Задачник по гидродинамике. Методические указания к выполнению контрольных и расчетнографических работ для студентов технических специальностей

• Название: Методические указания к выполнению контрольных и расчетнографических работ для студентов технических специальностей
• Анкор: Задачник по гидродинамике.docx
• Дата: 26.04.2017
• Размер: 1.65 Mb.
• Имя файла: Задачник по гидродинамике.docx
• Тип: Методические указания; #5799
• страница: 3 из 4

Задача 6. Определить расход воды , протекающий из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме (рис.5). Разность уровней воды в баках . Диаметр труб , , , , . Длины труб , , , , . При решении надо воспользоваться значениями расходных характеристик для новых водопроводных труб (табл.1).

Решение задачи:

Примем ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; .

Рассматривая поток из верхнего в нижний резервуар по трубам 1, 2 и 5, можно записать

.

Выразив потери напора для отдельных труб через их расходы, длины и расходные характеристики, будем иметь



Так как потери напора в ветвях замкнутого трубопровода с общими узлами равны между собой, можно составить уравнения

и

или



откуда

и .

Общий расход равен сумме расходов в ветвях замкнутой части системы

.

Подставим в последнее равенство полученные значения для и , выраженные через :



откуда



После подстановки последнего значения для в уравнение для суммарной потери напора в системе будем иметь



откуда



Расходные характеристики для известных диаметров труб устанавливаем по табл.1: , ,,. Значения всех величин подставляем в формулу в дециметрах:

Рис. 6

Задача 7. Цилиндрический бак диаметром имеет в дне два одинаковых отверстия, одно из которых снабжено внешним цилиндрическим насадком (рис.6). Какой диаметр должны иметь отверстия, чтобы при поступлении в бак расхода воды уровень поддерживался на высоте ? Определить, за какое время произойдет опорожнение сосуда через цилиндрический насадок после прекращения притока воды в бак.

Решение задачи:

Примем , , .

Расход воды через отверстие

.

Расход воды через насадок

.

Общий расход воды

,

откуда



Коэффициент расхода для отверстия . То же, для цилиндрического насадка .



Диаметр отверстий



Время опорожнения сосуда через цилиндрический насадок



где – площадь днища бака

Задача 8.На водопроводной трубе диаметром установлен водомер диаметром (рис.7). На какую высоту поднимается вода в пьезометрической трубке, присоединенной к суженному сечению, при пропуске расхода , если уровень воды в пьезометре, присоединенном к трубе, ? Потери напора не учитывать.
Задача 9. По трубопроводу, имеющему сужение, протекает расход воды . Определить диаметр суженной части трубопровода , если известны показания пьезометров , и диаметр трубопровода . Потери напора не учитывать (рис.7).
Задача 10. На какую высоту может засасываться вода из резервуара по трубке, присоединенной к узкому сечению трубопровода, если по нему протекает расход (рис.8)? Диаметры , , избыточное давление в первом сечении . Потери напора не учитывать.
Задача 11. По трубопроводу, имеющему сужение, протекает расход воды . Без учета потерь напора определить, какой диаметр должна иметь узкая часть трубопровода, чтобы обеспечить засасывание воды из резервуара на высоту (рис.8). Диаметр трубопровода , избыточное давление в первом сечении .
Задача 12. К трубопроводу переменного сечения присоединены два пьезометра (рис.9). Пренебрегая потерями напора, определить, на какую высоту поднимется вода во втором пьезометре, если высота воды в первом пьезометре , диаметры , . По трубопроводу протекает расход воды .

Рис. 7	Рис. 8	Рис. 9

Задача 13. Определить расход воды в горизонтальном трубопроводе переменного сечения (рис. 10), скорость на каждом из его участков и построить пьезометрическую линию, если , , и .

Рис. 10.	Рис. 11.

Задача 14. Определить расход воды в трубопроводе длиной (рис. 11), построить пьезометрическую и напорную линии, если длина первого участка , его диаметр , диаметр второго участка , напор в баке , отметка начала трубопровода , отметка конца , гидравлические коэффициенты трения , .
Задача 15. Из одного резервуара в другой вода поступает по сифонному трубопроводу длиной и диаметром (рис.12). Определить расход воды при разности уровней в резервуарах . Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой () и задвижкой (). Потерями напора в коленах и на выход из трубы пренебречь. Коэффициент сопротивления трения . Найти вакуум в опасной точке сифона, если длина участка трубопровода до этой точки и ее возвышения над уровнем воды в верхнем резервуаре .
Задача 16. По сифонному трубопроводу длиной и диаметром нужно обеспечить расход бензина . Определить необходимую разность уровней в резервуарах и вакуум в опасной точке сифона С, если длина участка трубопровода до этой точки , а ее возвышение над уровнем в верхнем резервуаре (рис.12). Трубопровод имеет приемный клапан с сеткой () и задвижку (). Потери на поворотах не учитывать. Коэффициент сопротивления трения . Объемный вес бензина .
Задача 17. Определить максимально допустимую высоту установки насоса над уровнем воды в бассейне (рис.13) при следующих данных: производительность насоса ; вакуум во всасывающем патрубке ; длина всасывающей трубы , диаметр . Всасывающая труба снабжена приемным клапаном с сеткой () и имеет одно сварное колено (). Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления.
Задача 18. Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний открытый бак по вертикальной трубе за счет избыточного давления в нижнем баке (рис.14). Определить расход воды при следующих данных: , , . Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления. Коэффициенты местных сопротивлений: входа в трубу ; вентиля ; выхода из трубы .

Рис. 12	Рис. 13	Рис. 14

Задача 19. Из нижнего бака с избыточным давлением по новой стальной трубе подается бензин в верхний бак, на поверхности которого поддерживается вакуум (рис.15). Разность уровней в баках , длина трубы , диаметр . При каком значении коэффициента сопротивления вентиля будет подаваться расход . Потерями напора на вход в трубу и выход из нее пренебречь. Коэффициент сопротивления трения определить по формуле П.Н. Конакова для гидравлически гладких труб. Объемный вес бензина , коэффициент кинематической вязкости .
Задача 20. Определить диаметры труб для участков тупиковой водопроводной сети (рис.16) и установить требуемую высоту водонапорной башни в точке 1 для подачи следующих расходов в конечные пункты сети: , , и . Длины участков в метрах указаны на схеме сети. Местность горизонтальная. В конечных пунктах сети должен быть обеспечен свободный напор . При расчете воспользоваться значениями предельных расходов и расходных характеристик для новых водопроводных труб (табл. 1).

Рис. 15	Рис. 16	Рис. 17