Р.3
Задача 1
Резервуар объемом V1 м3 наполнен водой. При увеличении давления на свободной поверхности на величину Δp Па объем воды уменьшился. Определить объем при увеличении давления.
Вариант: V1 = 2 м3, Δp = 2 · 106 Па, βw= 0,49·10-9 Па-1.
Задача 3
Определить наименьший объем расширительного резервуара системы водяного отопления, чтобы он полностью не опорожнялся. Допустимое колебание температуры воды во время перерывов в отоплении Δt ºC. Объем воды V1.
Вариант: V1 = 0,55 м3, Δt = 25 ºC, βt = 0,0006 град-1.
Задача 6
При испытании прочности резервуара гидравлическим способом он был заполнен водой при давлении 50·105 Па. Через некоторое время в результате утечки воды через неплотности давление в резервуаре понизилось до 11,5·105 Па. Определить объем воды, вытекшей за время испытаний, если объем резервуара V = 20 м3, а βw= 0,49·10-9 Па-1.
Задача 7
В отопительный котел поступает вода в объеме V1 при температуре t1 ºC. Сколько кубических метров воды V2 будет выходить из котла, если нагреть ее до температуры t2.
Вариант: t1 = 20 ºC, t2 = 90 ºC, βt = 0,00064 град-1, V1 = 50 м3.
Задача 8
В резервуаре находится V1 м3 мазута плотностью ρ1. Сколько необходимо долить мазута плотностью ρ2, чтобы плотность смеси стала равной ρ3?
Вариант: V1 = 15 м3, ρ1 = 890 кг/м3, ρ2 = 900 кг/м3, ρ3 = 896 кг/м3.
Задача 9
Объем воды в закрытом сосуде равен 0,2 м3. Как изменится давление при повышении температуры от 10 ºC до 20 ºC. Деформацией стенок сосуда, изменением плотности пренебречь, βw = 0,49 · 10-9 Па-1, βt = 0,2 · 10-3 ºC -1.
Задача 11
В сообщающиеся сосуды находится вода и масло. Определить плотность масла, если высота столба воды H = 150 мм, а разность уровней жидкости в сосудах d = 50 мм.
Задача 12
Резервуары А и В частично наполнены жидкостью и газом. Определить избыточное давление газа на поверхности жидкости закрытого резервуара В, если избыточное давление на свободной поверхности в закрытом резервуаре А pА = 85000 Па, разность уровней 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 = 7,74 кН/м3, воды γв = 9,81 кН/м3, этилового спирта γсп = 7,74 кН/м3.
Вариант: h = 0,2 м, h1 = 0,7 м, h2 = 0,4 м.
Задача 16
Определить высоту подъема жидкости в пьезометре h, если высота столба ртути в трубке дифманометра h1, а точка А расположена на глубине h2 от свободной поверхности.
Вариант: h1 = 0,5 м, h2, = 4 м.
Задача 17
Закрытый резервуар снабжен дифманометром, установленным в точке В, и пьезометром. Определить пьезометрическую высоту поднятия жидкости h2 в закрытом пьезометре, если высота столба ртути в трубке дифманометра h, а точка А расположена на глубине h1 от свободной поверхности.
Вариант: h = 0,5 м, h1 = 4 м.
Вариант 7
Вид жидкости – вода при 30 ºС.
Задача 21
Определить высоту h, на которую может поднять жидкость прямодействующий паровой поршневой насос, если избыточное давление в паровом цилиндре p. Диаметры поршней d и D.
Вариант: D= 200 мм, d= 120 мм, p = 242 кПа.
Задача 22
Определить отношение диаметров поршня мультиплексора, если удельное давление штока поршня p, а высота H= 10 м.
Вариант: d= 100 мм, p = 6270 кПа.
Задача 24
Определить минимальное значение силы F, приложенной к штоку, под действием которой начнется движение поршня диаметром D= 80 мм, если сила пружины, прижимающей клапан к седлу F0 = 100 H, а давление жидкости p2 = 0,2 МПа. Диаметр входного отверстия клапана d1 = 10 мм. Диаметр d2 = 40 мм. Давление p1 = 1 МПа.
Задача 25
Два сообщающихся цилиндра наполнены жидкостью. 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.
Вариант: d = 200 мм, G = 100 Н.
Задача 26
Для накопления энергии используется грузовой гидравлический аккумулятор, вес плунжера которого G, диаметр – D. Определить запасаемую аккумулятором энергию при ходе плунжера H = 6 м.
Вариант: D = 300 мм, G = 196 Н.
Задача 27
Система, состоящая из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой, заполнена жидкостью. В цилиндры заключены поршни диаметрами d и D. К большему из них приложена вертикально вниз сила P, а в пространстве над малым поршнем воздух при атмосферном давлении. Определить изменение давления воздуха над малым поршнем (трением пренебречь).
Вариант: D = 500 мм, d = 250 мм, P = 7 кН.
Задача 28
Диаметры поршней дифференциального предохранительного клапана равны D = 30 мм и d = 20 мм. Пренебрегая весом поршней и силой трения, определить давление, при котором клапан откроется, если жесткость пружины с = 50 Н/мм, а ее предварительный натяг: х0= 12 мм.
Задача 31
Прямоугольный поплавок площадью 10х20 см плавает в воде. Определить высоту h погруженной в воду части поплавка, если его вес G = 2,5 Н.
Задача 34
Тело, погруженное в воду, потеряло 1/8 своего веса. Определить плотность тела.
Задача 35
Круглое отверстие в дне резервуара с жидкостью закрыто пластмассовым шариком, вес которого G = 2,45 Н и радиус r= 0,1 м. Диаметр отверстия d = 40 мм. Определить давление р, действующее на шар снизу, при котором отверстие откроется, если глубина воды Н = 20 м.
Задача 36
Плавучий железобетонный тоннель с наружными размерами 10×10 м2 и толщиной стенок δ = 0,4 м, ρ = 6800 кг/м3 удерживается от всплытия тросами, расположенными попарно через каждые 25 м длины тоннеля. Определить натяжение тросов, если вес на 1 м дополнительной нагрузки по длине q = 9,81 Н, угол α = 60º.
Задача 37
Плотность жидкости измеряется при помощи ареометра. Размеры ареометра: d = 20 мм, D = 30 мм, H = 100 мм,h = 50 мм, масса m = 0,054 кг. Определить плотность жидкости.
Задача 41
Из открытого резервуара при постоянном напоре H1 = 6 м вытекает жидкость в атмосферу по короткому трубопроводу диаметром d1 = 80 мм и длиной l1 = 4 м с диффузором на конце, площадь живого сечения которого S2 = 2S1. Температура жидкости t. Определить скорость истечения V и расход воды Q.
Задача 43
Истечение происходит из открытого резервуара при постоянном напоре H1 = 5 м по короткому трубопроводу переменного поперечного сечения с диаметрамиd1 = 400 мм и d2 = 100 мм в атмосферу. На втором участке имеются два колена с плавным поворотом. Длина первого участка l1 = 0,8 м, длина второго участка l2 = 2 м. Определить скорость истечения V2 и расход Q2 через трубопровод.
Задача 45
Жидкость при температуре t из резервуара А попадает в резервуар В по трубопроводу диаметром d = 100 мм и длиной l = 15 м. Уровень в баке А – постоянный. Определить время заполнения жидкостью резервуара В объемом V = 1,15 м3
Задача 46
Жидкость при температуре t из резервуара А попадает в резервуар В по трубопроводу, состоящему из двух участков длиной l1 = 8 м и l2 = 10 м и диаметрами d1 = 200 мм и d2 = 80 мм. Определить напор H1, который надо поддерживать в баке А, чтобы наполнить бак В объемом W = 18 м3 за 30 минут.
Задача 47
К открытому резервуару присоединен короткий трубопровод, состоящий из двух участков: длиной l1 = 4 м и l2 = 10 м и диаметрами d1 = 200 мм и d2 = 100 мм. Истечение по короткому трубопроводу происходит под постоянным напором H1 = 5 м. Определить скорость и расход жидкости, вытекающей из трубопровода при температуре t.
Вид жидкости — керосин.
Материал трубы — стальная, бесшовная, после эксплуатации.
Задача 48
К закрытому резервуару, на свободной поверхности которого действует манометрическое давление pм = 500 кПа, подсоединен трубопровод переменного сечения с диаметрами d1 = 200 мм и d2 = 250 мм, заканчивающийся соплом диаметром dс = d1. Трубопровод подсоединен на глубинеH1 = 8 м. На первом участке длиной l1 = 10 м установлен вентиль. Длина второго участка l2 = 5 м. Определить скорость истечения V и расход Q вытекающий из сопла жидкости при температуре t и постоянном напоре H1 = 8 м.
Задача 49
В бак подается жидкость с постоянным расходом Q и при постоянной температуре t. Чтобы избежать переполнения бака, установлена сливная труба диаметром d1 = 150 мм и длиной l1 = 8 м. Определить расход Q, поступающий в бак при условии, что максимальный напор не превышает высоту H1 = 2 м.
Вид жидкости – вода при 4 ºС.
Материал трубы — стальная, сварная, умеренно заржавевшая.
Задача 51
Какую высоту h должна иметь воронка для налива жидкости в бочку из цистерны, чтобы мазут не переливался через край при полном открытии крана. Диаметр крана d1 = 20 мм, напор в цистерне H = 3 м. Диаметр выходного отверстия воронки d2 = 2d1. Длина крана lк = 1 м.
Задача 52
Из закрытого резервуара в атмосферу вытекает жидкость через круглое отверстие в тонкой стенке и внешний цилиндрический насадок диаметром d1 = d2 = 20 мм. Определить разность расходов ΔQ отверстия и насадка при H = 1 м и давлении на поверхности pм = 0,5 атм.
Задача 56
В резервуаре находится 1,1 м жидкости и 6,2 м нефти плотностью 900 кг/м3. Диаметр резервуара D = 6 м. Определить время слива воды через короткий патрубок диаметром 100 мм.
Задача 57
Из вертикального цилиндрического резервуара, открытого сверху, выпускают жидкость через донное отверстие. В момент открытия отверстия высота слива была равной H0 = 4,5 м. Через две минуты после открытия отверстия высота налива оказалось равной H = 4 м. Определить время опорожнения резервуара.
Задача 61
Определить расходы в ветвях 1, 2, 3 и повышение давления на участке BC при гидравлическом ударе в случае мгновенного закрытия задвижки в точке C. Параметры участков: l1 = l, d1 = d; l2 = 3/4l, d2 = 3/2d; l3 = 4/3l, d3 = d/2; lBC = 2l, dBC = 2d. Напоры: в точке А HА = 40 м, в точке В HВ = 5 м. Трубы стальные, новые, толщиной δ = 6 мм. Длина труб l = 250 м, диаметр d = 200 мм.
Задача 62
От напорного бака идет магистральный трубопровод длиной l1 = 1,5l. В точке В разветвляется на две ветви ВС с расходом QС = 1,5Q и BD с расходом QD = Q = 14 л/с. Длины участков: l2 = l, l3 = 1,1l (l = 300 м, d = 300 мм). Отметки земли: C = D. Определить напор в напорном баке, величину давления на участке АВ при мгновенном закрытии задвижки в точке В, если толщина стенки трубы δ = 6 мм.
Задача 64
Необходимо определить расход QC стального трубопровода, состоящего из участков с длинами: lAB = 100 м, lBC = 140 м; диаметрами: dAB = 40 мм, dBC = 20 мм, если давление, создаваемое насосом p = 5 атм, давление в точке С pC = 2,1 атм, а расход QB = 2 л/с.
Задача 65
Определить отметку водонапорной башни HA ,если сеть состоит из новых чугунных труб. Параметры участков: l1 = 2l, d1 = 1,25d; l2 = l, d2 = d; l3 = 1,5l, d3 = d; длина магистрального трубопровода l = 2,5l, d = 2d. Свободный напор Hсв = 10 м. Расход Q = 14 л/с. Насколько повысится давление на участке А-2 при мгновенном закрытии задвижки в точке 2, если lА2 = 1/2l. Труба толщиной δ = 4 мм (l = 200 м, d = 300 мм).
Задача 66
Жидкость из резервуара А подается насосом в пункт В и С, где расходы, соответственно, Q1 = 0,2 л/с, Q2 = 6,6 л/с. В ветви с последовательным соединением трубопроводов имеется участок с непрерывной раздачей расхода по пути q = 0,08 л/с. Определить необходимый напор H, для подачи воды в пункты В и С. Трубы стальные, новые (l = 200 м, d = 300 мм).
Задача 67
Из резервуара А вода подается в разветвленную сеть. На одном из участков имеется путевой объемный расход воды q = 0,03 л/с. Трубы чугунные. Определить распределение расхода в ветвях трубопровода с расходом Q1, на параллельных участках. На какой высоте должен находится резервуар А для самотечной подачи воды в пункты В и С с расходом Q1 = 16 л/с, Q2 = 10 л/с (l = 400 м, d = 300 мм).
Задача 68
Необходимо определить давление, создаваемое насосом и насколько оно повысится при гидравлическом ударе на участке АВ, если QC = 1,1 л/с, QD = 2 л/с, длина участков l = 600 м, диаметр d = 22 мм, толщина стенки трубы δ = 4 мм.
Задача 69
Расход воды Q = 900 кубических метров в час в трубопроводе длиной l = 11 км. Свободный напор в конечной точке Hсв = 10 м. Определить необходимое время закрытия задвижки при условии, что в случае гидравлического удара в трубопроводе предельное давление не превышает значение p = 1 МПа. Труба стальная, D = 500 мм, толщина стенки δ = 10 мм.
Задача 71
Модель расходомера Вентури, предназначенного для измерения расхода керосина, испытывается на воде. Определить расход воды Qм на модели для соблюдения подобия, если расход керосина в натуре Qн = 35 л/с, диаметры расходомера в натуре Dн = 200 мм и dн = 100 мм, геометрический масштаб модели равен 2,5.
Задача 72
Какими будут потери напора на 1 км длины бетонного напорного трубопровода диаметром 500 мм, если потери на его воздушной модели (Kl = 1) при скорости движения воздуха 30 м/с составили 1 м?
Задача 74
Найти отношение кинематических вязкостей жидкостей на натуре и на модели при одновременном соблюдении вязкостного (Reм = Reн) и гравитационного (Frм = Frн) подобия потоков, если геометрический масштаб моделирования Kl = 100.
Задача 76
При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса p2 = 0,35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм. рт. ст; подача Q = 6,5 л/с, крутящий момент на валу насоса M = 41 Н · м; частота вращения вала насоса n = 800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и КПД насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопровода одинаковы.
Задача 79
Центробежный насос создает подачу Q = 5 л/с, работает с частотой n = 5000 об/мин, средний диаметр окружности, на которой расположены входные кромки лопаток D1 = 60 мм, ширина лопатки на входе b1 = 20 мм. Рабочее колесо радиальное. Определить угол лопатки на входе β1, соответствующий безотрывному входу потока в межлопаточные каналы. Толщиной лопаток пренебречь. Жидкость подводится к лопаткам без закрутки.
Задача 80
Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D1 = 250 мм, при частоте вращения n1 = 1800 об/мин создает напор H1 = 12 м и подает Q1 = 6,4 л/с. Требуется определить частоту вращения n2 и диаметр D2 колеса насоса, который при подобном режиме работы создает напор H2 = 18 м и обеспечивает подачу Q2 = 10 л/с.
Задача 81
Подача центробежного насоса, характеристика которого при ω = 250 1/с описывается уравнением Hн = H0 + K1Q – K2Q2, при работе на заданный трубопровод составляет Q = 5 л/с. Определить: с какой скоростью должно вращаться колесо насоса для создания напора, в два раза большего при той же подаче, если H0 = 4 м, K1 = 0,2 · 103 с/м2, K2 = 0,06 · 106 с/м5.
Задача 82
Пластинчатый насос имеет следующие размеры: диаметр внутренней поверхности статора D = 100 мм, эксцентриситет e = 10 мм, толщина платин δ = 3 мм, ширину платин b = 40 мм. Определить мощность, потребляемую насосом при частоте вращения n = 1450 об/мин. Давлении на выходе из насоса p = 5 МПа. Механический КПД принять равным ηм = 0,9.
6. Что такое коэффициент объемного сжатия жидкости, модуль упругости?
16. Что называется гидростатическим давлением?
20. Назовите основные единицы измерения давления.
22. Каково основное уравнение гидростатики?
26. Объясните закон Паскаля.
28. Как определить силу давления жидкости на плоскую горизонтальную поверхность?
38. Чем отличается установившееся движение жидкости от неустановившегося, равномерное от неравномерного?
45. В чем отличие уравнения Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости от уравнения Бернулли потока реальной жидкости?
49. В каком случае уравнение Бернулли превращается в основное уравнение гидростатики?
56. Чему равно значение коэффициента Кориолиса при турбулентном и ламинарном режимах?
58. От каких параметров зависят гидравлические потери в ламинарном потоке?
60. В чем заключается теория Прандтля?
69. Отчего зависят потери напора на местных сопротивлениях?
71. Что такое эквивалентная длина?
73. От чего зависит коэффициент местного сопротивления вентиля?
80. Как определить время опорожнения цилиндрического резервуара?
81. Что называется простым трубопроводом, и какие основные задачи встречаются при его расчете?
85. Каковы особенности расчета трубопроводов при непрерывной раздаче расхода по пути?
94. Что такое подобие, какие виды подобия Вы знаете?
96. Какие основные силы необходимо учитывать при моделировании гидравлических явлений?
98. В чем физический смысл критериев подобия Эйлера, Рейнольдса, Фруда, Архимеда?
100. Покажите примеры преобразования одних масштабов в другие.
106. Запишите основное уравнение центробежного насоса. Поясните его.
110. Прокомментируйте сводный график центробежных насосов.
119. Как определяется допустимая высота всасывания поршневого насоса?
120. Что называют характеристикой поршневого насоса?
Задачи можно купить обратившись по e-mail (skype)
Задачи 8, 12, 26, 34, 48, 52, 66, 79 можно сразу купить, предварительно зарегистрировавшись
