Методические указания по выполнению контрольных работ. МинистерствосельскогохозяйстваРоссийскойФедерации

• Название: МинистерствосельскогохозяйстваРоссийскойФедерации
• Дата: 12.05.2022
• Размер: 3.82 Mb.
• Имя файла: Методические указания по выполнению контрольных работ.pdf
• Тип: Протокол; #525148
• страница: 4 из 8

2.2.4. Гидропневмотранспорт
Литература: [И], с. 5—66, 66—94, 98—114, 114—126, 126—128, 139—170.
Выяснить, что представляет собой гидропневмотранспорт, где он применяется в с.-х. производстве, его преимущества по сравне- нию с другими видами транспорта. Знать, какие различают пидро- и пневмотранспортные системы по назначению и принципу действия.
Изучая физико-механические свойства гидросмесей, рассмотреть понятия гидравлической крупности твердых частиц, плотности и консистенции (концентрации) гидросмеси; реологические парамет- ры высоковязких с.-х. материалов (структурную вязкость и пре- дельное напряжение сдвига). Рассмотреть модели структурной жидкости. Выяснить, что называется структурными гидросмесями, какими свойствами они обладают, какие четыре режима течения встречаются при перемещении структурных гидросмесей по тру- бам.
Усвоить теоретические основы и методы расчета напорного гидропневмотранспорта. Изучить схемы и методы расчета безна- порного гидротранспорта. Уяснить, что называется критической скоростью гидросмеси, как определяется расчетная пропускная способность (расчетный расход) гидротранспортной установки в зависимости от производственного процесса и вида с.-х. материала.
Познакомиться со схемами и технологическим расчетом поточ- ных линий удаления и транспортировки навоза, приго
-
36
товления, транспортировки и раздачи кормов и других продуктов с.-х. производства. Рассмотреть контейнерный гидротранспорт и перспективы его применения в животноводстве.
Изучая машины и оборудование для обеспечения гидропнев- мотранспорта, выяснить, из каких трех основных элементов состоят системы гидравлического и пневматического транспорта кормовых смесей и навозных масс. Рассмотреть устройства для ввода в поток транспортируемых сред, используемые для транспортировки тру- бопровода с арматурой, конструкцию приемных резервуаров и средства автоматизации гидропневмотранспорта. Уметь выбирать напорное и вспомогательное оборудование для гидропневмосистем.
Вопросы для самопроверки
1.
Что такое гидропневмотранспорт? Где он применяется в с.-х. производстве, в чем его преимущества?
2.
Рассказать о гидро- и пневмотранспортных системах. В чем различия между ними по назначению и принципу действия?
3.
Перечислить физико-механические свойства гидросмесей.
4.
Дать определения гидравлической крупности твердых частиц, плотности и консистенции гидросмеси.
5.
Назвать реологические параметры высоковязких с.-х. материа- лов. Что называется структурной вязкостью и предельным напряже- нием сдвига?
6.
Какие существуют четыре режима течения при перемещении структурных гидросмесей по трубам?
7.
Из каких основных элементов состоят системы гидравлическо- го и пневматического транспорта кормовых смесей и навозных масс?
8.
Как производится выбор основного и вспомогательного обору- дования для гидропневмосистем?
9.
Начертить схемы и перечислить методы расчета напорного и безнапорного гидротранспорта.
10.
Дать определение критической скорости гидросмеси. По какой формуле определяется расчетный расход гидротранспортной уста- новки?
11.
Привести последовательность технологического расчета по- точных линий.
37

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 1
Раздел 1
ПРИБОРЫ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ
(данные для решения задач 2—10 приведены в табл. 1, 2)
Задача 1. (Рис. 1.1). Определить приведенную пьезометриче- скую высоту h x
поднятия пресной воды в закрытом пьезометре (со- ответствующую абсолютному гидростатическому давлению в точке
A), если показание открытого пьезометра h при атмосферном давле- нии р
ат
, расстояния от свободной поверхности жидкости в резервуа- ре до точек А и В соответственно h
1
и h
2
.
Задача 2. (Рис. 1.2). Закрытый резервуар с морской водой снаб- жен открытым и закрытым пьезометрами. Определить приведенную пьезометрическую высоту h x
поднятия воды в закрытом пьезометре
(соответствующую абсолютному гидростатическому давлению в точке А), если показание открытого пьезометра h при атмосферном давлении р
ат
, а точка А расположена выше точки В на величину h
1
.
Задача 3. (Рис. 1.3). Определить абсолютное гидростатическое давление в точке А закрытого резервуара с дистиллированной во- дой, если при атмосферном давлении р
ат высота столба ртути в трубке дифманометра h, а линия раздела между ртутью и водой рас- положена ниже точки В на величину h
1
, точка В — выше точки А на величину h
2
.
Задача 4. (Рис. 1.4). Закрытый резервуар снабжен дифма- нометром, установленным в точке В, и закрытым пьезометром. Оп- ределить приведенную пьезометрическую высоту h x
поднятия пре- сной воды в закрытом пьезометре (соответствующую абсолютному гидростатическому давлению в точке А), если при атмосферном дав- лении р
ат высота столба ртути в трубке дифференциального мано- метра h, а точка А расположена на глубине h
1
от свободной поверх- ности.
Задача 5. (Рис. 1.5). Определить при атмосферном давлении р
ат высоту h x
поднятия ртути в дифференциальном манометре, подсое- диненном к закрытому резервуару в точке В, частично заполненно- му дистиллированной водой, если глубина погружения точки А от свободной поверхности резервуара h
1
, приведенная пьезометриче- ская высота поднятия воды в закры-
38
том пьезометре (соответствующая абсолютному гидростатическо- му давлению в точке A) h
2
.
Задача 6. (Рис. 1.6). К. двум резервуарам А и В, заполненным морской водой, присоединен дифференциальный ртутный мано- метр. Составить уравнение равновесия относительно плоскости равного давления и определить разность давлений в резервуарах А
и В, если расстояния от оси резервуаров до мениска ртути равны h
1
и h
2
.
Задача 7. (Рис. 1.7). Дифференциальный ртутный манометр подключен к двум закрытым резервуарам с пресной водой, давле- ние в резервуаре А равно р
А
. Определить давление в резервуаре В
— р в
, составив уравнение равновесия относительно плоскости рав- ного давления, определить разность показания ртутного дифмано- метра h.

Задача 8. (Рис. 1.8). Резервуары А и В частично заполнены водой разной плотности (соответственно ρ
А
= 998 кг/м
3
, ρ
в
=1029 кг/м
3
) и га- зом, причем, к резервуару А подключен баллон с газом. Высота столба ртути в трубке дифманометра h, а расстояния от оси резервуаров до мениска ртути равны
h
1
и
h
2
. Какое необходимо создать давление р о
в баллоне, чтобы получить давление
ρ
в на свободной поверхности в резервуаре В?
Задача 9. (Рис. 1.9). К двум резервуарам А и В, заполненным нефтью, присоединен дифференциальный ртутный манометр.
Определить разность давлений в точках А и В, составив уравне- ние равновесия относительно плоскости равного давления. Раз- ность показаний манометра h.
Задача 10. (Рис. 1.10). Резервуары А и В частично заполнены пресной водой и газом. Определить избыточное давление газа на поверхности воды закрытого резервуара В, если избыточное давле- ние на поверхности воды в закрытом резервуаре А равно р
А
,
раз- ность уровней ртути в двухколенном дпфманометре h, мениск рту- ти в левой трубке манометра ниже уровня воды на величину h
1
, в правой трубке — h
3
= 0,25 h
1
высота подъема ртути в правой трубке манометра h
2
. Пространство между уровнями ртути в манометре заполнено этиловым спиртом.
Раздел 2
ГИДРОСТАТИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
(данные для решения задач 11—20 приведены в табл. 3)
Задача 11. (Рис. 2.1). Гидравлический пресс с диаметрами поршней Д и d используется для получения виноградного сока. К малому поршню приложена сила Р. Определить сжимающее усилие
Р
1
большого поршня, если к. п. д. гидравлического пресса η = 0,8.
Задача 12. (Рис. 2.2). При ремонте с.-х. машин и оборудования широко используется гидравлический домкрат с диаметрами порш- ней D и d. Определить усилие Р, которое необходимо приложить к малому поршню, чтобы поднять груз весом G.
Задача 13. (Рис. 2.3). Два вертикальных цилиндра наполнены жидкостью и сообщаются между собой. В цилиндры заключены поршни (левый — диаметром d, правый — диаметром D), которые находятся в равновесии, причем, над правым поршнем находится воздух при атмосферном давлении р — = 98,1 кПа. Определить, ка- кую надо приложить силу Р к левому поршню (направленную вер- тикально вверх), чтобы давление воздуха над правым поршнем уменьшилось на 15%. Трением и массой поршня пренебречь.
41

Задача 14. (Рис. 2.4). Система, состоящая из двух вертикальных цилиндров, соединенных между собой, заполнена жидкостью. В цилиндры заключены поршни диаметрами d и D. В пространстве над правым поршнем — воздух при атмосферном давлении ρ ==
98,1 кПа. Как изменится давление воздуха над правым поршнем, если к левому поршню приложить вертикально вниз силу Р? Трени- ем пренебречь.
Задача 15. (Рис. 2.5). Два сообщающихся цилиндра наполнены водой. В левый цилиндр заключен поршень диаметром d, который уравновешивается столбом жидкости Н = 0,35 м в правом цилинд- ре. Определить вес поршня G. Трением пренебречь.
Задача 16. (Рис. 2.6). Определить высоту поднятия воды порш- невым насосом, если давление пара ρ = 170 кПа, а диаметры цилин- дров D и d. Потерями в системе пренебречь.
Задача 17. (Рис. 2.7). Для повышения гидростатического давле- ния необходимо создать мультипликатор со следующими парамет- рами: давление на входе ρ
1
= 30 кПа, давление жидкости на выходе в 100 раз больше, диаметр малого поршня d. Определить диаметр большого поршня D и давление на выходе ρ
2
Задача 18. (Рис. 2.8). Для накопления энергии используется гру- зовой гидравлический аккумулятор с диаметром плунжера D, вес которого G и ход Н = 6 м. Определить запасаемую аккумулятором энергию, если к. п. д. аккумулятора η = 0,85.
Задача 19. (Рис. 2.9). Цилиндрический резервуар диаметром D и весом G, заполненный водой на высоту а = 0,5 м, висит на поршне диаметром d. К поршню через блоки подвешен груз, удерживающий систему в равновесии. Определить вакуум в сосуде, обеспечиваю- щий равновесие в цилиндре. Трением в системе пренебречь.
Задача 20. (Рис. 2.10). На цилиндрическом сосуде, заполненном воздухом, висит плунжер диаметром d и весом G. Определить ва- куум в сосуде, обеспечивающий равновесие плунжера. Трением в системе пренебречь.

Раздел 3
ДАВЛЕНИЕ НА ПЛОСКУЮ СТЕНКУ
(данные для решения задач 21—30 приведены в табл. 4)
В задачах 21—30 необходимо построить эпюру гидростатиче- ского давления.
Задача 21. (Рис. 3.1). Шлюзовое окно закрыто щитом треуголь- ной формы шириной а. За щитом воды нет, а глубина воды перед ним — h
1
, при этом горизонт воды перед щитом совпадает с его вершиной. Определить силу гидростатического давления и положе- ние центра давления на щит.
Задача 22. (Рис. 3.2). Плоский квадратный щит шириной b уста- новлен с углом наклона к горизонту α. Глубина воды перед щитом
— h
1
,защиты — h
2
. Определить силу абсолютного гидростатиче- ского давления и центр давления жидкости на щит.
Задача 23. (Рис. 3.3). Для сброса излишков воды используется донный водовыпуск, прямоугольный затвор которого имеет разме- ры а и b, угол наклона α. Глубина воды от ее свободной поверхно- сти до нижней кромки затвора — h
1
. Определить силу избыточного гидростатического давления жидкости на затвор водовыпуска.
Задача 24. (Рис. 3.4) Затвор донного водовыпуска треугольной формы имеет ширину а и высоту b. Угол наклона затвора а, нижняя кромка затвора находится в воде на глубине h
1
. Определить силу абсолютного гидростатического давления жидкости и положение центра давления на затвор.
Задача 25. (Рис. 3.5). Цистерна диаметром Д=1,4 м заполнена керосином (плотность ρ
к
= 830 кг/м
3
) на глубину h
1
. Определить силу избыточного гидростатического давления р, которую необхо- димо приложить для открытия крышки А цистерны, а также найти координату точки приложения этой силы.
Задача 26. (Рис. 3.6). Отверстие шлюза-регулятора перекрыто плоским металлическим затвором высотой а, шириной bи толщи- ной с = 0,25 b; удельный вес материала, из которого он изготовлен
γ
3
= 11 кН/м
3
. Глубина воды слева от затвора h
1
, а справа — h
2
. Ко- эффициент трения скольжения f = 0,45. Определить начальную силу тяги Т, необходимую для открытия
44
затвора, равнодействующую силы давления воды на затвор и по- ложение центра ее приложения.
Задача 27. (Рис. 3.7). Прямоугольный щит высотой а, шириной
b, толщиной с = 0,25 Ь, массой m = 1,8 т, с углом наклона αпере- крывает отверстие в теле плотины. Нижняя кромка щита находится в воде на глубине h
1
, коэффициент трения скольжения его направ- ляющих f = 0,3. Определить силу тяги Т, которая необходима для поднятия щита вверх.
Задача 28. (Рис. 3.8). Плоский прямоугольный щит размерами а
x b, весом G = 26 кН, перекрывает выходное отверстие резервуара.
Глубина воды перед щитом от свободной поверхности воды до нижней его кромки h
1
, за щитом — h
2
. Определить начальную силу тяги Т троса, необходимую для открытия щита. Трением в шарни- рах пренебречь.
Задача 29. (Рис. 3.9). Для создания подпора в реке применяется плотина Шануана, представляющая собой плоский прямоугольный щит, который может вращаться вокруг горизонтальной оси О. Угол наклона щита α, глубина воды перед щитом h
1
,а за щитом — h
2
.
Определить положение оси вращения щита х
0
, при котором в случае увеличения верхнего уровня воды выше плотины, щит опрокиды- вался бы под ее давлением.
Задача 30. (Рис. 3.10). Ирригационный канал перегораживается плоским квадратным щитом шириной а, весом G = = 20 кН, с углом наклона α. Глубина воды перед щитом h
1
, a за ним — h
2
, Опреде- лить, пренебрегая трением в шарнире, начальную силу тяги Т, ко- торую необходимо приложить для подъема щита.

Раздел 4
ДЛИННЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ И
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЯ ТРУБ.
СИФОННЫЙ ТРУБОПРОВОД.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР
(данные для решения задач 31—40 приведены в табл. 5)
Задача 31. (Рис. 4.1). От пункта А проложена водопроводная сеть: с последовательным и параллельным соединениями стальных, быв- ших в эксплуатации, трубопроводов, к двум водоемам на разных от- метках и постоянной разницей уровней Н. Вода подается из одного водоема в другой посредством сифона с углами поворота α и β, вы- полненного из стального трубопровода диаметром d. От нижнего во- доема отходит стальной трубопровод длиной L и диаметром d, закан- чивающийся задвижкой. На последнем участке последовательного соединения трубопроводов имеется равномерно распределенный пу- тевой объемный расход q и объемный расход в конце трубопровода
Q
2
Определить:
1.
Объемный расход в сифоне.
2.
Распределение объемного расхода воды Q
1
в параллельных вет- вях водопровода.
3.
Потери напора по длине трубопровода на участках последова- тельного соединения.
4.
Повышение давления ∆p в трубопроводе при внезапном закры- тии задвижки.
Задача 32. (Рис. 4.2). Из источника А вода подается в разветвлен- ную сеть. Магистральный трубопровод имеет последовательные уча- стки с объемным расходом Q
2
, длиной L, диаметрами d, d/2, d/3 и па- раллельные ветви с объемным расходом Q
1
, имеющие диаметры d/2.
На одном из участков имеется путевой объемный расход воды q. По ответвлению вода подается в резервуар, который связан посредством сифонного трубопровода с другим резервуаром. Разница уровней в резервуарах H. Сифонный трубопровод выполнен с углами поворота
α и β, имеет сетку с обратным клапаном. От нижнего резервуара от- ходит чугунный трубопровод с толщиной стенок е, в котором перед закрытием задвижки имеется давление р
0
, а давление при мгновенном закрытии задвижки возрастает до р.
Определить:
1. Распределение расхода в ветвях трубопровода на параллельных участках.
47

2.
Потери напора на последовательных участках трубопровода.
3.
Начальную скорость V
0
движения воды в чугунном трубо- проводе с задвижкой.
4.
Диаметр сифона.
Задача 33. (Рис. 4.3). В тепличном комбинате стальные трубо- проводы для подачи питательного раствора (кинематическая вяз- кость ν = 0,01 см
2
/с) разветвляются на три участка: последователь- ный с путевым объемным расходом воды q и объемным расходом
Q
2
, параллельный с объемным расходом Q
1
и участок длиной L,
толщиной стенки е и объемным расходом Q, в конце которого ус- тановлена задвижка. Резервуары с питательным раствором сооб- щаются посредством сифона с углами поворота α и β. Движение в сифоне происходит с разностью напоров Н. Последовательные и параллельные участки трубопроводов имеют длину L, диаметры d,
d/2, d/Ъ, d/A.
Определить:
1.
Повышение давления ∆р при внезапном закрытии задвижки.
2.
Распределение расхода в параллельных ветвях участка.
3.
Потери напора h
1
, h
2
, h
3
на последовательных участках тру- бопровода.