Основы механики жидкости и газа Р.171

Помощь он-лайн только по предварительной записи

Р.171

Часть задач есть решенные, контакты

Задание 2. Гидростатика

Вариант 0

Тонкостенный сосуд, состоящий из двух цилиндров диаметрами D и d, нижним открытым концом опущен под уровень жидкости Ж в резервуаре А и покоится на опорах С, расположенных на высоте b над этим уровнем. Определить силу, воспринимаемую опорами, если в сосуде создан вакуум, обусловивший поднятие жидкости Ж в нем на высоту (a + b). Масса сосуда равна m. Как влияет на эту силу изменение диаметра d? Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.0.

Вариант 1

Цилиндрический сосуд, имеющий диаметр D и наполненный жидкостью до высоты а, висит без трения на плунжере диаметром d (рис. 2.1). Определить вакуум V, обеспечивающий равновесие сосуда, если его масса с крышками m. Как влияют на полученный результат диаметр плунжера и глубина его погружения в жидкость? Рассчитать силы в болтовых соединениях В и С сосуда. Масса каждой крышки 0,2 m. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.1.

Вариант 2

Закрытый резервуар разделен на две части плоской перегородкой, имеющей на глубине h квадратное отверстие со стороной а, закрытое крышкой (рис. 2.2). Давление над жидкостью в левой части резервуара определяется показанием манометра рм, давление воздуха в правой части – показанием вакуумметра рv. Определить величину силы гидростатического давления на крышку. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.2.

Вариант 3

К днищу закрытого резервуара, наполненного водой, присоединен манометр, показание которого рм. Определить давление воздуха, находящегося над свободной поверхностью жидкости, если известны высоты h1 и h2, найти растягивающие Fраст и срезающие Fсрез усилия болтов, крепящих к вертикальной стенке бака коническую крышку с размерами d и l. Масса крышки m. Численные значения величин приведены в табл. 2.3.

Вариант 4

Закрытый цилиндрический резервуар наполнен доверху жидкостью с плоскостью ρ. Заданы радиус цилиндра R и длина образующей L = . В верхней точке установлен манометр, показание которого равно рм. Найти силу гидростатического давления, действующую на криволинейную стенку ABDE. Численные значения величин приведены в табл. 2.4.

Вариант 5

Прямоугольный однородный затвор с размерами L и b и массой m может поворачиваться в цилиндрическом шарнире. Найти, какую силу F нужно приложить к затвору, чтобы он оставался в равновесии при заданном угле σ и глубине Н. Плотность жидкости ρ. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.5.

Вариант 6

Закрытый резервуар заполнен водой на глубине Н. R – радиус боковой цилиндрической стенки. Давление воздуха над водой в резервуаре определяется показанием вакуумметра рv. Найти величину силы давления воды на стенку ABDE. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.6.

Вариант 7

Гидравлический пресс (рис. 2.7) заполнен жидкостью с плотностью ρ. Глубина слоев жидкости Н и h. Массы поршней m1 и m2, диаметры D и d. Давление воздуха над жидкостью в левой части пресса определяется показанием манометра рм, в правой части – мановакуумметра рмv. На правом поршне трение отсутствует. Определить силу трения левого поршня в состоянии равновесия. Численные значения величин приведены в табл. 2.7.

Вариант 8

Сферический резервуар диаметром D доверху наполнен жидкостью в плотностью ρ. Полусферическая крышка имеет массу m и закреплена болтами. Давление в верхней точке резервуара определяется показанием манометра рм. Найти величину усилия в болтовом соединении. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.8.

Вариант 9

Прямоугольный сосуд (а на b), заполненный жидкостью с плотностью ρ, опирается на два одинаковых плунжера диаметром d (рис. 2.9). Пренебрегая трением, определить показания манометра М в равновесии и нагрузку на болтовое соединение А, если масса верхней крышки m1, а самого сосуда m2. Глубина слоя жидкости h. Численные значения указанных величин приведены в табл. 2.9.

Задание 3. Расчет течения в простом трубопроводе

Вариант 0

Вода при 30°С подается в закрытый бак, давление в котором определяется вакуумметром (рис. 3.0). Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, L3 = L4, их диаметры d1 = d2 = d3, d4. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.0.

Вариант 1

Вода при 5°С подается под давлением, определяемым манометром М, в открытый бак, в котором глубина составляет Н (рис. 3.1). Заданы коэффициент гидравлический потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.1.

Вариант 2

Керосин при 15°С подается из левого открытого бака в правый закрытый бак (рис. 3.2), давление в котором определяется вакуумметром V. Глубина керосина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h1, h2, их диаметры D1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.2.

Вариант 3

Бензин при 20°С подается из правого закрытого бака, давление в котором определяется манометром М, в левый открытый бак (рис. 3.3). Глубина слоя бензина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, l2, h1, h2, их диаметры D1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход бензина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.3.

Вариант 4

Вода при 25°С (слой глубиной Н) вытекает из закрытого бака, в котором давление определяется манометром М. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h1, h2, h3 = h2, их диаметры d1, d2, d3 = d1. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорость истечения воды в атмосферу. Численные значения данных приведены в табл. 3.4.

Вариант 5

Спирт этиловый при μ = 0,001095 Па · с, ρ = 785 кг/м3 подается в открытый бак (рис. 3.5). Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, L3, их диаметры d1 = d2, d3. Абсолютная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.5.

Вариант 6

Спирт метиловый с коэффициентом динамической вязкости 0,00056 Па · с и плотностью 786 кг/м3 в зависимости от соотношения показаний манометра М и вакуумметра V, а также величин Н1, Н2 может перетекать из верхнего бака в нижний и наоборот. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход жидкости в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.6.

Вариант 7

Вода при 5°С (слой глубиной Н) вытекает из открытого бака в атмосферу. Заданы коэффициенты гидравлических потерь вентиля ζвент и сопла ζс, длины труб L1, L2, L3 = L4, их диаметры d1 = d2 = d3, d4, d – диаметр сопла на выходе. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды. Численные значения данных приведены в табл. 3.7.

Вариант 8

Вода при 20°С (слой глубиной Н) вытекает из закрытого бака (рис. 3.8, табл. 3.8), в котором избыточное давление определяется манометром М. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорость истечения воды в атмосферу.

Вариант 9

Керосин при 20°С подается из верхнего бака в нижний. Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, длины труб L1, L2, h, их диаметры d1, d2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина в трубопроводе. Численные значения данных приведены в табл. 3.9.

Задание 4. Расчет течения в длинном трубопроводе с ветвлением

Вариант 0

Вода при 30°С из закрытой емкости течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d. Затем поток разветвляется на две трубы, длины которых L1 = L/2 L2 = L, диаметры d1, d2 (рис. 4.0). Давление в емкости определяется манометром М. Задан расход воды в неразветвленной части трубопровода Q. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости истечения воды из каждой трубы в атмосферу и показание манометра рм. Числовые данные см. в табл. 4.0.

Вариант 1

В две открытые емкости бензин при 40°С поступает по трубопроводу длиной L, диаметром d (рис. 4.1). Расход бензина в трубопроводе равен Q. Длины подводящих труб L1 = L/3, L2 = L/4, их диаметры d1 = d2. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти показание манометра на входе трубопровода рм. Числовые данные приведены в табл. 4.1.

 Вариант 2

Вода при t°С подается из верхнего открытого бака в нижний (рис. 4.2). Заданы коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент (потери в остальных местных сопротивлениях можно не учитывать), длины труб L1, L2, L3, их диаметры d1, d2 = d3. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды во всех трубах. Числовые данные см. в табл. 4.2.

Вариант 3

Керосин при 40°С подается из первого закрытого бака во второй закрытый бак, давление в котором определяется вакуумметром V (рис. 4.3). Глубина керосина в баках составляет Н1 и Н2, соответственно. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Диаметр магистральной трубы d1. Труба образующая полуокружность (в горизонтальной плоскости) имеет диаметр d2, L2 = 0,5 πL. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход керосина во всех ветвях трубопровода. Числовые значения данных приведены в табл. 4.3.

Вариант 4

Бензин при 20°С вытекает из открытого бака (рис. 4.4). Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент. В неразветвленной части длина трубы L1 диаметр d1, в разветвленной – диаметры d2 = d3. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости бензина, истекающего в атмосферу по 2-й и 3-й трубам. Числовые значения данных см в табл. 4.4.

Вариант 5

Вода при 30°С из закрытой емкости течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d (рис. 4.5). Затем поток разветвляется на три трубы, длины которых L1 = L/4, L2 = L/3, L3 = L/2, диаметры d1 = d2 = d3. Давление в емкости определяется манометром М. Задана скорость воды, истекающей из 3-1 трубы v3. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды в каждой трубе и показание манометра рм. Численные данные см. в табл. 4.5.

Вариант 6

Из двух открытых емкостей легкая нефть поступает в трубопровод длиной L (рис. 4.6). Длины подводящих труб L1 = L/2, L2 = L/4, диаметры всех труб d. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями напора в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Плотность нефти ρ, коэффициент кинематической вязкости v. Найти расход нефти во всех труба. Числовые данные см в табл. 4.6.

Вариант 7

Вода при 80°С подается из двух открытых баков (рис. 4.7). Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Длины труб L1, L2, L, их диаметры d1 = d2, d, Н2 = 1,5 Н2. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти расход воды во всех трубах. Числовые значения данных см. в табл. 4.7.

Вариант 8

Особо легкая нефть при 20°С подается по трубопроводу в два открытых бака (рис. 4.8). Расход в неразветвленной части трубопровода Q. Задан коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент, потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Длина неразветвленного трубопровода равна L, диаметр d, длины остальных труб L1 = 2L, L2 = 4L, L1, их диаметры d1 = d2 = d. Абсолютная эквивалентная шероховатость труб ΔЭ. Найти расход нефти во всех трубах и показание манометра рм. Численные значения данных приведены в табл. 4.8.

Вариант 9

Вода при t°С подается в гидравлическую систему (рис. 4.9) и течет вначале по горизонтальной трубе длиной L, диаметром d. Затем поток разветвляется на три трубы, длины которых L1 = L/5, L2 = L/4, L3 = L/3, диаметры d1 = d2 = d3. Задана скорость истечения воды из первой трубы v1. Коэффициент гидравлических потерь вентиля ζвент гидравлическими потерями в остальных местных сопротивлениях можно пренебречь. Абсолютная эквивалентная шероховатость всех труб ΔЭ. Найти скорости истечения воды в атмосферу из труб 2 и 3, показание манометра рм на входе в гидравлическую систему. Числовые данные приведены в табл. 4.9.

Задание 5. Расчет истечения жидкости через отверстия и насадки

Вариант 0

Вода при 30°С вытекает из закрытого бака через малое отверстие диаметром d в тонкой стенке (рис. 5.0). Отверстие находится на высоте а от дна. В баке давление выше атмосферного и определяется манометром М. Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти, на каком расстоянии L струя попадет на землю. При каком значении рм величина L уменьшится вдвое? Числовые значения данных приведены в табл. 5.0.

Вариант 1

Закрытая емкость в виде конуса заполнена до уровня Н1 керосина при 20°С. Найти расход жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.1.

Вариант 2

Открытая емкость, до краев наполненная водой при 30°С, имеет в точке О дна малое отверстие диаметром d (рис. 5.2). За какое время глубина уменьшится до величины Н1? Числовые значения данных приведены в табл. 5.2.

Вариант 3

Вода при 45°С вытекает из открытого бака диаметром D через внешний цилиндрический насадок диаметром d, длиной b (рис. 5.3, табл. 5.3). Пренебрегая сопротивлением воздуха, найти, на каком расстоянии L струя попадет на землю. Через какое время величина L уменьшится вдвое?

Вариант 4

Закрытая емкость в виде пирамиды (основание – прямоугольник а на b) заполнена до уровня Н1 бензином при 20°С (рис. 5.4). Найти расход жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.4.

Вариант 5

Открытая емкость с прямоугольным основанием (а на b), заполненная до краев водой при 30°С, имеет малое отверстие диаметром d в точке О тонкой боковой стенки. Какая часть воды выльется за время t? Числовые значения данных приведены в табл. 5.5.

Вариант 6

Закрытая емкость в виде пирамиды (основание – равнобедренный прямоугольный треугольник с катетами а) заполнена до уровня Н1 бензином при 20°С. Найти скорость жидкости, истекающей через малое отверстие диаметром d в точке О дна емкости в начальный момент времени. При каком уровне жидкости прекратится истечение? Расширение воздуха считать изотермическим. Числовые значения данных приведены в табл. 5.6.

Вариант 7

Керосин при 20°С через внешний цилиндрический насадок диаметром d1, длиной b переливается из закрытой емкости в открытую (рис. 5.7), а из последней – в атмосферу через отверстие в тонкой стенке диаметром d2. Найти Н2, если известно, что расходы через насадок и отверстие одинаковы. Численные значения данных приведены в табл. 5.7.

Вариант 8

Открытая емкость, заполненная до краев водой при 25°С, имеет в точке О боковой стенки внешний цилиндрический насадок диаметром d, длиной kd (рис. 5.8, табл. 5.8). За какое время глубина воды уменьшится до h?

Вариант 9

Метиловый спирт при 20°С, μ = 0,00056 Па · с, ρ = 786,1 кг/м3 через внешний цилиндрический насадок диаметром d1, длиной b переливается из верхней закрытой емкости в нижнюю, а из последней – в атмосферу через отверстие диаметром d2 в дне (рис. 5.9). Найти d2, если известно, что расходы через насадок и отверстие одинаковы. Числовые значения данных приведены в табл. 5.9.

Часть задач есть решенные, контакты


Запись опубликована в рубрике Гидравлика, Задачи с метками , , , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

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>