Основы гидравлики и теплотехники

ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ 
И ТЕПЛОТЕХНИКИ

С.Ф. ВОЛЬВАК
Ю.Н. УЛЬЯНЦЕВ
Д.Н. БАХАРЕВ
А.А. ДОБРИЦКИЙ

Москва
ИНФРА-М
2024

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Рекомендовано 
Межрегиональным учебно-методическим советом 
профессионального образования в качестве учебного пособия 
для учебных заведений, реализующих программу 
среднего профессионального образования 
по техническим специальностям 
(протокол № 2 от 15.02.2024)

2-е издание, переработанное и дополненное

УДК 556.536+621.1.016(075.32)
ББК 30.123:31.31я723
 
В71

Вольвак С.Ф.
В71  
Основы гидравлики и теплотехники : учебное пособие / С.Ф. Воль-
вак, Ю.Н. Ульянцев, Д.Н. Бахарев, А.А. Добрицкий. — 2-е изд., перераб. 
и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 333 с. — (Среднее профессиональное 
образование). 

ISBN 978-5-16-019812-5 (print)
ISBN 978-5-16-112345-4 (online)
Учебное пособие содержит материал по изучению основ гидростатики 
и гидродинамики, технической термодинамики, теории теплообмена 
и теп лопередачи, отопления, кондиционирования и вентиляции помещений, 
устройству и принципу работы гидравлических машин, тепловых 
двигателей, теплообменных аппаратов и теплоэнергетических установок.
Предназначено для обучающихся по специальности 35.02.16 «Эксплуатация 
и ремонт сельскохозяйственной техники и оборудования» 
и другим техническим направлениям подготовки и специальностям высшего 
и среднего профессионального образования, а также преподавателей 
и инженерно-технических работников агропромышленного комплекса.

УДК 556.536+621.1.016(075.32)
ББК 30.123:31.31я723

Р е ц е н з е н т ы:
Вендин С.В. (1961—2023), доктор технических наук, профессор, 
заведующий кафедрой электрооборудования и электротехнологий 
в АПК Белгородского государственного аграрного университета 
имени В.Я. Горина;
Саенко Ю.В., доктор технических наук, профессор кафедры машин 
и оборудования в агробизнесе Белгородского государственного аграрного 
университета имени В.Я. Горина

ISBN 978-5-16-019812-5 (print)
ISBN 978-5-16-112345-4 (online)

© Вольвак С.Ф., Ульянцев Ю.Н., 
Бахарев Д.Н., Добрицкий А.А., 
2022
© Вольвак С.Ф., Ульянцев Ю.Н., 
Бахарев Д.Н., Добрицкий А.А., 
2024, с изменениями

Введение ......................................................................................................................5

Раздел 1. ОСНОВЫ ГИДРАВЛИКИ
1. Гидростатика и гидродинамика .....................................................................14
1.1. 
Основные физические свойства жидкостей ............................................14
1.2. 
Гидростатическое давление и его свойства ............................................18
1.3. 
Дифференциальные уравнения равновесия жидкости 
(уравнения Эйлера) ....................................................................................21
1.4. 
Поверхности равного давления ................................................................22
1.5. 
Основное уравнение гидростатики ..........................................................24
1.6. 
Виды давления и приборы для его измерения .......................................26
1.7. 
Сила гидростатического давления жидкости на плоские 
поверхности ................................................................................................31
1.8. 
Сила гидростатического давления жидкости на криволинейные 
поверхности ................................................................................................34
1.9. 
Эпюры гидростатического давления. Гидростатический парадокс .....36
1.10. Закон Архимеда и равновесие плавающих тел ......................................38
1.11. Простейшие машины гидростатического действия ...............................40
Контрольные вопросы по теме «Гидростатика» ...........................................46
1.12. Виды и основные характеристики движения жидкости .......................47
1.13. Уравнение неразрывности потока............................................................53
1.14. Уравнение Бернулли. Энергетический и физический смысл 
и графическая интерпретация ..................................................................54
1.15. Виды гидравлических сопротивлений .....................................................60
1.16. Основное уравнение равномерного движения жидкости .....................61
1.17. Режимы движения жидкости. Число Рейнольдса ..................................62
1.18. Кавитация....................................................................................................65
1.19. Потери напора по длине канала ...............................................................66
1.20. Коэффициент гидравлического трения ...................................................67
1.21. Местные потери напора ............................................................................71
1.22. Общие потери напора при движении жидкости ....................................78
1.23. Истечение жидкости через отверстия. Классификация отверстий ......80
1.24. Истечение жидкости через малое отверстие при постоянном 
уровне ..........................................................................................................81
1.25. Истечение жидкости через малое отверстие при переменном 
уровне ..........................................................................................................84
1.26. Истечение жидкости через насадки. Классификация насадков ...........85
1.27. Гидравлические струи ...............................................................................89
1.28. Гидравлический расчет напорных трубопроводов. Классификация 
трубопроводов и основные расчетные зависимости .............................91
1.29. Расчет короткого трубопровода ...............................................................93
1.30. Расчет длинного трубопровода с последовательным соединением 
труб ..............................................................................................................95

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.31. Расчет длинного трубопровода с параллельным соединением 
труб ..............................................................................................................96
1.32. Расчет длинного трубопровода с равномерным путевым 
расходом......................................................................................................97
1.33. Гидравлический удар в напорных трубопроводах .................................98
1.34. Основы гидродинамического подобия ..................................................103
Контрольные вопросы по теме «Гидродинамика» ........................................108
2. Гидравлические машины...............................................................................110
2.1. 
Классификация гидравлических машин ................................................110
2.2. 
Классификация и основные рабочие параметры насосов ...................114
2.3. 
Динамические насосы. Насосы лопастные ...........................................119
2.4. 
Насосы трения ..........................................................................................137
2.5. 
Насосы центробежно-вихревые ..............................................................141
2.6. 
Объемные насосы ....................................................................................143
2.7. 
Сравнение и области применения насосов различных типов ............182
2.8. 
Классификация и основные параметры гидродвигателей ..................186
2.9. 
Гидродвигатели объемного типа ............................................................189
2.10. Гидродвигатели динамического действия ............................................210
2.11. Классификация, устройство и принцип действия вентиляторов .......222
2.12. Классификация, устройство и принцип действия компрессоров .......232
Контрольные вопросы по теме «Гидравлические машины» ........................245

РАЗДЕЛ 2. ОСНОВЫ ТЕПЛОТЕХНИКИ
3. Основы технической термодинамики .........................................................248
3.1. 
Основные понятия и определения технической термодинамики ......248
3.2. 
Теплоемкость. Термодинамические процессы. 
Законы термодинамики ...........................................................................254
3.3. 
Идеальные циклы поршневых двигателей внутреннего сгорания. 
Компрессоры ............................................................................................264
Контрольные вопросы по теме «Основы технической 
термодинамики» ................................................................................................277
4. Основы теории теплообмена .........................................................................278
4.1. 
Основы теории тепломассообмена ........................................................278
4.2. 
Теплопередача и теплообменные аппараты .........................................287
4.3. 
Теплоэнергетические установки ............................................................294
Контрольные вопросы по теме «Основы теории теплообмена» ...............311
5. Теплотехника в сельском хозяйстве ............................................................312
5.1. 
Использование теплоты в сельском хозяйстве .....................................312
5.2. 
Отопление, кондиционирование и вентиляция производственных 
и коммунально-бытовых зданий ............................................................317
Контрольные вопросы по теме «Теплотехника в сельском хозяйстве» ....325

Список использованной литературы ...............................................................326

-
, , . 
«» 
35.02.16 «» , , 
. 
«» 
. , . 
– , . 
– . , . . 

«» «» 

(hydor) – «» (aulos) – , . , . 


(, , , ), , , , . 
– , . : ; – (); – 
. , . , . 

5

. 
, 
. 
, , , 
, , , . . -, , , , . 

, 
, , – 
, , , . 


– , (, , , 
) : , 
. 
– 
, 
, 
, , , . 
. , , 
. 

, 
, , . 
. 
– 
, 
. , . : . 

6

, 
. 


, 
, , 
, , . , , 35.02.16 «». 
. 
. 
, , , . -. 
, . 

 




, , 
, . , , .  

, 
5000 , . , , , . , , , , -. 

7

. 
(287–212 . . .), . «» (250 . . .), , 
. 
. – 
, . 


(1452–1519 .). , , , . 
«» , , , , . , . 

1586 . (1548–1620 .) «
», . 1612 . (1564–1642 
.) «, , , ». 1628 . (1577–1644 .) . 1643 . (1608–1647 .) . 1663 . (1623–1662 .) . 1687 . (1643–1727 .) . . 


: (1711–1765 .), 
(1707–1783 .) (1700–1782 .), . 

.. 
, «» (1760 .), , . 

1755 . . «» 

.  

8

. 
, 

, , «», , . 

1738 . . 
«», , 
«» . . . 

1880 . .. (1834–1907 .) 
, . (1842–1912 .). .. (1836–1920 .). . 

.. (1847–1921 .) 
. , . 

.. (1884–1937 .) 
– . 

, , 
«, , » . (1791 .) «» .. (1836 .). 


(I ...), «» -, -(– ; , ), .  


, . . 
, , . 1700 . 

1681 . (1647–1714 .) 
, , .  

9

X. , . , 

. . – . 

1690 . 

, . , . . , , 
, . 

1763 . .. (1728–1766 .) 
1766 . , , , 
, 

, 

. , . 

-
. (1736–1819 .). 1769 . : 
, . 1782 . (), 
, 

-, 1788 . – . . 

1801 . . , 
. 1805 . . . 

1816 . . 
, --, (). 

1824 . (1796–1832 .) 
«, ». , 
«
», 

. 

 

10

, 
(«») , , , . 

. 10 , 
«» . , . «» , , – . 

1845–1853 . . , . , . , . 
(), . , . . . 

1855–1865 . 
() – , , , 
. , , 
. 
, – 
, 
, . , , 
, . XX – , . 

, 
, – – . . . 
1701 . .  

1750 . .. «
» . , .  


, , , . , .. 1828 . 1835 .  

11

.., «», , 

, . ... 100 . . , , . 
. , , . 
-, . , , () .  
(, , .) 
, . 
-(: , .). 
, 
. 
, , . 
, , 
.  
, 
, , . 
 
 

12