Гидравлика, водоснабжение и гидротранспорт

РМ.МСХ.6

Решение задач по гидравлике

Задачи можно купить или заказать новые обратившись по e-mail (skype)

Задача 5

Определить высоту подъема жидкости в пьезометре h_х, если высота столба ртути в трубке дифманометра h₁, а точка А расположена на глубине h₂ от свободной поверхности (рис. 1.5). Атмосферное давление p_атм = 98,1 кПа, удельный вес воды γ_в = 9,81 кН/м³.

Дано: h₁ = 0,4 м, h₂ = 6,8 м.

Стоимость: 100 руб.

Задача 7

Определить разность показаний ртутного дифманометра h_x, составив уравнение равновесия относительно плоскости равного давления. Дифманометр подключен к двум закрытым резервуарам с водой (рис. 1.7), давление в резервуаре А равно p_А, а в резервуаре В – p_В. Удельный вес воды γ_в = 9,81 кН/м³, удельный вес ртути γ_р = 133,4 кН/м³.

Дано: p_А = 190 кПа, p_В = 160 кПа.

Стоимость: 100 руб.

Задача 10

Резервуары А и В частично заполнены водой и газом (рис. 1.10). Определить избыточное давление газа на поверхности воды закрытого резервуара В, если избыточное давление на поверхности воды в закрытом резервуаре А равно p_А, разность уровней ртути в двухколенном дифманометре h, мениск ртути в левой трубке манометра ниже уровня воды на величину h₁, в правой трубке – h₃ = 0,25h₁, высота подъема ртути в правой трубке манометра h₂. Пространство между уровнями ртути в манометре заполнено этиловым спиртом. Удельный вес ртути γ_р = 133,4 кН/м³, воды γ_в = 9,81 кН/м³, этилового спирта γ_с = 7,74 кН/м³.

Дано: h = 0,2 м, h₁ = 0,7 м, h₂ = 0,4 м, p_А = 85 кПа.

 

Стоимость: 100 руб.

Задача 11

Определить сжимающее усилие P₁ гидравлического пресса с диаметрами поршней D и d (рис. 2.1), используемого для получения виноградного сока, если к малому поршню приложена сила P.

Дано: D = 340 мм, d = 15 мм, P = 0,196 кН.

Стоимость: 100 руб.

Задача 15        

Два сообщающихся цилиндра наполнены жидкостью (рис. 2.5). В меньший цилиндр диаметром  d  заключен поршень весом G. На какой высоте H установится уровень жидкости в большом цилиндре, когда вся система придет в равновесие (трением пренебречь)? Удельный вес жидкости γ  = 9,81 кН/м³.

Дано: d  = 200 мм, G = 0,10 кН.

Стоимость: 100 руб.

Задача 16

Определить давление пара p в цилиндре поршневого парового насоса (рис. 2.6), необходимое для подачи воды на высоту H = 60 м, если диаметры цилиндров D и d.

Дано: D = 300 мм, d = 150 мм.

Стоимость: 120 руб.

Задача 18

Для накопления энергии используется грузовой гидравлический аккумулятор (рис. 2.8), вес плунжера которого равен G, диаметр – D. Определить запасаемую аккумулятором энергию при ходе плунжера H = 6 м.

Дано: D = 300 мм, G = 196,2 кН.

Стоимость: 100 руб.

Задача 29

Для создания подпора в реке применяется плотина Шануана (рис. 3.9), представляющая собой плоский прямоугольный щит, который может вращаться вокруг горизонтальной оси О. Угол наклона щита α, глубина воды перед щитом h₁, а за щитом –  h₂. Определить положение оси вращения щита (х₀), при котором в случае увеличения верхнего уровня воды выше плотины, щит опрокидывался бы под ее давлением.

Дано: h₁ = 2 м, h₂ = 0,4 м, α = 60°.

Стоимость: 150 руб.

Задача 30

Ирригационный канал перегораживается плоским квадратным наклонным щитом шириной a (рис. 3.10). Угол наклона щита α, глубина воды перед щитом h₁, a за ним – h₂, вес щита G = 20 кН. Определить, пренебрегая трением в шарнире, начальную силу тяги T, которую необходимо приложить для подъема щита.

Дано: h₁ = 2 м, h₂ = 0,8 м, a = 4 м, α = 60°.

Стоимость: 210 руб.

Задача 31

От пункта А (рис. 4.1) проложена водопроводная сеть с последовательным и параллельным соединением стальных бывших в эксплуатации трубопроводов, на которой расположены два водоема на разных отметках с постоянной разницей уровней H. Вода подается из одного водоема в другой посредством сифона, выполненного из стального трубопровода диаметром d. От нижнего водоема отходит стальной трубопровод, заканчивающий задвижкой. На последнем участке последовательного соединения трубопроводов имеется равномерно распределенный путевой объемный расход q.

Требуется:

1. Определить объемный расход в сифоне с углами поворота α и β.

2. Определить распределение объемного расхода воды Q₁ в параллельных ветвях водопровода.

3. Определить потери напора по длине трубопровода на участках последовательного соединения, если объемный расход в конце трубопровода Q₂.

4. Определить повышение давления Δp в трубопроводе длиной L и диаметром d при внезапном закрытии задвижки.

Стоимость: 240 руб.

Задача 39

Два хранилища с керосином сообщаются со стальным сифоном, имеющим длину L и диаметр d (рис. 4.9). Отметки уровней керосина в хранилищах отличаются на величину Н. От нижнего хранилища отходит стальная труба диаметром d с задвижкой и толщиной стенок е. От пункта А отходят стальные трубопроводы с последовательным и параллельным соединением, имеющие объемные расходы соответственно Q₂ и Q₁. На втором участке последовательного соединения производится равномерная путевая раздача воды q.

Требуется:

1. Определить объемный расход в сифоне при заданном диаметре.
2. Определить потери напора на участках с последовательным соединением.
3. Определить, при какой начальной скорости V₀ движения керосина в стальном трубопроводе давление при мгновенном закрытии задвижки достигает величины р, если перед закрытием задвижки в трубопроводе – давление р₀.
4. Определить распределение расхода в параллельных ветвях трубопровода.

Дано: d = 150 мм, L = 200 м, Q₁×10^-3 = 10 м³/с, Q₂×10^-3 = 8 м³/с, q×10^-2 =3 л/с, α = 45°, β = 90°, Н = 0,8 м, р_о× 10⁵ = 5 Па, р × 10⁶ = 2 Па, е = 6 мм.

Стоимость: 210 руб.

Задача 41

Из открытого резервуара при постоянном напоре H₁ вытекает вода с одной стороны в атмосферу по короткому трубопроводу диаметром d₁ и длиной l₁ с диффузором на конце, площадь живого сечения которого за расширением ω₂ = 2ω₁ с другой стороны через затопленный внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) диаметром d_н и длиной l_н = 5d₁ в другой резервуар. Разность уровней в резервуарах Н. Температура воды t = 50 °С.

Определить:

1. Скорость истечения υ₂ и расход воды по короткому трубопроводу Q₂, если коэффициент сопротивления задвижки ξ_з = 2,5, диффузора ξ_диф = 0,9. Коэффициент гидравлического трения определить по заданной шероховатости стенок трубы Δ = 1 мм.
2. Расход через насадок диаметром d_н и длиной l_н, если коэффициент расхода насадка μ = 0,82.
3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 80 мм, l₁ = 4 м, d_н = 100 мм, Н = 3 м, Н₁ = 6 м.

Стоимость: 210 руб.

Задача 42

К открытому резервуару подсоединены короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной l₁ и l₂, диаметрами d₁ и d₂ и внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром d_н и длиной l_н = 5d_н (рис. 5.2). Истечение по короткому трубопроводу происходит в атмосферу под постоянным напором H₁, коэффициент сопротивления крана принять равным ξ_кр = 3.

Определить:

1. Скорость и расход воды, вытекающей из трубопровода при температуре воды t = 10 °C.

2. Расход через насадок при разности уровней в резервуарах H, если коэффициент расхода насадка μ_н = 0,71.

3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 200 мм, d₂ = 100 мм, l₁ = 4 м, l₂ = 10 м, d_н = 100 мм, H = 2 м, H₁ = 5 м.

Стоимость: 240 руб.

Задача 43

К закрытому резервуару, на свободной поверхности которого действует манометрическое давление p_м, подсоединены чугунный трубопровод переменного сечения с диаметрами d₁, d₂ заканчивающимся соплом диаметром d_с = d₁, и конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d_н и длиной l_н = 5d_н. Трубопровод и насадок подсоединены на глубине H₁. На первом участке длиной l₁ установлен вентиль, коэффициент сопротивления которого ζ_в = 4. Длина второго участка l₂. Коэффициент сопротивления сопла ζ_с = 0,06, сжатие струи на выходе из сопла отсутствует (рис. 5.3).

Определить:

1. Скорость истечения V и расход Q вытекающий из сопла воды при температуре t = +10 °С и постоянном напоре H₁.
2. Расход воды через затопленный насадок при разности уровней в резервуарах H, если коэффициент расхода насадка μ_н = 0,94.
3. Сравнить расход воды, проходящий через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 120 мм, d₂ = 250 мм, l₁ = 10 м, l₂ = 5 м, d_н = 120 мм, Н = 3 м, Н₁ = 8 м, р_м = 500 кПа.

Стоимость: 270 руб.

Задача 45

Из открытого резервуара по короткому стальному трубопроводу постоянного поперечного сечения d₁ и длиной l₁, который заканчивается соплом диаметром d_с = 0,5d₁ вытекает вода в атмосферу при t = +30 °C в атмосферу. Истечение происходит под напором H₁ (рис. 5.5). Коэффициент сопротивления крана принять равным ξ_к = 2,5. С другой стороны к резервуару подсоединен коноидальный насадок диаметром выходного сопла d_н и длиной l_н = 5d_н.

Определить:

1. Скорость истечения из сопла V_с и расход воды по короткому трубопроводу Q_с.

2. Расход воды через затопленный коноидальный насадок при разности уровней в резервуарах H, если коэффициент расхода μ = 0,97.

3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 100 мм, l₁ = 3 м, d_н = 80 мм, H = 2 м, H₁ = 4 м.

Стоимость: 210 руб.

Задача 48

Из резервуара А, заполненного водой на высоту H₁, и находящегося под манометрическим давлением p_м, вода подается по стальной трубе, длиной l₁ и диаметром d₁, в резервуар В на высоту H. К резервуару А на глубине H₁ подсоединен конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d_н и длиной l_н = 5d_н (рис. 5.8). Коэффициенты сопротивлений задвижки ξ_з = 9,0; каждого колена с закруглением ξ_к = 0,25; коэффициент гидравлического трения λ = 0,04. Кинематическая вязкость воды ν = 1,24 · 10^-6 м²/с. Скоростным напором и изменением уровня в резервуаре А пренебречь.

Определить:

1. Режим течения, расход Q и скорость протекающей по трубопроводу воды.
2. Скорость и расход, проходящий через конически сходящийся насадок, если коэффициент скорости для насадка φ_н = 0,96, а коэффициент расхода μ_н = 0,94.
3. Сравнить скорость и расход воды через насадок со скоростью и расходом через отверстие в тонкой стенке такого же диаметра, если коэффициент скорости для отверстия φ = 0,97, а коэффициент расхода μ = 0,62.

Дано: d₁ = 100 мм, l₁ = 6 м, d_н = 100 мм, H = 2 м, H₁ = 5 м, p_м = 150 кПа.

Стоимость: 210 руб.

Задача 51

Для поддержания постоянного уровня в резервуаре Н_г вода из берегового колодца перекачивается центробежным насосом (рис. 6.1). Всасывающий трубопровод имеет длину l_вс и диаметр d_вс. Длина напорного трубопровода l_н, диаметр d_н. Коэффициенты сопротивления трения всасывающего трубопровода λ₁ = 0,025, нагнетательного λ₂ = 0,03. Суммарные коэффициенты местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно равны ξ_вс = 8, ξ_н= 12.

Требуется:

1. Произвести выбор центробежного насоса, обеспечивающего откачку воды Q. Построить его рабочие характеристики H = f (Q), η = f (Q).
2. Построить характеристику трубопровода Н_тр = f (Q) и определить рабочую точку насоса.
3. Определить мощность на валу насоса для объемного расхода Q и напора H, соответствующих рабочей точке насоса. Коэффициент полезного действия насоса определить по характеристике η = f (Q).
4. Определить, как изменятся напор и мощность насоса, если подачу воды задвижкой увеличить на 15%?

Стоимость: 300 руб.

Задача 54

Подача питательного раствора из резервуара к стеллажу гидропонной теплицы осуществляется насосом. Длина трубопровода от резервуара до насоса l_вс, диаметр d_вс; длина и диаметр трубопровода от насоса до стеллажа – l_н, d_н. Трубы стальные, бывшие в употреблении. Температура питательного раствора – t° С (рис. 6.4).

Требуется:

1. Определить подачу насоса Q_н, если объем питательно раствора, подаваемого в стеллаж, W = 50 м³, а время подачи Т = 15 мин.
2. Определить напор насоса H, необходимый для подачи питательного раствора в секцию, если геометрическая высота подачи раствора – Н_г, а коэффициенты местных сопротивлений следующие: входа из резервуара в трубу ζ_вх = 0,5; выхода из трубы в поддон секций ζ_вых = 1,8; поворота трубы ζ_пов = 0,5.
3. Произвести выбор центробежного насоса, начертить его рабочие характеристики H = f(Q), η = f(Q), построить характеристику подачи раствора H_тр = f(Q). Определить рабочую точку при работе насоса на сеть.
4. Определить мощность на валу насоса, приняв удельный вес раствора γ, равный удельному весу воды.

Дано: Н_г = 14 м, l_вс = 30 м, d_вс = 250 мм, l_н = 120 м, d_н = 200 мм, t° = 25°C.

Стоимость: 210 руб.

Задача 57

Из водоисточника в водонапорную башню вода перекачивается по стальному трубопроводу центробежным насосом (рис. 6.7). Объемный расход воды Q. Температура воды t° C. Отметка уровня воды в источнике – _ис = 27 м, отметка уровня воды в резервуаре водонапорной башни – _б = 95 м. Диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов равны d_н, d_вс, длины соответственно равны l_вс, l_н. Трубы стальные, бывшие в эксплуатации.

Требуется:

1. Произвести выбор центробежного насоса. Построить его рабочие характеристики H = f(Q), η = f(Q). Построить характеристику трубопровода H_тр = f(Q) и по рабочей точке насоса проверить его режим работы на трубопровод.
2. Местными потерями напора в нагнетательном трубопроводе пренебречь, во всасывающем трубопроводе местные потери напора принять равными 100% от потерь по длине.
3. Определить мощность на валу насоса для объемного расхода Q и напора H, соответствующих рабочей точке насоса. Коэффициент полезного действия насоса η_н определить по характеристике η = f(Q).
4. Определить, как изменится напор и мощность насоса, если подачу воды уменьшить задвижкой на 22%?
5. Изменится ли подаваемый объемный расход, если последовательно подключить второй насос? Начертить схему подключения насосов.

Дано: Q  = 30 л/с, l_вс  = 11 м, d_вс =150 мм, l_н = 220 м, d_н = 150 м, t = 10 ºС.

 

Стоимость: 350 руб.

Задача 60

Вода из водохранилища подается центробежным насосом в оросительную систему. Высота подъема воды – H_г, подача – Q. Трубопроводы всасывания и нагнетания имеют диаметры d_вс = d_н, длины соответственно l_вс, l_н. Трубы стальные. Температура воды – t °C (рис. 6.10).

Требуется

1. Произвести выбор центробежного насоса. Построить рабочие характеристики насоса H = f(Q), η = f(Q).
2. Построить характеристику трубопровода H_тр = f(Q). Определить рабочую точку при работе насоса на сеть.
3. Определить мощность на валу насоса для объемного расхода Q и напора H соответствующих рабочей точке. КПД насоса для расчета определить по характеристике η = f(Q).
4. Определить, как изменится подаваемый объемный расход при параллельной работе двух одинаковых насосов на общий трубопровод с теми же данными. Начертить схему подключения насосов.

Стоимость: 270 руб.

Задача 61

Гидравлическая система рулевого управления трактора К-700 состоит из насоса 1, подключенного к нагнетательному трубопроводу 2; предохранительного (перепускного) клапана 3, установленного на сливном трубопроводе 4; распределителя 5 с размещенным в нем золотником 6 и силового цилиндра 7 с поршнем 8. Распределитель соединен с силовым цилиндром посредством трубопроводов 9, причем полости распределителя сообщены с помощью трубопроводов 10 (рис. 7.1).

Требуется определить усилие N, создаваемое поршнем силового цилиндра для удержания трактора в горизонтальном положении при его работе на склоне, если давление на выходе шестеренного насоса — p. Диаметр поршня цилиндра — Д, длина нагнетательного трубопровода — l, диаметр — d. В качестве рабочей жидкости используется автотракторное масло с кинематической вязкостью υ и удельным весом γ. Принять местные потери напора равными 25% от потерь на трение по длине нагнетательного трубопровода. Подача насоса — Q.

Дано: l = 10 м, d = 12,5 мм, υ = 0,20 см²/с, γ = 8620 Н/м³, D = 60 мм, Q·10^-6 = 135м³/с, p = 5,5 МПа.

Стоимость: 150 руб.

Задача 71

В хозяйстве под овощными культурами заняты два участка, полив которых осуществляется двумя машинами «Фрегат» в модификации ДМ-335-58, каждая из которых работает на двух позициях (рис. 8.1). Конструктивная длина машины l, объемный расход воды одной машиной Q, требуемый напор воды на гидранте h. Расстояние от насосной станции до ближайшего участка L = 0,1l.

 Требуется:

Произвести выбор диаметров трубопровода водопроводной сети, приняв трубы стальные, а скорость движения воды по трубам в пределах 1,0÷1,5 м/с.

Определить потери напора в сети и напор насосной станции, если геодезическая высота подъема воды насосной станцией H_г = 6 м.

Дано: 1 = 335,1 м, Q = 58 л/с, h = 50 м.

Стоимость: 210 руб.

Задача 85

Составить общую схему водоснабжения для с.-х. объекта с использовани­ем подземных грунтовых вод, залегающих на глубине 7 м водоносным пластом небольшой мощности, предусмотрев очистку воды и ее подачу к объекту по­требления насосной станцией.

Дать обоснование выбора типа водозаборного сооружения и других эле­ментов системы. Наметить водовод и разводящую водонапорную сеть.

Стоимость: 150 руб.

Задача 98

Совхоз обеспечивается водой, которая расходуется на хозяйственно-питьевые, производственные и противопожарные нужды. Система водоснабжения совхоза имеет водонапорную башню. Среднесуточный расход воды совхоза Q_{cp сут} определен для наиболее напряженного сезона года. Сводный суточный график часовых расходов воды всеми группами потребителей (населением, животными, машинами и т.д.) представлен на рис. 9.8.

Требуется:

1. Определить максимальный часовой расход Q_{ч max} в сутки максимального водопотребления. Коэффициент суточной неравномерности α_сут принять равным 1,3.
2. Определить графическим способом объем регулирующей емкости резервуара водонапорной башни, если насосная станция непрерывно работает 14 часов в сутки (с 5 до 19 ч).
3. Определить общую емкость резервуара водонапорной башни, если объем пожарного запаса, размещаемый в резервуаре башни, должен обеспечить подачу воды в течение трехчасовой продолжительности пожара. Принять объемный расход пожарного запаса q_п (л/с).

Дано: Q_{cp сут} = 550 м³/сут, W_п = 7 л/с.

Стоимость: 210 руб.

Задача 100

Сводный суточный график часовых расходов воды всеми группами потребителей представлен на рис. 9.10. Известны среднесуточный расход воды Q_ср.сут., определенный для наиболее напряженного сезона года, и расчетный максимальный суточный расход из сети Q_сут.max. В системе водоснабжения совхоза имеется водонапорная башня.

Требуется:

1. Определить расчетный минимальный секундный q_min. отбор воды из сети при минимальном водопотреблении. Коэффициент суточной неравномерности α_{сут. min} принять равным 0,7.
2. Определить объем регулирующей емкости резервуара водонапорной башни, построив интегральную кривую суточного водопотребления населенным пунктом и интегральную кривую подачи воды в сеть насосной станцией при непрерывной работе 14 часов в сутки (с 4 до 18 ч).
3. Определить объем пожарного запаса, размещаемый в резервуаре башни W_пож., если известен общий объем резервуара водонапорной башни W_рез..

Дано: Q_ср.сут.  = 830 м³/сут, Q_сут.max. = 1000 м³/сут, W_рез. = 430 м³.

Стоимость: 210 руб.

Задачи можно купить или заказать новые обратившись по e-mail (skype)