Гидравлика. Контрольные задания для студентов строительных специальностей всех форм обучения

Задание, дневник и программа производственной практики для студентов специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды»

Министерство высшего образования РФ Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет

Составители: Ухеев Г.Ж., Ханхунов Ю.М., Ямпилов С.С., Полякова Л.Е., Николаев Г.И., Бадмацыренов Б.В., Хараев Г.И.

ГИДРАВЛИКА Контрольные задания для студентов строительных специальностей всех форм обучения Составители:

Г.Ж. Ухеев Ю.М. Ханхунов С.С. Ямпилов Л.Е. Полякова Г.И. Николаев Б.В. Бадмацыренов Г.И. Хараев

Редактор Т.Ю. Артюнина Подписано в печать 02 г. Формат 60 х 84 1/16. Усл.п.л. , уч.-изд.л. Тираж 100 экз. С. Издательство ВСГТУ. Улан-Удэ, Ключевская, 40а. © ВСГТУ, 2002 г.

г.Улан-Удэ 2002

2 Контрольные задания для студентов дневной формы обучения специальностей "Теплогазоснабжение и вентиляция", "Промышленное и гражданское строительство" и "Производство строительных материалов и изделий" состоят из контрольных работ, включающих задачи по основным темам курса. Контрольные задания для студентов заочной формы обучения этих же специальностей включают контрольные работы и вопросы, касающиеся основных понятий, определений, зависимостей и расчетных формул. В контрольные работы включены задачи средней сложности, что позволяет студентам самим их решать, пользуясь любым учебником по курсу “Гидравлика и аэродинамика”, “Механика жидкости и газа” и “Гидравлика”, по этой причине справочных материалов не приводится. При решении задач необходимо пользоваться размерностями системы СИ, решения задач проводить полностью. Варианты контрольных работ выбираются по предпоследней цифре шифра, числовые значения - по последней. Таблица вариантов Последняя Задачи Вопросы цифра шифра 0 1,5,7,10,18,21,28 1,6,15,11,23,30 1 2,4,6,8,16,22,29 2,4,16,12,26,39 2 3,9,11,13,14,23,30 3,10,17,22,30,40 3 5,6,12,17,18,24,31 4,1,18,11,24,34 4 4,7,11,15,19,25,32 5,2,19,12,31,38 5 1,3,8,12,20,27,33 6,3,20,16,27,35 6 2,5,9,13,19,28,34 7,11,17,1,29,37 7 4,7,10,13,15,22,30 8,12,20,4,25,33 8 3,6,14,17,20,28,34 9,13,21,6,26,32 9 1,6,9,14,18,27,32 10,14,22,5,28,36

3 Задача № 1 Закрытый резервуар А, заполненный жидкостью Ж, снабжен ртутным манометром и мановаккуметром М. Определить показание мановакууметра Рм, если глубина подключения ртутного манометра Н, разность уровней ртути h. Удельный вес ртути γ=133,416 кН/м3.

Рис.1 Вариант № 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ж Вода Масло И-12 Нефть Баку (легкая) Мазут Глицерин Спирт мет. Дихлорэтан Хлороформ Масло АМГ Керосин

Н (м) 1,2 1,0 2,0 2,5 1,5 1,7 1,8 2,1 1,5 1,4

Таблица 1 h(м) а(м) 0,15 0,5 0,12 0,4 0,2 0,25 0,1 0,08 -0,2 -0,1 -0,08 -0,15 -0,05

0,15 0,3 О,5 0,3 0,2 0,1 0,25

5

4 Задача № 2 Определить разность давлений РА и РВ в трубах, заполненных жидкостью с удельным весом γ, если показание ртутного дифференциального манометра h. Удельный вес ртути γ=133,416 кН/м3.

Задача № 3 Закрытый резервуар А, заполненный жидкостью Ж на глубину Н снабжен ртутным вакууметром и пьезометром. Определить давление Р0 над свободной поверхностью в резервуаре и разность уровней ртути в вакууметре h1, если высота поднятия жидкости в пьезометре h. Удельный вес ртути γ=133,416 кН/м3.

Рис.2 Таблица2 Вариант № 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ж Масло И-20 Спирт этиловый Глицерин Мазут Масло трансформаторное Ацетон Толуол Углерод 4-х хлористый Керосин Хлороформ

h(м) 0,2 0,15 0,1 0,3 0,7 -0,2 -0,15 -0,1 -0,3 -0,7

Рис.3 Таблица 3 Вариант № Ж 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Спирт метил. Бензол Масло АМГ-10 Керосин Нефть Баку (тяжелая) Мазут Ацетон Масло турбинное Толуол Масло И-50

H (м)

H (м)

2,5 3 4 3 1

1 1,5 2 2,5 0,7

0,5 0,8 0,9

0,3 0,6 0,5

1 2

0,4 1

6 Задача № 4 Закрытый резервуар А, заполненный жидкостью Ж, снабжен ртутным вакууметром и пьезометром. Определить давление р0 над свободной поверхностью в резервуаре и высоту поднятия жидкости в пьезометре h, если глубина жидкости в резервуаре Н, а разность уровней ртути в вакууметре h1.Удельный вес ртути γ=133,416 кН/м3.

7 Задача № 5 Определить давление p2, создаваемое масляным насосом в системе гидравлического подъемника при подъеме задвижки на трубопроводе. Избыточное давление жидкости Ж в трубопроводе р1. Диаметр задвижки D, диаметры гидравлического цилиндра d и штока dш. Вес задвижки и подвижных частей G, коэффициент трения задвижки в направляющих поверхностях f. Трением в цилиндре пренебречь.

Рис.4 Таблица 4 Вариант № Ж 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Бензин Бензол Ацетон Дихлорэтан Толуол Масло И-20 Керосин Глицерин Спирт этил. Вода

Н (м) 2,5 3 4 3 1 0,5 0,8 0,9 1 2

h1 (м) 0,12 0,10 0,2 0,35 0,15 -0,12 -0,10 -0,2 -0,25 -0,15

Рис.5 Вариант № 1 0 1 2 3

р1,тех.ат Ж

2 1 1,25 1,3 1,5

D(м)

3 вода керосин спирт мет. мазут

4 0,5 0,4 0,3 0,5

d(м)

5 0,3 0,25 0,2 0,25

Таблица 5 dш(м) f

6 0,1 0,075 0,05 0,1

7 0,5 0,5 0,5 0,5

8 1 4

2 2

5 6 7 8 9

2,25 1,5 1,25 1 1,15

3 масло трансс масло турб. спирт этил. спирт проп. бензин вода

4 0,6

5 0,4

6 0,15

7 0,5

0,5 0,3 0,4 0,3 0,2

0,3 0,2 0,2 0,15 0,1

0,15 0,1 0,075 0,075 0,05

0,4 0,4 0,4 0,4 0,4

1 2 3 4 5 6 7 8 9

2 2,5 4 5 3,5 10 7,5 5 3

3 0,25 0,3 0,5 0,4 0,75 0,5 0,4 0,2

4 0,12 0,15 0,25 0,2 0,3 0,25 0,2 0,1

5 Нефть Баку Масло И-12 Масло И-20 Масло И-30 Ацетон Мазут Бензол Бензин

Задача № 6 Определить высоту h, на которую может поднять жидкость Ж прямодействующий паровой поршневой насос, если манометрическое давление в паровом цилиндре рм , диаметры d1 и d2 . Задача № 7 Какую силу Р вдоль штока диаметром d может создать гидравлический цилиндр диаметром D, если избыточное давление слева р1, а справа р2. Силу трения, теряемую в сальнике, принять равной 10% от силы Р1 .

Рис.6 Таблица 6 ВаРм риант ,тех.ат № 1 2 0 1,5 1 2

d1(м) 3 0,1 0,2

d2(м) 9

4 0,05 0,1

Ж 5 Глицерин Вода

Рис.7 10

11

Вариант Ж D(м) № 0 Спирт 0,1 этил. 1 Спирт 0,2 мет. 2 Керосин 0,15 3 Толуол 0,24 4 Бензин 0,32 5 Глицерин 0,4 6 Нефть 0,8 7 Масло 0,2 АМГ 8 Мас.верет. 0,1 9 Ацетон 0,4

d(м) 0,025

Таблица 7 р1 р2 ,тех.ат ,тех.ат 1 0,5

0,05

2

1

0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 0,05

3 4 5 1,5 1,75 2,25

1,5 2 3 1 1 2

0,025 0,1

3,5 4,5

3 2

Задача № 8 Какое давление р1 надо подвести к гидравлическому цилиндру, чтобы поршень создал силу Р? Избыточное давление с правой стороны поршня р2, диаметр поршня D, а штока d. Силу трения, теряемую в сальнике,принять равной 10% от силы Р.

.

Рис.8

Вариант Ж Р ,кН № 0 Спирт 1 этил. 1 Спирт 2 мет. 2 Керосин 2,5 3 Толуол 3 4 Бензин 4,5 5 Глицерин 5 6 Нефть 7 7 Масло 4 АМГ 8 Мас.верет. 5 9 Ацетон 3

р2 ,тех.ат 0,5

D(м)

Таблица 8 d(м)

0,1

0,025

1

0,2

0,05

1,5 2 3 1 1 2

0,15 0,24 0,32 0,4 0,8 0,2

0,04 0,06 0,08 0,1 0,2 0,05

3 2

0,1 0,4

0,025 0,1

13

12 1 6 7 8 9

Задача № 9 Определить давление р, получаемое в гидравлическом мультипликаторе, если под поршень диаметром D подводится жидкость Ж при манометрическом давлении рм. Диаметр скалки d.Трением в уплотнениях пренебречь.

2 Ацетон Мазут Бензол Бензин

3 10 7,5 5 3

4 1 0,2 0,1 0,5

5 0,2 0,05 0,025 0,1

Задача № 10 Прямоугольный резервуар разделен промежуточной стенкой на два отсека. Глубина жидкости Ж1 в первом отсеке Н1, а во втором находится жидкость Ж2 глубиной Н2. Ширина промежуточной стенки b. Определить силы суммарного давления Р1 и Р2, действующие слева и справа на промежуточную стенку, точки их приложения (центы давлений), а также величину равнодействующей и точку ее приложения. Построить эпюры давлений и результирующую эпюру.

Рис.9

Вариант № 1 0 1 2 3 4 5

Ж 2 Глицерин Вода Нефть Баку Масло И-12 Масло И-20 Масло И-30

Рм ,тех.ат 3 1,5 2 2,5 4 5 3,5

D(м) 4 0,05 0,1 0,1 0,12 0,16 0,4

Таблица 9 d(м) 5 0,025 0,05 0,04 0,06 0,08 0,1

Рис.10

15

14 Вариант № 0 1 2 3 4

Ж1

Ж2

вода керосин спирт мет. мазут

Ацетон Вода Вода Масло И-20 Масло веретенноеАУ Масло трансформат. Масло турбинное Мазут

8

масло транс. масло турб. спирт этил. спирт проп. бензин

9

вода

5 6 7

Нефть Бакинская Бензин

Таблица 10 Н1(м) Н2(м) b(м) 1,8 1,5 2 2,5

1,2 1 1,5 1.6

1 0,6 1 1

1

0,25

0,3

2,3

1,3

1,1

2,1

1,5

1

3

2

1

2

1,2

0,5

1,4

0,7

0,5

Задача № 11 Определить силу суммарного давления жидкости Ж на круглую крышку люка диаметром d, закрывающую отверстие на наклонной плоской стенке. Угол наклона стенки α. Длина l. Найти центр давления силы и построить эпюру давления жидкости на крышку люка.

Рис.11

Вариант № 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ж вода керосин спирт мет. мазут масло трансс масло турб. спирт этил. спирт проп. бензин вода

d(м)

Таблица 11 l(м)

α

0,5 0,4 0,3 0,5 0,6

30 30 30 30 45

1 1 1 2 2

0,5

45

2,5

0,3

45

2,5

0,4

60

3

0,3 0,2

60 60

3 4

17

16 Задача № 12 Труба квадратного сечения со стороной а для выпуска жидкости Ж из открытого резервуара закрывается откидным плоским клапаном, расположенным под углом α к горизонту. Определить усилие Q, которое нужно приложить к тросу, чтобы открыть клапан, если ось трубы находится на глубине H от уровня жидкости. Построить эпюру давления жидкости на клапан.

1 5 6 7 8 9

2 масло турб. спирт этил. спирт проп. бензин вода

3 1,4

4 45

5 2,5

1,6

45

1,5

1,5

60

1,5

0,75 0,8

60 60

3 3,5

Задача № 13 Квадратное отверстие со стороной В в вертикальной стенке резервуара закрыто плоским щитом. Щит закрывается грузом G на плече r. Определить величину груза G, необходимую для удержания глубины жидкости Ж в резервуаре Н. Построить эпюру гидростатического давления на щит. Рис.12

Вариант № 1 0 1 2 3 4

Ж

а(м) 2

вода керосин спирт мет. мазут масло трансс

3 0,2 0,5 0,4 1 1,2

Таблица 12 Н(м)

α 4 30 30 30 30 45

5 1 1 2 2 2,5

Рис.13

19

18

Вариант Ж № 0 Вода 1 Масло И12 2 Нефть Баку (легкая) 3 Мазут 4 Глицерин 5 Спирт мет. 6 Дихлорэтан 7 Хлороформ 8 Масло АМГ 9 Керосин

В(м) r(м)

Таблица13 H(м) h(м)

0,2 0,5

1 1,5

0,4 1

0,01 0,2

0,4

2

0,8

0,1

1 1,2 1,4 1,6 1,5 0,75

2,5 0,7 0,3 0,6 0,5 0,4

2 2,4 2,8 3 3 1,5

0,3 0,6 0,6 0,3 0,5 0,25

0,8

1

1,5

0,25

Задача № 14 К дну резервуара присоединен U-образный манометр, один конец которого открыт и сообщается с атмосферой. В резервуар нагнетается жидкость Ж. Считая, что в начальный момент давление в резервуаре было атмосферным, определить высоту столба жидкости h в резервуаре, если ртуть в левой трубке манометра поднялась на высоту z, по сравнению с первоначальным положением, а в правой опустилась на ту же величину z. Высота резервуара Н. Процесс считать изотермическим. Атмосферное давление принять равным Ратм = 9,81*104 Па.

Рис.14

Таблица 14 H(м) z(м) Вариант Ж № 0 Вода 0,4 1 Масло И1 12 2 Нефть Баку 0,8 (легкая) 3 Мазут 2 4 Глицерин 2,4 5 Спирт мет. 2,8 6 Дихлорэтан 3 7 Хлороформ 3 8 Масло 1,5 АМГ 9 Керосин 1,5

0,1 0,2 0,1 0,5 0,6 0,7 0,7 0,7 0.3 0,3

20

21

Задача № 15 В цилиндрический сосуд диаметром D и высотой Н налита жидкость Ж. Глубина воды hн. Будет ли выплескиваться жидкость, если сосуд будет вращаться с постоянной угловой скоростью ω ? На каком расстоянии z0 от дна сосуда будет находиться наинизшая точка свободной поверхности?

Вариант № 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ж Спирт этил. Спирт мет. Керосин Толуол Бензин Глицерин Нефть Масло АМГ Мас.верет. Ацетон

D (м)

H(м)

1,2

2

Таблица 15 ω (сек-1 ) 1,7 1,5

1,0

2

1,8

1,5

2,0 2,5 1,5 1,7 1,8 2,1

3 4 3 3,5 4 3

2,6 3,5 2,8 3,4 3,3 2,8

1,5 2 2 2 4 4

1,5 1,4

3 2,5

2,75 2,2

6 6

hн(м)

Задача № 16 Труба диаметром D соединена с трубой диаметром d. Высота столба жидкости h. В трубах имеются поршни. Какое усилие Р2 нужно приложить на поршни А и В, чтобы система находилась в равновесии, если на поршень С действует сила Р1.

Рис.15

h (м)

P1(кН)

0,2 0,5 0,4 1 1,2

1 2 2 4 5

50 50 60 60 70

2,8

1,4

6

70

6

3

1,6

7

80

7

3

1,5

7

80

8 9

1,5 1,5

0,75 0,8

4 4

90 90

Вариант № 0 1 2 3 4

D(м) 0,4 1 0,8 2 2,4

5

d(м)

Таблица 16 Ж вода керосин спирт мет. мазут масло транс. масло турб. спирт этил. спирт проп. бензин вода

23

22 1 3 4 5

Задача №17 Определить силу давления жидкостей Ж1 и Ж2 на плоскую прямоугольную стенку и определить центр давления. Глубина жидкости Ж1 – h1, глубина жидкости Ж2 – h2.Размеры стенки Н*b.

6 7 8 9

2 Толуол Бензин Глицерин

3 Глицерин Хлороформ Углерод 4-х хлористый Нефть Спирт этиловый Масло Спирт АМГ пропиловый Мас.верет. Спирт метиловый Ацетон Ртуть

4 3,5 2,8 3,4

5 1,6 1,4 1,7

6 4 3 4

7 3 2 3

3,3

1,5

4

3

2,8

1,4

3

4

2,75

2,75

3

5

2,2

3

4

6

Задача № 18 В сосуд налиты жидкости Ж1, Ж2, Ж3. Жидкости считаем несмешивающимися. Высота слоев h1,h2,h3. Построить эпюру манометрического давления и вычислить манометрическое давление на дно сосуда. Определить силу давления на боковую стенку сосуда, если ее ширина b. Расчет провести графоаналитическим методом.

Рис.16 Вариант Ж1 № 1 2 0 Спирт этил. 1 Спирт мет. 2 Керосин

Таблица 17 h1(м) h2(м) H(м) B(м)

Ж2 3 Вода

4 1,7

5

6

1

2

7 1,8

Дихлорэтан

1,8

1

2

1,8

Ртуть

2,6

1,3

3

2

Рис.17

25

24

В ар . № 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Ж1

Ж2

Вода Ацетон Дихлорэтан Вода Ртуть Вода Глицерин

Масло И-20 Хлороформ Масло веретенноеАУ Углерод 4- Масло х трансфорхлористый мат. Спирт Масло этиловый турбинное Спирт Мазут пропиловый Спирт Нефть метиловый Бакинская Ртуть Бензин

Ж3

h1 (м)

Бензин Бензол Масло И-12 Хлороформ Ацетон

0,3 0,4 0,5

Таблица 18 h2 h3 (м) (м) 0,5 0,6 0,7

1 1 1,2

b (м) 1 1 1

0,7

1

1,5

2

1

1,2

1,6

2

Толуол

1,2

1,4

1,8

2

Керосин Нефть Баку (легкая) Масло АМГ вода

1,3

1,6

2

3

1,5

1,8

2,5

3

1,8

2

2,5

4

2

2,3

3

4

Задача 19 Горизонтальный цилиндрический резервуар, закрытый полусферическими днищами, заполнен жидкостью Ж. Длина цилиндрической части резервуара L, диаметр D. Манометр М показывает манометрическое давление рм. Темпе-

ратура жидкости 200С. Определить силы, разрывающие резервуар по сечениям: 1-1, 2-2, 3-3. Данные для решения задачи в соответствии с вариантом задания выбрать из табл.1. Рис.18 Вари ант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Жидкость Вода пресная Керосин Т-1 Известковый раствор Бензин авиационный Дизельное топливо Керосин Т-2 Нефть Баку, тяжелая Битум Вода пресная Цементный раствор

D, м 1.00 1.50 2.50 2.00 2.50 2.00 1.50 3.00 2.50 1.75

Таблица 19 L, рм, м кПа 1.50 2.50 3.50 3.30 4.00 3.50 2.00 4.50 3.70 4.00

15.0 0.00 45.0 21.0 27.5 0.00 34.2 26.7 18.0 20.0

Задача 20 Определить силу давления на коническую крышку горизонтального цилиндрического сосуда диаметром D, заполненного жидкостью Ж (рис.2). Показания манометра в точек его присоединения - Рм. Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления.

27

26

Задача 21 Для учета количества воды в трубопроводе диаметром d1 устроен водомер Вентури с диаметром цилиндрической вставки d2. Пьезометрические трубки позволяют отсчитывать разность пьезометрических высот h. Определить проходящий расход воды Q, зная d1,d2 и h. Таблица 21 Вариант d1, мм d2, мм h, мм 1 100 50 1200 2 200 100 800 3 120 60 750 4 80 40 860 5 150 80 920 6 200 120 480 7 150 70 560 8 100 60 720 9 80 60 840 10 200 120 900

Рис.19

Вариант 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Жидкость, Ж Нефть Керосин Вода Битум Известковый раствор Цементный раствор Раствор глины Вода Битум Битум

Рм, атм. 5(изб.) 4(абс.) 3(абс.) 8(изб.) 4(изб.) 2(абс.) 6(изб.) 4(изб.) 7(абс.) 6(абс.)

Таблица 20 D, мм а, мм 1000 700 1500 90 2000 1200 2500 1500 2000 1200 1500 900 1000 700 1500 1000 2000 1300 2500 1500

Рис. 20

29

28 Задача 22 Определить расход воды Q с помощью водомера Вентури при D и d. Разность показаний U-образного ртутного манометра hрт. Коэффициент =1.0.

α

1 5 6 7 8 9 10

2 45 50 60 65 70 75

3 20 25 30 35 35 40

4 550 450 600 550 600 500

5 0,965 0,97 0,98 0,975 0,965 0,985

Задача 23 Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода переменного сечения, присоединенного к резервуару. Решить задачу без учета сопротивлений.

Рис.21 Таблица 22 Вариант

D, мм

d, мм

hрт

μ

1 1 2 3 4

2 25 30 35 40

3 8 10 15 15

4 300 350 400 500

5 0,96 0,965 0,97 0,975

Рис. 22

30

31

Задача 24 Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода переменного сечения, присоединенного к резервуару. На поверхности резервуара Рм>Ра, причем d1>d3>d4>d2 и d4=d5.Решить задачу без учета сопротивлений.

Рис. 24

Рис. 23

Задача 26 Построить напорную и пьезометрическую линии с учетом гидравлических сопротивлений для горизонтального трубопровода, состоящего из двух участков и соединяющего два резервуара.

Задача 25 Построить напорную и пьезометрическую линии с учетом гидравлических сопротивлений для расположенного горизонтально трубопровода, состоящего из двух участков. Посередине второго участка расположен вентиль.

Рис.25

33

32 Задача 27 Из большого открытого резервуара А, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости, по трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, жидкость Ж при температуре 200С течет в резервуар Б. Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н. Длина труб l и l2, а их диаметры d и d1. Определить расход жидкости, протекающей по трубопроводу. В расчетах принять, что местные потери напора составляют 15% от потерь по длине. Данные для решения задачи выбрать из табл.5 согласно варианту.

Рис.26 Задача 28 Определить расход жидкости Ж, протекающей по трубопроводу в пункты 1 и 2, если напор Н в резервуаре постоянный. Длины отдельных частей трубопровода равны l, l1, l2, а диаметры d, d1, d2. Температура жидкости 200С. Местные потери напора в расчетах не учитывать. Данные для решения задачи выбрать из табл.5.

Рис.27 Ва- Материал и Жидкость Ж ри- хар-ка трубоант провода 1 Чугун, новый Глицерин 2 Сталь нержаБензин веющая авиацион. 3 Алюминий Керосин Т-2 4 Чугун, старый Вода пресная 5 Медь Керосин Т-1 6 Сталь цинко- Керосин Т-2 ванная 7 Алюминиевый Масло инсплав дустриальное 20 8 Сталь сварная Вода пресная 9 Медь Керосин Т-1 10 Сталь Вода

Н, м

l=l1 м

Таблица 23 l2 d d=d1 м мм мм

6,80 6,80 8,2 70 7,20 9,20 11 50

50 40

8,00 10,0 9,8 60 6,80 12,0 13,1 40

40 32

9,20 8,90 7,8 50 7,60 8,20 9,0 60

40 50

9,80 7,10 7,4 70

50

6,30 13,0 10

40

32

8,20 7,80 8,2 50 9,00 8,00 7,0 40

40 40

35

34 Задача 29 Определить потери напора при движении воды в трубе диаметром d и длиной l, если расход равен Q, температура воды Т. Значение эквивалентной шероховатости трубы Кэ взять из справочника. Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

d, мм

l, м

Q, л/с

Т, 0 С

Таблица 24 Материал и характеристика трубопровода

200 50 25 100 50 25 100 25 100 50

800 1000 1500 2500 2000 3000 1200 1600 1800 2800

50 196 0.51 7.6 1.76 0.48 8.2 0.43 9.0 1.9

10 15 20 25 30 25 20 15 10 4

Стальная, новая Стальная, старая Стальная, сварная Медная труба Алюминиевая Асбоцементная Чугунная, старая Оцинкованная, новая Стальная бесшовная Стальная, сварная

Задача 30 Вода расходом Q1, движется к сечениям 3 и 4. Расход воды в сечении 3 Q3. Даны диаметры труб d1, d2, d3. Давление в сечении 1 - Р1. Определить давления в сечениях 3 и 4,

ξ ξ ξ

если 1, 2, 3 коэффициенты местных сопротивлений, а эквивалентная шероховатость Кэ. Температура воды Т=300С .

Рис.28

Вариант Q1, Q3, d1, d2, м3/c м3/c м м

d3, м

1 1

2 3 4 5 6 -1 10 0.02 0.1 0.05 0.05

2

P1, Па 7 106

Таблица 25 Kэ, м

ξ ξ ξ 1

2

3

8 1

9 2

10 3

11 10-

10-1 0.02 0.2 0.15 0.04 2*106

4

5

6

10-

3

10-1 0.02 0.3 0.2

0.1 4*106

6

7

8

10-

4

0.5

0.1

0.4 0.25 0.1 6*106

9

10

11

10-

5

0.5

0.15 0.1 0.06 0.15 8*106

12

13

14

10-

4 5 4 5 4

37

36 1 6

2 3 4 5 0.5 0.002 0.2 0.1

7

0.01 0.002 0.3 0.1

8

0.01 0.002 0.4 0.2

9

0.01 0.03 0.5 0.3

10

0.1

0.01 0.4 0.3

6 0.1

7 106 6

0.1 2*10

6

0.1 4*10 0.2 6*10

6 6

0.2 2*10

8 15

9 16

10 17

11 10-

18

19

20

10-

21

22

23

10-

24

25

26

10-

27

28

29

10-

Примечание: В задаче сделать расчет для сечений 1-2-3, в задаче сделать расчет для сечений 1-2-4.

4 5 4 5

1 4 5 6 7 8 9 10

2 4 5 6 7 8 9 10

3 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2 0,1 0,2

4 4 5 6 7 8 9 10

5 2*106 2*106 4*106 4*106 6*106 6*106 8*106

6 4 5 6 7 8 9 10

7 13 14 15 16 17 18 19

ξ ξ ξ

Таблица 26 Вар l, иант м 1 1 2 3

2 1 2 3

d, м 3 0,1 0,2 0,1

U, м/с 4 1 2 3

P, Па 5 106 106 106

ξ 6 1 2 3

1

ξ 7 10 11 12

2

ξ 8 10 9 8

Kэ, м 3

9 10-5 10-4 10-4

9 10-5 10-4 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3

4

Задача 32 Определить потери удельной энергии в круглой трубе. Диаметр трубы d, длина l, расход воды Q, эквивалентная шероховатость Кэ, температура воды Т0С.

Задача 31 Труба длиной l, диаметром d. На ней установлено три местных сопротивления 1, 2, 3. Вода движется по трубе со скоростью U. Эквивалентная шероховатость трубы Кэ, температура воды Т0С. Давление в начале трубы Р. Определить давление в конце трубы.

8 7 6 5 4 3 2 3

Вариант 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

l, м 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9

d, мм 0,07 0.1 0.05 0.08 0.06 0.04 0.08 0.06 0.05 0.12

Q, м/с 0,03 0.1 0.08 0.08 0.05 0.06 0.08 0.1 0.06 0.09

T, 0 С 20 20 30 40 50 60 50 40 30 20

Таблица 27 Kэ, м 10-4 10-4 10-5 10-4 10-5 10-4 10-5 10-4 10-5 10-4

38

39

Задача 33 При движении жидкости из резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе диаметром d и длиной 2l уровень в пьезометре, установленном посередине длины трубы, равен h (рис. 12). Определить расход Q и коэффициент гидравли-

ческого трения трубы λ ,если статический напор в баке и равен Н. Построить пьезометрический и напорную линии. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.

Рис.30

Рис.29 Вариант 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

Задача 34 В бак, разделенный перегородкой на два отсека, подается жидкость Ж в количестве Q. Температура жидкости 200С. В перегородке бака имеется цилиндрическая насадка, диаметр которой d, а длина l=3d. Жидкость из второго отсека через отверстие диаметром d1, поступает наружу, в атмосферу. Определить высоты Н1 и Н2 уровней жидкости.

Н, м 10 10 7 8 7 9 10 9 8 7

h, м 4.5 4.5 3 3.5 3 4 4.5 4 3.5 3

l,, м 4.6 4.5 3 6 4 4 5.2 6.7 465 2

Таблица 28 d, мм 300 30 30 50 40 30 35 50 40 20

Вариант 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Жидкость Керосин Вода Керосин Вода Керосин Вода Керосин Вода Керосин Вода

Q, л/с 1,5 1.9 2.2 2.4 2.7 3.1 3.4 2.9 3.2 3.5

d, мм 25 32 40 32 45 40 40 25 25 40

Таблица 29 d1, мм 20 25 32 25 40 32 32 20 20 35

40 Контрольные вопросы. 1. Что такое вязкость жидкости и что она характеризует? 2. В чем состоит закон вязкости Ньютона? 3. Какая связь существует между кинетическим и динамическим коэффициентами вязкости и какова их размерность? 4. Что такое пьезометрическая высота? 5. Что называется гидростатическим давлением? Укажите его основные свойства? 6. Как определяется суммарное давление жидкости на криволинейные стенки? 7. Что такое центр давления? 8. В чем состоит закон Паскаля? 9. В каких единицах и каким прибором измеряется гидростатическое давление? 10. Практическое применение основного уравнения гидростатики. 11. Что такое равномерное и неравномерное движение? 12. В чем состоит принцип работы водомера Вентури? 13. Что такое гидравлический радиус, гидравлический уклон? 14. Какие существуют ограничения для применения уравнения Бернулли? 15. Что такое равномерное и неравномерное движение? 16. Что такое живое сечение потока? Средняя скорость? Расход жидкости? 17. Какое соотношение существует между гидравлическим радиусом и диаметром трубы? 18. Какое движение называют ламинарным, турбулентным? 19. Что такое число Рейнольдса, в чем его физический смысл и практическое значение? 20. Как определяются потери напора на трение при ламинарном движении? 21. Что такое относительная и абсолютная шероховатости? 22. Какие трубы называются гидравлическими гладкими? 23. Что такое квадратичная область сопротивления?

41 24. Что такое местные сопротивления? По какой формуле находят потери напора на местные сопротивления? 25. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном движении? 26. Как выражаются потери напора при внезапном расширении потока? 27. График Никурадзе. 28. Формула Жези и ее применение. 29. Какими признаками характеризуется отверстие в тонкой стенке? 30. Что такое коэффициент сжатия струи? 31. Какое влияние оказывает напор на величину коэффициента расхода при истечении через цилиндрические насадки? 32. Какие факторы влияют на высоту и дальность полета вытекающей из насоса струи? 33. Ветровая нагрузка на здания, распределение нагрузок по поверхности. 34. Фильтрация жидкости через пористые среды. 35. Скорость витания, ее роль в гидротранспорте. 36. Как найти повышение давления в трубе при внезапном закрытии задвижки? 37. Как определяются скорость и расход при фильтрации? 38. Составляющие и природа лобового сопротивления. 39. Явление гидроудара, формула Жуковского. 40. Особенности истечения газов через отверстия.

42 Литература 1. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и аэродинамика. М.: Стройиздат 1975. 2. Альтшуль А.Д. Примеры расчетов по гидравлике. М.: Стройиздат, 1976. 3. Богомолов А.И. Константинов Н.М. Примеры гидравлических расчетов. М.: Автотрансиздат, 1962. 4. Юшкин В.В. Гидравлика и гидравлические машины. Харьков, издательство 5. Андреевская А.В., Кременецкий Н.Н., Панова М.В. Задачник по гидравлике. М.; Энергия, 1970.