10
1. A folyadékok és gázok anyagtulajdonságai 13
1.1. Sűrűség, fajlagos térfogat 13
1.1.I. Meghatározások 13
1.1.2. A folyadék sűrűsége 13
1.1.3. A gázok és gőzök sűrűsége 14
1.1.4. A levegő sűrűsége 15
1.2. A kompresszibilitás (összenyomhatóság) 16
1.2.1. A folyadékok összenyomhatósága 16
1.2.2. A gázok összenyomhatósága 17
1.3. A viszkozitás 17
1.3.1. Bevezetés 17
1.3.2. A newtoni közeg viszkozitása 17
1.3.2.1. A dinamikai viszkozitás 17
1.3.2.2. A kinematikai viszkozitás 18 ,
1.3.2.3. A viszkozitás és a hőmérséklet kapcsolata 18
1.3.2.4. A viszkozitás és a nyomás kapcsolata 19
1.3.3. A nemnewtoni folyadékok viszkozitása 19
1.4. A hőtani anyagjellemzők 22
1.4.1. A fajlagos hőkapacitás (a fajhő) 22
1.4.2. Gázállandók 22
1.5. A felületi feszültség és a kapillaritás 23
1.5.1. Bevezetés 23
1.5.2. A felületi feszültség 23
1.5.3. A tapadási feszültség 24
1.5.4. A kapillaritás 25
2. Az állandó sűrűségű közeg statikája 27
2.1. A szabad felszín alakja 27
2.2. A statikus nyomás 29
2.2.1. Bevezetés 29
2.2.2. Mértékegységek 30
2.2.3. A statikus nyomás keletkezése 30
2.2.3.1. Dugattyúerő hatása 30
2.2.3.2. A nehézségi erő hatása 32
2.2.3.3. A közlekedőedények 32
2.3. A nyomás következtében keletkező erők, a nyomóerők 34
2.3.1. A nyomás alatti közeg által kifejtett erők (a nehézségi erő hatása elhanyagolható) 34
2.3.1.1. A sík lapra ható nyomás 34
2.3.1.2. A görbült falakra ható nyomás 34
2.3.2. A nehézségi erő hatása 35
2.3.2.1. Az egyenes falakra ható erő 35
2.3.2.2. A nyomásból származó erők görbe falakon 38
2.3.2.3. A felfelé irányított nyomóerő 42
2.4. A felhajtóerő és az úszás 42
2.4.1. A statikus felhajtóerő 42
2.4.2. Az úszás és a lebegés 43
2.4.3. A stabilitás 44
2.4.3.1. A teljesen bemerült test stabilitása 44
2.4.3.2. A részben elmerülő test stabilitása 44
3. A változó sűrűségű közeg statikája 47
3.1. Bevezetés 47
3.2. Az izotermikus légkör 47
3.3. Az izentropikus légkör 48
3.4. A normál atmoszféra 50
4. Az állandó sűrűségű közeg áramlása 52
4.1. Alapfogalmak 52
4.2. Alapösszefüggések 54
4.2.1. A folytonossági (kontinuitás) egyenlete 54
4.2.2. Az egyszerű Bernoulli-egyenlet 55
4.2.2.1. Az egyenlet levezetése 55
4.2.2.2. A Bernoulli-egyenlet alkalmazásai 58
4.2.3. A nyomás változása az áramlásra merőleges irányban 62
4.2.4. Az impulzustétel 64
4.2.4.1. Az impulzustétel általános ismertetése és ábrázolása 64
4.2.4.2. Alkalmazások és példák 68
4.2.5. A perdülettétel 84
4.2.5.1. Meghatározás és levezetés 84
4.2.5.2. Alkalmazások 85
4.3. A hasonlósági törvények 88
4.3.1. A hasonlósági feltételek 88
4.3.2. A Reynolds-szám 89
4.3.3. A Froude-szám 90
4.3.4. Modellkísérletek 91
4.4. Az áramlások jellege 91
4.4.1. Lamináris és turbulens áramlás csőben (belső áramlás) 91
4.4.2. A gömb körüli lamináris és turbulens áramlás (külső áramlás) 93
4.4.3. Áramlás és rohanás szabad felszín esetében 95
4.5. Áramlás zárt csővezetékekben (a csövek hidraulikája) 95
4.5.1. A súrlódásos közegre érvényes Bernoulli-egyenlet 95
4.5.2. A nyomásveszteség kör keresztmetszetű egyenes csőben lamináris áramlásnál 96
4.5.3. A nyomásveszteség kör keresztmetszetű egyenes csőben turbulens áramlásnál 98
4.5.3.1. A sebességeloszlás 99
4.5.3.2. A nyomásveszteség 99
4.5.4. A nyomásveszteség a nemnewtoni folyadékok esetében 102
4.5.5. Nyomásveszteség hullámfalú csövekben 104
4.5.6. A nem kör keresztmetszetű csövek 105
4.5.7. A csővezetéki szerelvények áramlási vesztesége 107
4.5.7.1. Általános tudnivalók 107
4.5.7.2. Beáramlási idomok 109
4.5.7.3. Keresztmetszet-változások 109
4.5.7.4. Irányváltoztatás 112
4.5.7.5. Csőelágazások 113
4.5.7.6. Kiegyenlítők (kompenzátorok) 116
4.5.7.7. Elzáró és szabályozó szervek 116
4.5.7.8. Mérőszűkítések 118
4.5.7.9. Szűrők és rácsok 119
4.5.7.10. Összetett ellenállások 121
4.5.7.11. Az egyenértékű csőhossz 122
4.5.8. Az áramlás kezdeti szakasza 124
4.5.9. Áramlás résekben 124
4.6. Áramlás csatornákban, medrekben 129
4.6.1. Bevezetés 129
4.6.2. A sebességeloszlás 129
4.6.3. Áramlási összefüggések 129
4.6.4. A hidraulikailag előnyös szelvények 131
4.7. Kiáramlás tartályból 134
4.7.1. Kiáramlás állandó folyadékszintnél 134
4.7.1.1. Kiáramlás kis nyíláson keresztül 134
4.7.1.2. Kiáramlás nyomás alatti tartályból kis nyíláson keresztül 136
4.7.1.3. Kiáramlás nagy keresztmetszetű nyíláson keresztül 137
4.7.1.4. Kiáramlás ellennyomással szemben 139
4.7.2. Tartály kiürülése a nehézségi erőtérben, változó folyadékszint esetén 139
4.7.2.1. Kiáramlás állandó nyomású térbe 139
4.7.2.2. Kiáramlás változó nyomású térbe 141
4.8. Áramló közegbe helyezett testek 143
4.8.1. Az áramképek 143
4.8.2. Erőhatások 145
4.8.2.1. A súrlódási ellenállás (felületi ellenállás) 145
4.8.2.2. A tárcsasúrlódás 147
4.8.2.3. Az alakellenállás 148
4.8.2.4. Az eredő ellenállás 149
4.8.3. A járművekre ható légerők 151
4.8.3.1. A légellenállás 151
4.8.3.2. A felhajtóerő 151
4.8.3.3. Az oldalszélben keletkező erő 152
4.8.4. A gömb lebegési sebessége 152
4.9. A szárnyak 153
4.9.1. Bevezetés 153
4.9.2. A szárnyelmélet 153
4.9.3. Jelölések és fogalmak 155
4.9.4. A végtelen hosszú szárnyon keletkező erők 156
4.9.5. A nyomáseloszlás a szárnyszelvényen 157
4.9.6. A poláris diagram 157
4.9.7. Az indukált ellenállás 160
5. A változó sűrűségű közeg áramlása 162
5.1. Bevezetés 162
5.2. A kis nyomásingadozások terjedése 162
5.2.1. A hangsebesség 162
5.2.2. A hang terjedése 163
5.3. Alapegyenletek 164
5.3.1. A folytonosság (kontinuitás) egyenlete 164
5.3.2. Az energiaegyenlet 165
5.3.3. Az impulzustétel 166
5.4. A lökéshullámok és az expanziós tartományok 166
5.4.1. Bevezetés 166
5.4.2. A lökéshullámok 166
5.4.3. A táguló (expanziós) hullámok 167
5.5. Áramlás csövekben 168
5.5.1. Bevezetés 168
5.5.2. A nyomásveszteség tetszőleges hőcsere esetében 169
5.5.3. A nyomásveszteség izotermikus áramlásban 171
5.5.4. A nyomásveszteség adiabatikus áramlásban 171
5.5.5. A nyomásveszteség fojtás esetében 173
5.6. A kiömlési folyamatok 174
5.6.1. Kiömlés tartályból 174
5.6.1.1. A kiömlési sebesség 174
5.6.1.2. A kilépő tömegáram 177
5.6.1.3. A kritikus nyomásviszony 178
5.6.1.4. A kritikus sebesség 179
5.6.1.5. Kiömlés adott sebességű térből 180
5.6.2. A Laval-fúvóka 182
5.6.2.1. Bevezetés 182
5.6.2.2. Az áramlási viszonyok a tervezési pontban 183
5.6.2.3. Az áramlási viszonyok a tervezettől eltérő ellennyomásnál 185
5.6.2.4. A Laval-fúvóka szerkezeti kialakítása 187
5.7. Az áramlás irányában nyomásnövekedést okozó áramlások 187
5.7.1. A hangsebesség alatti diffúzor 187
5.7.2. A hangsebesség fölötti diffúzor 189
5.8. Áramlásba helyezett testek 191
5.8.1. Az áramképek 191
5.8.2. A nyomás- és a hőmérséklet növekedése a torlópontban 191
5.8.3. A körüláramlott testek ellenállása 193
5.8.3.1. A síklap ellenállása 193
5.8.3.2. Testek ellenállása 194
5.8.4. A szárnyak 195
5.8.4.1. A szárny a hangsebességet el nem érő áramlásban 195
5.8.4.2. A szárny helyileg a hangsebességnél nagyobb áramlásban 195
5.8.4.3. Szárny a hangsebesség feletti áramlásban 196
6. Áramlástechnikai mérések 197
6.1. Nyomásmérés 197
6.1.1. Bevezetés 197
6.1.2. Folyadékos nyomásmérők 198
6.1.3. Dugattyús nyomásmérők 203
6.1.4. Rugalmas elemű nyomásmérők 204
6.1.5. Villamos nyomásmérés 205
6.2. Sebességmérés 208
6.2.1. Mechanikai műszerek 208
6.2.1.1. A kanalas anemométer 208
6.2.1.2. A lapátkerekes anemométer, szárnylapátos anemométer 209
6.2.1.3. A hidraulikai mérőszárny (hidrometriai szárny) 209
6.2.1.4. A szélzászlós iránymérők 210
6.2.2. Mérőszondák 210
6.2.2.1. A Prandtl-cső 210
6.2.2.2. A torlasztólapos szélsebességmérő 211
6.2.2.3. Össznyomást mérő szondák 212
6.2.2.4. Iránymérő szondák 212
6.2.2.5. A hődrótos anemométer 214
6.3. A folyadékszint mérése 215
6.4. Térfogatszámlálás 217
6.4.1. A forgó mérőedényes (dobos) számláló 217
6.4.2. A gyűrűdugattyús számláló 217
6.4.3. Oválkerekes számlálók 218
6.4.4. Lapátkerekes számlálók 218
6.4.5. Szárnykerekes térfogatszámlálók (Woltman-számláló) 219
6.5. Térfogatáram-mérés 219
6.5.1. A térfogatáram megállapítása a sebességeloszlás és a szelvény felülete alapján 219
6.5.2. Szűkítőelemek 222
6.5.3. A bukógát 225
6.5.4. A Venturi-csatorna 226
6.5.5. A folyadékáram mérése lebegőtestes mérőkkel 227
6.5.6. Elektromágneses indukciós áramlásmérők 227
6.5.7. Ultrahangos áramlásmérők 228
6.6. Viszkozitásmérés 229
6.6.1. A kapilláris módszer 229
6.6.2. A rotációs módszer 229
6.6.3. Az esősúlyos (golyós) módszer 230
Függelék 233
Irodalom 260
Tárgymutató 265

Témakörök