Основы гидродинамики и гидравлические сопротивления

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Заказать задачу

Сборник задач по гидравлике: Учеб. пособие для вузов /Под ред. В. А. Большакова.- 4-е изд., перераб. и доп.-Киев: Вища школа. Головное изд-во, 1979. 336 с.

Глава II.1. Основы кинематики потока жидкости

II.1. Определить расход потока и среднюю скорость в сечениях с площадями ω1 = 0,6 м2,  ω2 = 0,8 м2, если в живом сечении с площадью ω3 = 0,5 м2 средняя скорость V3: а) 0,88 м/с; б) 0,95 м/с; в) 1,05 м/с; г) 1,13 м/с; д) 1,25 м/с.

II.2. Определить расход потока, глубины и гидравлические радиусы в живых сечениях открытого прямоугольного расширяющегося русла с ширинами b2 = 1 м, b3 = 1,5 м, b4 = 2,1м, если средняя скорость в сечениях потока V = 1,2 м/с, а в сечении шириной b1 = 0,8 м глубина h: а) 0,4 м; б) 0,5 м; в) 0,6 м; г) 0,7 м; д) 0,8 м.

II.3. Определить средние скорости, смоченные периметры и гидравлические радиусы в сечениях постепенно расширяющегося трубопровода, где диаметры D1 = 100 мм, D2 = 150 мм, D3 = 220 мм при расходеQ: а) 5 л/с; б) 7 л/с; в) 9 л/с; г) 11 л/с; д) 13 л/с.

II.4. Определить расход и среднюю скорость в сечениях напорного трубопровода диаметром D = 200 мм (рис. II.2) при законе распределения скоростей по сечению u = 0,5\biggl[1-\biggl(\displaystyle\frac{r}{\displaystyle{r_0}}\biggr)^{x}\biggr] м/с, если x: а) 1,2; б) 1,5; в) 1,8; г) 2; д) 3.

У к а з а н и е. При решении задачи следует пользоваться зависимостью (II.4), принимая значение бесконечно малой величины площади dω, как площади кольца с радиусом rи толщиной dr.

II.5. Определить расход и среднюю скорость в сечении напорного трубопровода, если скорость по оси трубы u0 =1,8 м/с, а на расстоянии 0,25r0 от оси (r0 — радиус трубы) u0,25 = 1,7 м/с, u0,5 = 1,58 м/с, u0,75 = 1,38 м/с, u1,0 = 1,0 м/с и диаметр трубы D: а) 350 мм; б) 300 мм; в) 250 мм; г) 200 мм.

II.6. Определить расход и среднюю скорость протекания воды в сечении прямоугольного канала шириной b = 2 м, если скорость на поверхности потока Vпов = 1,0 м/с, скорости на глубинах u0,25h = 0,95 м/с, u0,5h = 0,88 м/с, u0,75h= 0,78 м/с, у дна uд = 0,63 м/с, а глубина потока h: а) 0,7 м; б) 0,9 м; в) 1,1 м; г) 1,3 м; д) 1,5 м.

Заказать задачу

Глава II.2. Уравнение Д. Бернулли без учета потерь энергии

II.7. Определить давление р1 в сечении 1-1 горизонтально расположенного сопла гидромонитора (рис. II.3), необходимое для придания скорости воде в выходном сечении 2-2 – V2 = 40 м/с, если скорость движения воды в сечении 1-1 – V1 = 3 м/с.

II.8. Определить диаметр d суженной части горизонтального трубопровода (рис. II.4), при котором вода поднимается на высоту h = 3,5 м (расход Q = 6 л/с, а диаметр D = 10 см).

II.9. Определить расход воды в горизонтальном трубопроводе переменного сечения (рис. II.5), скорость на каждом из его участков и построить пьезометрическую линию, если H= 5 м, d1 = 15 мм, d2 = 20 мм, d3 = 10 мм.

II.10. Вода движется в трубопроводе диаметром D = 25 мм, в котором находится гидродинамическая трубка (рис. II.6) диаметром d = 5 мм. Определить: а) скорость движения воды в трубопроводе, если показание гидродинамической трубки h = 0,1 м; б) показание гидродинамической трубки h, если скорость воды в сечении трубопровода, нестесненном гидродинамической трубкой, V = 2 м/с.

У к а з а н и е. При решении задачи следует учесть уменьшение живого сечения потока в результате стеснения его гидродинамической трубкой.

II.11. Давление в трубопроводе диаметром d = 25 мм при закрытом кране равно 0,2 МПа (2,1 атм). Определить: а) расход воды в трубопроводе, если при открытии крана давление в нем изменилось до 0,18МПа (1,89 кгс/см2); б) давление в кране при расходе в трубопроводе Q = 5 л/с.

II.12. Определить (рис. II.7): а) скорость V движения воды в трубопроводе, если покозания ртутного манометра h = 20 мм; б) показание h ртутного манометра при скорости движения воды в трубопроводе V = 3 м/с.

II.13. Разность давлений в сечениях 1-1 и 2-2 трубчатого расходомера (рис. II.8) с диаметрами D =50 мм и d= 30 мм составляет Δр = 39,2 кПа (0,4 кгс/см2). Определить расход воды Q, если: а) ось расходомера горизонтальна; б) ось расходомера наклонна  и точка А в сечении 1-1 ниже точки В в сечении 2-2 на величину Δz = 1,5 м.

II.14. По трубопроводу переменного сечения протекает вода (рис. II.9) с расходом Q = 9 л/с, диаметр суженной части трубопровода d2 = 50 мм. Оределить: а) разность показаний пьезометров h при диаметре основного трубопровода d1 = 75 мм; б) диаметр основного трубопровода при разности показаний пьезометров h = 1,03 м.

II.15. Из резервуара по трубопроводу, имеющему сужение (рис. II.10), вытекает вода. Определить: а) диаметр d суженной части трубопровода, при котором давление р = 39,2 кПа (0,4 кг/см2), если напор H = 10 м и диаметр D = 100 мм; б) напор H, при котором давление в суженной   части трубопровода р = 49 кПа (0,5 кгс/см2), если диаметры  D =150 мм и d = 100 мм; в) на какую высоту h поднимается вода в трубке, присоединенной к суженной части трубопровода, если напор H = 5 м и диаметры D = 100 мм и d = 90 мм.

II.16. Из бачка А (рис. II.11) по трубке диаметром d3 = 25 мм, подведенной к трубопроводу диаметром d = 300 мм, поступает хлорная вода плотностью ρ = 1000 кг/м3. Определить: а) расход Qх.в хлорной воды, если напор Н = 6 м, диаметр суженной части  d2 = 100 мм, в сечении 1-1 давление р1 = 0,196 МПа (2 кгс/см2), расход воды в трубопроводе Q = 140 л/с; б) диаметр суженной части трубопровода d2, при котором расход хлорной воды Qх.в = 0,5 л/с, расход воды в трубопроводе Q = 70,3 л/с, в сечении 1-1 давление р1 = 196 кПа (2атм) и напор Н = 6 м; в) напор Н, при котором расход хлорной воды Qх.в = 0,1 л/с, диаметр суженной части d2 = 200 мм; в сечении 1-1 давление р1 = 0,176 МПа (1,8 кгс/см2) и расход воды в трубопроводе Q = 140 л/с.

II.17. Из резервуара (рис. II.12) вода вытекает через трубку переменного сечения  с небольшим углом конусности и диаметрами d 1= 100 мм, d2 = 150 мм. Определить: а) напор Н, при котором давление в трубке в сечении диаметром d1 станет р1 = 49 кПа (0,5 атм), если давление на поверхности воды в резервуаре р0 равно атмосферному; б) давление на поверхности воды в резервуаре р0, при котором давление в трубке в сечении диаметром d1 станет р1 = 78 кПа (0,8 кгс/см2), если напор Н = 1,25 м.

II.18. Насос (рис. II.13) производительностью 18 м3/ч забирает воду из колодца по трубе диаметром d = 100 мм. Определить: а) наибольший вакуум рвак в трубе при высоте установки насоса h = 4,5 м; б) высоту установки насоса hпри условии, что наибольший вакуум в трубе не превышает 60 кПа (0,61 атм).

II.19. Поршень в цилиндре А (рис. II.14), двигаясь вверх, поднимает воду из резервуара В при разности уровней воды в цилиндре под поршнем и в резервуаре Н = 3 м. Определить: а) давление р под поршнем, если поршень движется со скоростью V = 1 м/с; б) скорость Vдвижения поршня, при которой давление под поршнем р = 63,7 кПа (0.65 кгс/см2).

II.20. В закрытый резервуар (рис. II.15) подведены металлические трубки диаметром d = 25 мм, соединенные эластичной резиновой вставкой. По трубкам движется вода с постоянным расходом Q = 2 л/с. Определить: а) как изменится диаметр резиновой вставки при увеличении давления в резервуаре на 49 кПа (0,5 атм); б) как изменится манометрическое давление рм в резервуаре, если диаметр резиновой вставки увеличится на величину Δh = 10 мм.

II.21. Из открытого резервуара (рис. II.16) по по вертикальной трубе диаметром d = 100 мм вода перетикает в нижний закрытый резервуар В при напоре Н = 3 м. Определить: а) расход воды Qв трубе, если показание ртутного манометра, установленного на нижнем резервуаре, h = 200 мм; б) показание h ртутного манометра установленного на нижнем резервуаре, при расходе воды в трубе Q = 25 л/с.

II.22. Из открытого резервуара А (рис. II.17) вода вытекает по расширяющейся трубе диаметрами d1 = 100 мм и  d2 = 150 мм, длиной от суженной части до выходного сечения Н2 = 1,15 м. Найти: а) при каком напоре Н1 в верхнем резервуаре полное давление р в суженной части трубы станет равным 49 КПа (0,5 кгс/см2); б) полное давление р в суженной части трубы при напоре Н1 = 0,7 м.

II.23. Вода вытекает в атмосферу из закрытого резервуара, имеющего ртутный манометр (рис. II.18), по трубе переменного сечения с диаметрами  d1 = 75 мм и  d2 = 50 мм при напоре Н = 1 м. Построить пьезометрическую линию и определить: а) расход воды в трубе при показании ртутного манометра h = 150 мм; б) показание ртутного манометра при расходе воды Q = 10 л/с.

II.24. Из резервуара вытекает вода по трубопроводу переменного сечения (рис. II.19) с диаметрами d1 = 20 мм, d2 = 15 мм, d3 = 10 мм при уровне  воды над осью выхода в трубу Н = 5,1 м. Длины участков трубопровода соответственно l1 = 6 м; l2 = 3,6 м; l3 = 0,6 м. Построить пьезометрическую линию и определить: а) скорость движения воды в выходном сечении трубопровода при значении угла α = 0 и давлении на свободной поверхности воды в резервуаре р1 = 98,1 кПа (1 атм); б) давление р0 на свободной поверхности воды в резервуаре, необходимое для создания скорости в выходном сечении трубопровода V3 = 10 м/с, если угол α = 30˚.

II.25. Из открытого резервуара по сифонному трубопроводу (рис. II.20) вытекает вода, определить: а) при каком расстоянии z1 между уровнем воды в резервуаре и выходом из трубы и при  каком расходе давление в сечении х-х достигнет рх = 0,049 МПа (0,5 атм), если ось трубы  в сечении х-х выше уровня воды в резервуаре на величину z2 = 3 м, а диаметр трубопровода d = 50 мм; б) давление рх в сечении х-х и диаметр трубопровода при расходе Q = 16 л/с; z1 = 3,5 м; z2 = 2 м.

II.26. Определить массовый расход М газа в трубе диаметром D = 200 мм (рис. II.21), на которой установлен трубчатый расходомер диаметром d = 150 мм, если: а) разность уровней в трубках дифференциального манометра  h = 30 мм вод. ст., а плотность газа ρ = 0,75 кг/м3; б) h= 6 мм вод. ст ; ρ = 0,7 кг/м3.

II.27. Определить местную скорость газа в трубе и (рис. II.22), если: а) показания гидродинамической трубки h1 = 35 мм вод.ст.; плотность газа ρ = 0,9 кг/м3; б) h1 = 10 мм вод.ст.; h2 = 50 мм вод.ст.; ρ = 1,2 кг/м3.

У к а з а н и е. Ввиду малой плотности газа весом его столба в пьезометре и в гидродинамической трубке можно пренебречь.

Заказать задачу

Глава II.3. Режимы движения жидкости

II.28. Какой режим движения воды будет при температуре t = 15˚C: а) в круглой напорной трубе  диаметром D = 250 мм, если расход Q = 12 л/с; б) в открытом прямоугольном лотке, если Q = 1 м3/с, глубина h = 0,4 м и ширина лотка b =0,7 м?

II.29. По трубопроводу диаметром D = 100 мм движется нефть с кинематическим  коэффициентом вязкости ν = 0,3 см2/с. Определить: а) режим движения нефти при скорости V = 0,5 м/с; б) скорость при которой произойдет смена турбулентного режима движения нефти на ламинарный.

II.30. По трубе диаметром D = 50 мм движется вода. Определить: а) расход, при котором турбулентный режим движения сменится ламинарным, если температура воды t = 15˚C; б) режим движения при расходе Q = 110 см3/с и температуре t = 5˚C; в) скорость, при которой происходит смена режимов движения, если температура t = 20˚C.

II.31. Вода движется в прямоугольном лотке шириной b= 25 см при температуре. Определить: а) при каком максимальном расходе сохранится ламинарный режим, если глубина потока h = 9 см.  б) при какой глубине потока произойдет смена режимов движения, если расход Q = 0,5 л/с.

II.32. В трубе диаметром D = 25 мм движется вода с расходом Q = 0,052 л/с. Определить: а) изменится ли режим движения воды при возрастании ее температуры от 5 до 20˚С; б) при какой температуре вода будет двигаться с числом Рейнольдса, равным критическому.

У к а з а н и е. Температуру t при решении варианта б следует определять в зависимости от кинематического коэффициента вязкости ν линейной интерполяцией.

II.33. По конической сходящейся трубе движется вода с температурой t = 15˚C и с постоянным расходом Q. Определить: а)может ли произойти смена режимов движения воды в трубопроводе, если в начальном сечении режим ламинарный; б) в сечении с каким диаметром будет наблюдаться смена режимов движения, если расход Q = 207 см3/с.

II.34. Нефть с кинематическим коэффициентом вязкости ν = 0,3 см2/с движется по трубопроводу. Найти: а) минимальный диаметр d трубопровода, при котором нефть будет двигаться при ламинарном режиме с расходом Q = 8,14 л/с; б) с каким расходом Q нефть будет двигаться по трубопроводу диаметром D = 150 мм при числе Рейнольдса Red = 5000.

II.35. Построить эпюры скоростей и касательных напряжений в сечении трубы диаметром D = 50 мм, если: а) расход потока Q =100 см3/с, а тампература воды t = 10˚C; б) Q =110 см3/с; t = 9˚C; в) Q =90 см3/с; t = 12˚C; г) Q =80 см3/с; t = 14˚C.

II.36. Определить максимальную и среднюю  в сечении скорости, построить эпюру скоростей потока нефти в трубе диаметром D = 300 мм, если: а) расход потока Q = 15 л/с; кинематический коэффициент вязкости ν = 0,29 см2/с; б) Q =13 л/с; ν = 0,31 см2/с; в) Q =18 л/с; ν = 0,33 см2/с; г) Q =20л/с; ν = 0,34 см2/с.

У к а з а н и е. В случае установления в трубе турбулентного режима движения гидравлический коэффициент трения принимается приближенно λ = 0,03.

II.37. Построить эпюры осредненных скоростей в сечении трубы , по которой протекает поток воды с расходом Q =60л/с, если: а) диаметр трубы D = 400 мм; температура воды t = 5˚C; гидравлический коэффициент трения λ = 0,028; б) D = 350 мм; t = 10˚C; λ = 0,026; в) D = 300 мм; t = 12˚C; λ = 0,025; г) D = 250 мм; t = 16˚C; λ = 0,024.

Заказать задачу

Глава II.4. Гидравлические сопротивления

II.38. Построить график зависимости коэффициента гидравлического трения  λ от числа Рейнольдса в водопроводной трубе D = 150 мм при расходе, изменяющемся в пределах Q = 1 ÷ 30 л/с, кинематическом коэффициенте вязкости ν = 0,13 см2/с, если трубы: а) асбестоцементные; б) неновые стальные; в) новые стальные; г) новые чугунные; д) полиэтиленовые.

II.39. Определить значения гидравлического коэффициента трения λ в неновой стальной водопроводной трубе диаметром D = 75 мм при пропуске расходов от 0,05 до 5 л/с. Построить графики зависимости λ = f (V) по формулам А. Д. Альтшуля и Ф. А. Шевелева, если диаметр трубы D: а) 75 мм; б) 100 мм; в) 125 мм; г) 150 мм; д) 175 мм.

II.40. Определить потери напора по длине в новой стальной трубе диаметром D = 150 мм и длиной l= 120 м при расходе воды Q: а) 20 л/c; б) 30 л/c; в) 40 л/c; г) 50 л/c; д) 60 л/c.

II.41. Определить потери напора по длине в стальном нефтепроводе длиной l= 1000 м при расходе нефти Q = 180 м3/ч, если кинематический коэффициент вязкости нефти ν = 0,8 см2/с, а диаметр трубопровода D: а) 200 мм; б) 250 мм; в) 300 мм; г) 150 мм; д) 100 мм.

II.42. Как изменятся потери напора по длине в трубопроводе диаметром D = 50 мм и длиной l= 500 м при изменении расхода воды от 0,02 до 2 л/с? Построить график зависимости hl=f (Q), если трубы: а) новые стальные; б) неновые чугунные; в) новые чугунные; г) асбестоцементные; д) полиэтиленовые.

II.43. Определить потери давления в стальном маслопроводе диаметром D = 50 мм и длиной l= 1,75 м при кинематическом коэффициенте вязкости масла ν = 0,36 см2/с, плотности ρ = 900 кг/м3 и расходе Q: а) 1000 см3/с; б) 1200 см3/с; в) 1400 см3/с; г) 1600 см3/с; д) 1800 см3/с.

У к а з а н и е. Потери давления Δpl = hlρg, где hl_ - в зависимости от режима движения определяется по формуле (II.18) или (II.20).

II.44. Определить потери напора при внезапном расширении стальной трубы диаметром до расширения D1 = 50 мм при расходе Q = 7 л/с и диаметром после расширения D2: а) 75 мм; б) 100 мм; в) 125 мм; г) 250 мм; д) 90 мм.

II.45. Построить график изменения потерь напора при протекании воды через вентиль с изменением расхода в пределах Q = 0,1 ÷ 1,0 л/с, если диаметр трубы D: а) 40 мм; б) 50 мм; в) 60 мм; г) 45 мм; д) 32 мм;

II.46. Определить потери напора при внезапном сужении трубы диаметром  до сужения D1 = 150 мм при расходе Q = 10 л/с и диаметром после сужения D2: а) 125 мм; б) 100 мм; в) 75 мм; г) 60 мм; д) 50 мм.

II.47. Определить потери напора на участке всасывающей  стальной трубы насоса длиной l= 5 м, в начале которого установлен обратный клапан, а конце имеется поворот на 90˚ с радиусом поворота Rп = 2,5 D, если расход воды Q = 15 л/с, а диаметр трубы D: а) 100 мм; б) 125 мм; в) 150 мм; г) 175 мм; д) 200 мм.

II.48. Определить потери напора на участке асбестоцементного трубопровода длиной l= 4 м и диаметром D = 125 мм, в начале которого установлен пробочный клапан, а в конце вентиль, если расход воды Q: а) 10 л/с; б) 12 л/с; в) 14 л/с; г) 16 л/с; д) 18 л/с.

II.49. При каком предельном расходе в стальном трубопроводе диаметром 150 мм и длиной 1000 м потери напора не превысят величины: а) 20 м; б) 18 м; в) 16 м; г) 14 м; д) 12 м?

II.50. Определить среднюю скорость в железобетонном трубопроводе диаметром 600 м и длиной 2 км, если потери напора по длине: а) 5 м; б) 6 м; в) 7 м; г) 8 м; д) 9 м.

У к а з а н и е. В первом приближении коэффициента гидравлического трения λ может быть принят для квадратичной области сопротивления, а после определения средней скорости Vзначения λ иV следует уточнить.

Заказать задачу

Глава II.5. Уравнение Д. Бернулли с учетом потерь энергии

II.51. Из бака при постоянном напоре Н по прямому горизонтальному трубопроводу длиной l и диаметром D(рис. II.23) вытекает вода в атмосферу, а на расстоянии l1 от начала трубопровода установлен вентиль.  Определить расход воды в трубопроводе при полном открытии вентиля и построить пьезометрическую и напорную линии, если:l= 100 м; l1 = 80 м; D= 0,1 м; Н = 5 м; λ = 0,03.

II.52. Построить пьезометрическую и напорную линии в трубопроводе, описанном в задаче II.51, но имеющем уклон, характеризуемый следующими данными: а) отметка сечения 1-1 z1 = 5 м; сечения 4-4 z4 = 4 м; б) z1 = 4 м; z4 = 2 м; в) z1 = 4,5 м; z4 = 6,5 м; г) z1 = 3 м; z4 = 4 м.

II.53. Определить расход воды в трубопроводе длиной l= 120 м (рис. II.24), построить пьезометрическую и напорную линии, если: а) длина первого участка l1 = 75 м, его диаметр D1 = 100 мм, диаметр второго участка D2 = 150 мм, напор в баке Н = 4,5 м, отметка начала трубопровода zн = 5 м, отметка конца  zк = 3,5 м, гидравлические коэффициенты трения λ1 = 0,03, λ2 = 0,027; б) l 1 = 80 м; D1 = 125 мм; D2 = 250 мм; Н = 5,5 м; λ1 =0,028; λ2 = 0,024; zн = 3 м; zк = 3,8 м; в) l 1 = 85 м; D1 = 200 мм; D2 = 150 мм; Н = 5,2 м; λ1 =0,025; λ2 = 0,03; zн = 4 м; zк = 2,5 м; г) l1 = 90 м; D1 = 250 мм; D2 = 200 мм; Н = 6 м; λ1 =0,022; λ2 = 0,025; zн = 0 м; zк = 1 м; д) l1 = 95 м; D1 = 280 мм; D2 = 180 мм; Н = 5,3 м; λ1 =0,027; λ2 = 0,02; zн = 1 м; zк = 0,2 м.

II.54. Из резервуара нефть протекает по стальному нефтепроводу диаметром  D = 250 мм и длиной  l = 1 км. Плотность нефти ρ = 900 кг/м3, а кинематический коэффициент вязкости ν = 1 см2/с. Определить необходимый уровень нефти в резервуаре над входом в трубопровод, если: а) уклон трубопровода i = 0, а расход нефти Q = 180 м3/ч; б) i = 0,001; Q = 150 м3/ч; в) i = 0,0012; Q = 140 м3/ч; г) i = 0,0015; Q = 130 м3/ч.

II.55. Определить расход в стальном горизонтальном нефтепроводе диаметром D = 200 мм, при плотности нефти ρ = 880 кг/м3, кинематическом коэффициенте вязкости ν = 0,9 см2/с, если: а) уровень нефти в резервуаре в начале нефтепровода Н = 10 м, а длина его l= 1,5 км; б) Н = 9 м; l= 1,2 км; в) Н = 11 м; l= 0,6 км; г) Н = 10,5 м; l= 0,5 км.

У к а з а н и е. Предварительно следует задаться режимом движения и, решая уравнения (II.36), (II.18) и  (II.25), определить расход. Затем уточнить режим движения и при необходимости провести повторный расчет.

II.56. Из реки в колодец поступает вода (рис. II.25) с расходом Q = 50 л/с по трубе (длиной l= 120 м), имеющей сетку с обратным клапаном. Приняв коэффициент трения λ =0,022, определить: а) разность уровней Н в реке и в колодце при диаметре трубы d = 100 мм; б) диаметр трубы при разности уровней  в реке и в колодце Н = 1,5 м.

У к а з а н и е. Так как при неизвестном диаметре коэффициента трения по длине является неизвестным, то вариант б) решается методом последовательного приближения. Скоростями воды на свободной поверхности в реке и в колодце следует пренебречь, а при подборе диаметра следует учитывать стандартные размеры труб: 25, 38, 50, 75, 100, 125, 150, 200, 250, 300, 350, 400 мм.

II.57. При закрытом пробковом кране в трубе диаметром D = 15 мм избыточное давление в трубопроводе (рис. II.26) составляет pизбg = 16 м вод.ст. Определить: а) на какой угол φ нужно повернуть пробковый кран, чтобы получить расход Q = 0,5 л/с; б) расход Qпри повороте крана на угол φ = 60˚.

У к а з а н и е. Коэффициент потерь в кране ξкр = f(φ) приведены ниже, а промежуточные значения следует определять линейной интерполяцией.

Значения коэффициентов потерь в кране в зависимости от угла φ:

φ       5        10       20        30          40        50        60        65

ξкр 0,05      0,29     1,56      5,47       17,3    52,6     206      485

II.58. Из резервуара при постоянном манометрическом давлении р = 20 кПа (0,204 кгс/см2) и постоянном уровне вытекает вода по вертикальной трубе переменного сечения (рис. II.27), нижний конец которой погружен в открытый резервуар. Определить при Н = 1 м расход Qводы и полное давление р2 в сечении 2-2, расположенном на высоте h = 0,5 м от свободной поверхности воды в нижнем резервуаре, если: а) d1 = 50 мм; d2 = 75 мм; б) d1 = 40 мм; d2 = 80 мм; в) d1 = 30 мм; d2 = 40 мм.

У к а з а н и е. При решении задачи учитывать потери энергии только на преодоление местных сопротивлений.

II.59. Вода перетекает из одного бака в другой  при постоянных уровнях по трубе переменного сечения (рис. II.28), диаметры и длины участков которой соответственно равны: l1 = 20 м, d1 = 100 мм;  l 2 = 30 м; d2 = 150 мм, а коэффициент трения λ1 = λ2 = 0,03. Построить напорную  и пьезометрическую линии и определить: а) расход Qводы в трубе при Н = 4 м и Н2 = 2 м; б) разность уровней воды в баках Δ Н = Н-Н2 при расходе воды в трубопроводе Q= 14  л/с.

II.60. В двух закрытых резервуарах (рис. II.29), соединенных трубой переменного сечения, при постоянной разности уровней Н = 1,5 м поддерживается постоянное манометрическое давление рм1 = 40 кПа ( 0,408 кгс/см2) и рм2 = 20 кПа ( 0,204 кгс/см2). Участок трубы диаметром d2 имеет на боковой поверхности отверстие А, расположенное посередине участка, и проходит через резервуар В с водой, уровень которой совпадает с уровнем воды во втором резервуаре. Длины и диаметры участков трубы: l 1 = l 3 =10 м; d1 = d3 = 75 мм; l 2 = 20 м; d2 = 50 мм. Коэффициенты трения λ1 = λ2 = λ3 = 0,03. Определить: а) будет ли вода из отверстия А выходить в открытый резервуар или поступать в трубопровод, если h = 1 м и давление на свободной поверхности воды в резервуаре р0 = ра; б) какое давление р0 должно быть на свободной поверхности в резервуаре В при h = 1 м, чтобы вода не выходила через отверстие А и не поступала в него.

II.61. Ось горизонтального участка трубы АВ (рис. II.30) расположена на высоте h1 = 0,25 м над уровнем воды в резервуаре М, а ось участка трубы диаметром d2 лежит ниже уровня воды  в резервуаре М на величину h2= 0,5 м. Длины и диаметры учасковl 1 = 30 м; d1 = 50 мм; l 2 = 10 м; d2 =100 мм; коэффициенты потерь в закругленных ξзакр = 0,15 и коэффициенты трения λ1 = λ2 = 0,03. Определить: а) расход Q в трубопроводе при Н = 1 м и построить пьезометрическую линию; б) напор Н, при котором давление р1 в сечении 1-1: отстоящем от начала трубопровода АВ на расстоянии l= 10 м, достигнет 19,6 кПа (0,2 атм).

II.62. В бак (рис. II.31) подается вода с постоянным расходом Q, а чтобы избежать переполнения бака, установлена сливная труба диаметром d =150 мм и общей длиной 8 м с коэффициентом трения λ = 0,025. Определить: а) при каом напоре Н расходы притока и ситечения воды из бака равны Q = 0,05 м3/с; б) какой расход Qдолжен поступать в бак, чтобы постоянный напор имел значение Н = 2 м.

II.63. Из открытого резервуара по сифонному трубопроводу (см. рис. II.20) вытекает вода с расходом Q = 16 л/с при расстояниях z1 = 3,5 м; z2 = 2 м. Длина трубопровода l = 20 м; расстояние от начала трубопровода до сечения x-x lx = 8 м, а коэффициент трения λ = 0,03. Определить: а) диаметр трубопровода – d; б) давление рх в сечении х-х, если диаметр d = 125 мм.

У к а з а н и е. Вариант а) следует решать подбором с учетом стандартных диаметров труб (см.указание к задаче II.56).

II.64. Из резервуара A (рис. II.32) по новой чугунной трубе диаметром D = 200 мм  вода  при t = 15° С поступает в резервуар Б при напорах H0 = 4 м, H2 = 1 м и длинах участков l1 = 30 м и l2 = 50 м. Определить напор H1 в резервуаре Б, если: а) труба горизонтальная; б) труба имеет прямой уклон и резервуар В находится ниже резервуара А на 1,5 м; в) резервуар В находится ниже резервуара А на 2,5 м; г) труба имеет обратный уклон и резервуар В находится выше резервуара А на 1 м.

II.65. Из верхнего резервуара в нижний поступает вода при t = 45˚С по новому стальному сифонному трубопроводу (рис. II.33) диаметром D = 25 мм, длиной l = 14 м и расходом Q= 0,5 л/с, а расстояние от начала трубопровода до сечения 1-1 равно 4 м. Определить: а) разность уровней Н в резервуарах; б) превышение наивысшей точки сифона над уровнем воды в верхнем резервуаре h при условии, что полное давление р1 в сечении 1-1 не должно быть менее 50 кПа (0,51 кгс/см2); в) вакуум в наивысшей точке сифона при превышении ее отметки над уровнем воды в верхнем резервуаре h = 2,5 м.

У к а з а н и е. При решении задачи следует установить область гидравлических сопротивлений (§II.4) и в соответствии с ней принимать значение гидравлического коэффициента трения.

II.66. В закрытом резервуаре (рис. II.34) поддерживается постоянное манометрическое давление рм = 0,08 МПа (0,82 атм), под воздействием которого по новой стальной трубе диаметром d = 50 мм и длинами l 1 = 3 м; l 2 = 2,5 м; l 3 = 20 м вытекает вода при температуре t = 45˚C. Определить: а) расход воды в трубе Q; б) давление р в трубе в сечении 0-0, совпадающим со свободной поверхностью воды в резервуаре, если расход Q= 7 л/с.

У к а з а н и е. В первом приближении при решении задачи следует принимать квадратичную область гидравлических сопротивлений и затем уточнить значение λ.

II.67. Резервуары А и В соединены горизонтальной новой чугунной трубой переменного сечения (рис. II.35) с длинами участков l 1 = 10 м, l 2 = 6 м и диаметрами d1 = 50 мм и  d2 = 75 мм. По трубе движется вода при температуре t = 15˚C и напоре Н = 8 м. Определить: а)расход Qв трубопроводе и построить пьезометрическую линию, если в резервуаре А манометрическое давление на свободной поверхности воды рм = 0,02 МПа (0,204 кгс/см2), h = 1 м.; б) полное давление р0 на свободной поверхности воды в резервуаре, необходимое для пропуска воды по трубе с расходом Q = 10 л/с и h = 2 м.

У к а з а н и е. При  решении следует использовать указание к задаче II.66.

II.68. Центробежный насос (рис. II.36) подает воду с температурой t = 15˚C по новой стальной трубе диаметром d = 125 мм и длиной l н = 27 м при геометрической высоте нагнетения hн = 30 м. Определить: а) расход Qводы в трубопроводе, если в сечении х-х давление рх = 0,26 МПа (2,65 атм); б) давление рх в сечении х-х при расходеQ = 16 л/с.

У к а з а н и е. При  решении следует использовать указание к задаче II.66.

II.69. Из открытого резервуара по новому стальному сифонному трубопроводу диаметром d = 50 мм и длиной l = 30 м протекает вода при температуре t = 45˚C (см. рис. II.20). Определить: а) расход водыQв трубопроводе, если превышение уровня воды в резервуаре над концом трубы z1 = 3 м; б) превышение z2 при расходе Q = 8 л/с и давлении рх = 60 кПа (0,612 кгс/см2) в сечении х-х на расстоянии от начала трубопровода 10 м.

У к а з а н и е. При  решении следует использовать указание к задаче II.66.

II.70. Вода при температуре t = 15˚С вытекает в атмосферу из закрытого резервуара по новой стальной трубе переменного сечения (см. рис. II.18), диаметры и длины участков ее d1 = 75 мм; l 1= 20 м; d2 = 50 мм; l 2 = 40 м, а превышение уровня воды над осью трубы Н = 2 м. Построить пьезометрическую линию и определить: а) расход Qводы в трубе, если показание ртутного манометра, присоединенного к резервуару,h = 150 мм; б) показание h ртутного манометра, присоединенного к резервуару, если расход в трубе Q = 12 л/с.

II.71. Вода при температуре t = 15˚С из скважины по новому стальному сифонному трубопроводу длиной l = 60 м поступает в сборный колодец (рис. II.37) при допускаемой скорости движения воды в трубопроводе V = 0,8 м/с. Определить: а) разность уровней Н воды в колодце и скважине при расходеQ = 14,2 л/с; б) давление в точке А, находящейся выше уровня воды в скважине на величину z1 = 1 м и на расстоянии до конца трубы l 1 = 6 м при расходе Q = 6,2 л/с.

II.72. Для подачи воды при температуре t = 5˚С из канала в отводной лоток установлен сифон из новых чугунных труб (рис. II.38) длиной l = 30 м с двумя закруглениями и поворотом на 45˚ при разности уровней воды в канале и отводном лотке Н = 1,7 м. Определить: а) диаметр сифона для пропуска сифона Q = 20 л/с; б) давление в точке М, если h = 1 м, а расстояние от начала до точки М равно 15 м; d = 100 мм.

У к а з а н и е. Диаметры труб следует определять методом последовательного приближения с учетом стандартных диаметров ( см. указание к задаче II.56).

II.73. Воздух плотностью ρ 1,2 кг/м подается в помещение по всасывающей трубе вентилятора (рис. II.39) длиной l = 4 м. Гидравлический коэффициент трения λ = 0,02; коэффициенты потерь на плавном входе ξвх = 0,3 и на повороте ξпов = 0,35. Определить: а) разрешение (вакуум) рвак перед вентилятором, если его производительность Q = 1300 м3/ч, а диаметр всасывающей трубы D = 200 мм; б) производительность вентилятора Q, если рвак = 200 Па (20,4 кгс/м2); D = 150 мм.

II.74. По вытяжной трубе диаметром D = 700 мм газ удаляется из борова котельной установки (рис. II.40), где имеется разрежение, соответствующее высоте h1 = 10 мм вод.ст. Плотность газа ρг = 0,7 кг/м3; плотность воздуха ρв = 1,2 кг/м3; отношение сечения борова к сечению трубы ω12 = 2. Гидравлический коэффициент трения λ = 0,02; коэффициент потерь на входе в трубу с поворотом ξ = 0,7. Определить: а) необходимую высоту трубы Н для создания тяги, если массовый расход дымовых газов М = 8000 кг/ч; б) массовый расход при Н = 26 м.

Купить задачу II.74а

II.75. Газ по домовому газопроводу длиной l = 28 м и диаметром D = 25 мм (рис. II.41) подается с отметки z1 = 0 м до горелки на пятом этаже (z2 = 17 м). Плотность наружного воздуха ρв = 1,2 кг/м3, гидравлический коэффициент трения λ = 7. Определить: а) массовый расход газа М при манометрическом давлении в начале газопровода рм = 12 Па (1,22 кгс/м2) и плотности газа ρг = 0,7 кг/м3; б) манометрическое давление в начале газопровода рм при массовом расходе газа М = 2,65 кг/ч и плотности газа ρг = 0,85 кг/м3.

Заказать задачу


2 комментария: Основы гидродинамики и гидравлические сопротивления

  1. Ярослав говорит:

    Александр, ответил на почту

  2. Александр говорит:

    сколько будет стоить заказать задачу
    _________________
    II.15. Из резервуара по трубопроводу, имеющему сужение (рис. II.10), вытекает вода. Определить: а) диаметр d суженной части трубопровода, при котором давление р = 39,2 кПа (0,4 кг/см2), если напор H = 10 м и диаметр D = 100 мм;
    ————————
    Или полностью аналогичную с другими параметрами и как быстро получу решение???

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>