Методические указания по выполнению контрольных работ. МинистерствосельскогохозяйстваРоссийскойФедерации
 Скачать 3.82 Mb.
|
|
Задача 34. (Рис. 4.4). Из пункта А вода подается по чугунному трубопроводу в открытые емкости с разницей междуверхней и нижней отметками — Н. Емкости сообщаются посредством сифона с объемным расходом Q сиф , выполненного изчугунных труб с угла- ми поворота α и β. Трубопровод с объемным расходом Q 2 состоит из последовательных участков каждый длиной L и диаметрами d, d/2, d/4. Параллельный участок состоит из двух ветвей каждая дли- ной L и диаметром d/2.От нижней емкости отходит чугунный тру- бопровод с толщинойстенок е и диаметром d, заканчивающийся за- движкой. Начальное избыточное давление в трубопроводе — р 0 , начальная скорость – V o Определить: 1. Потери напора по длине трубопровода при последовательном соединении. 2. Распределение расхода Q 1 в трубопроводе на участках с па- раллельным соединением. 3. Напряжение σпри внезапном закрытии трубопровода. 4. Диаметр сифона. 48 Задача 35. (Рис. 4.5). Из нефтехранилища А нефть подается в на- копительный резервуар, где поддерживается постоянный уровень. Из резервуара-накопителя нефть поступает в приемный резервуар под напором Н при помощи сифонного нефтепровода диаметром d под углами α и β. От хранилища А по чугунному трубопроводу нефть подводится к двум параллельным ветвям каждая длиной L и диа- метром d/2 с объемным расходом Q 1 .Система последовательно со- единенных трубопроводов состоит из двух участков каждый длиной L, диаметрами d, d/2 с объемным расходом Q 2 . Третий участок, кроме транзитного объемного расхода Q l имеет равномерно распределен- ный путевой объемный расход q. От приемного резервуара отходит чугунный трубопровод диаметром d, с толщиной стенок е и объем- ным расходом Q, заканчивающийся задвижкой. Определить: 1. Объемный расход в сифоне. 2. Повышение давления ∆р в чугунном трубопроводе при вне- запном закрытии задвижки. 3. Потери напора по длине нефтепровода на участках последо- вательного соединения. 4. Распределение расхода нефти на параллельных участках нефтепровода. Задача 36. (Рис. 4.6). Водопроводная сеть, выполненная из чу- гунных трубопроводов с толщиной стенок е, состоит из последова- тельных и параллельных участков, двух резервуаров, сообщающих- ся при помощи сифона, и отходящего от нижнего резервуара чу- гунного трубопровода с объемным расходом Q 2 с задвижкой. Один из последовательных участков имеет путевой объемный расход q. Горизонты уровней в резервуарах разнятся на величину H. Сифон- ный трубопровод с углами поворота аир имеет обратный клапан с сеткой и пропускает объемный расход Q сиф . Перед закрытием за- движки давление ρ 0 , после мгновенного закрытия задвижки давле- ние перед задвижкой р. Определить: 1 Распределение объемного расхода Q 1 в трубопроводах при параллельном соединении. 2. Диаметр сифона. 3. Потери напора по длине последовательно соединенных участков трубопровода. 4. Определить начальную скорость V 0 в чугунном трубопрово- де. 49 Задача 37. (Рис. 4.7). Два бассейна сообщаются чугунным сифо- ном, имеющим обратный клапан с сеткой с углами поворотов а и р. Отметки уровней воды отличаются на величину Н. От нижнего бас- сейна отходит бетонная труба диаметром d, длиной L, с объемным расходом Q, с задвижкой. Магистральные асбестоцементные трубо- проводы имеют последовательные и параллельные участки. Объем- ный расход в трубопроводе с параллельными участками — Q 1 ,с по- следовательным соединением участков — Q 2 . На конечном участке последовательного соединения происходит равномерная путевая раздача q. Определить: 1. Распределение расхода по параллельным ветвям. 2. Потери напора на последовательных участках. 3. Повышение давления ∆ρв трубопроводе при внезапном за- крытии задвижки. 4. Объемный расход в сифоне Q сиф Задача 38. (Рис. 4.8). Из водоисточника А вода подается в нако- пительный резервуар, где поддерживается постоянный уровень. Из резервуара-накопителя вода поступает в приемный резервуар при помощи стального сифонного водопровода, имеющего углы поворо- та α и β, пропускающего объемный расход Q сиф . Стальной трубопро- вод диаметром d, длиной L, с толщиной стенок e, отходящий от нижнего резервуара, заканчивается задвижкой. Система последова- тельно соединенных трубопроводов с длиной L и диаметрами d, d/2, d/3, d/4 пропускает транзитом из источника А объемный расход Q 2 к потребителю. Система трубопроводов с параллельными ветвями за- канчивается последовательным участком с равномерно распреде- ленным путевым объемным расходом q. Определить: 1. Повышение давления ∆ρ в трубопроводе при внезапном за- крытии задвижки. 2. Диаметр сифона. 3. Распределение расхода в трубопроводах с параллельным со- единением. 4. Потери напора на участках трубопровода при последователь- ном соединении. Задача 39. (Рис. 4.9). Два хранилища с керосином сообщаются со стальным сифоном, имеющим длину L и диаметр d. Отметки уров- ней керосина в хранилищах отличаются на величину Н. От нижнего хранилища отходит стальная труба диаметром d с задвижкой и тол- щиной стенок е. От пункта А отходят стальные трубопроводы с по- следовательным и парал 50 лельным соединениями, имеющие объемные расходы соответст- венно Q 2 и Q 1 . На втором участке последовательного соединения производится равномерная путевая раздача воды q. Определить: 1. Объемный расход в сифоне при заданном диаметре. 2. Потери напора на участках с последовательным соединени- ем. 3. Начальную скорость V 0 движения керосина в стальном тру- бопроводе, при которой давление при мгновенном закрытии за- движки достигает величины р, если перед закрытием задвижки в трубопроводе давление ро- 4. Распределение расхода в параллельных ветвях трубопровода. Задача 40. (Рис. 4.10). Из источника А вода подается по чугун- ному трубопроводу в водоем со скоростью V 0 , где поддерживается уровень и который сообщен с другим водоемом посредством сифо- на. Чугунный сифон имеет диаметр d и углы поворота а и р. От второго водоема отходит чугунный трубопровод диаметром d с толщиной стенки е, в котором перед закрытием задвижки создается давление ро. Другой участок системы водоснабжения имеет трубо- проводы с параллельным и последовательным соединениями. Пу- тевой объемный расход в конце последовательного участка состав- ляет q. Определить: 1. Распределение расхода в параллельных ветвях трубопровода. 2. Потери напора в последовательно соединенных трубопрово- дах. 3. Объемный расход в сифоне Q. 4. Напряжение сг в стенках трубопровода при внезапном за- крытии задвижки, если до закрытия вода в нем двигалась со скоро- стью V 0 - Раздел 5 МЕСТНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ. ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ (данные для решения задач 41—50 приведены в табл. 6; срав- нить расход воды через насадок с расходом через отверстия в тон- кой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия µ = 0,62; расчет коротких трубопроводов произвести без учета ра- боты насадка и наоборот). Задача 41. (Рис. 5.1). Из открытого резервуара при постоянном напоре Н 1 вода температурой t = 50°С вытекает с одной стороны в атмосферу по короткому трубопроводу диаметром d 1 и длиной l 1 с шероховатостью стенок ∆ = 1 мм, задвижкой, 53 коэффициент сопротивления которой ζ 3 и на конце диффузором ζ диф = 0,9, площадь живого сечения которого за расширением S 2 = 2S 1 , с другой стороны вода подается в другой резервуар через зато- пленный внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури). Разность уровней между ними H. Насадок имеет диаметр d н длину l н = 5d 1 , и коэффициент расхода насадки µ н . Определить: 1. Скорость истечения v 2 , расход воды Q 2 и коэффициент гид- равлического трения λ по короткому трубопроводу. 2. Расход через насадок Q H . Задача 42. (Рис. 5.2). К открытому резервуару с правой стороны подсоединен короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной l 1 и l 2 , диаметрами d 1 и d 2 и снабженный краном, коэффициент сопротивления которого ζ кр . Истечение воды темпера- турой t =10°C происходит по короткому трубопроводу в атмосферу под постоянным напором Н 1 . С левой стороны присоединен внут- ренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром d н и длиной l н = 5d н с коэффициентом расхода насадка µ н истечение происходит при разности уровней в резервуарах Н. Определить: скорость v и расход Q вытекаемой воды из короткого трубопро- вода, расход через насадок Q н Задача 43. (Рис. 5.3). К закрытому резервуару, на свободной по- верхности которого действует манометрическое давление р м , с пра- вой стороны подсоединен чугунный трубопровод переменного се- чения с диаметрами d 1 и d 2 . На первом участке длиной l 1 установлен вентиль, коэффициент сопротивления которого ζ в . Второй участок длиной l 2 заканчивается соплом диаметром d с = d 1 с коэффициен- том сопротивления ζ с = 0,06 (коэффициент сжатия струи на выходе из сопла ε = 1). С левой стороны находится затопленный конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d H , истечение из которого происходит при постоянной разности уровней Н и ко- эффициентом расхода µ н , и длиной l н = 5d н . Трубопровод и насадок подсоединены на глубине Н 1 температура воды t = + 10°С. Определить: 1. Скорость истечения v c и расход Q c , вытекающей из сопла во- ды. 2. Расход воды через затопленный насадок Q H . Задача 44. (Рис. 5.4). Истечение происходит из открытого ре- зервуара в атмосферу при постоянном напоре воды H 1 по коротко- му трубопроводу переменного поперечного сечения с 54 диаметрами d 1 и d 2 и длинами l 1 и 1 2 , для которых коэффициенты гидравлического трения соответственно равны λ 1 и λ 2 . На втором участке трубопровода имеются два колена с плавным поворотом и понижением трубопровода на H 2 = 1,5 м и задвижка, коэффициент сопротивления каждого поворота ζ к , коэффициент сопротивления задвижки ζ 3 . Истечение из конически расходящегося насадка с диа- метром выходного сечения d н и длиной l Н = 5 d H происходит под уровень при постоянной разности уровней Н. Коэффициент скоро- сти и коэффициент расхода насадка равны φ н = µ Н Определить: 1. Скорость истечения v тр и расход Q тр через короткий трубопро- вод. 2. Скорость истечения v н и расход Q H через затопленный кони- чески расходящийся насадок. Задача 45. (Рис. 5.5). Из открытого резервуара по короткому стальному трубопроводу постоянного поперечного сечения d 1 и длиной l 1 с краном, коэффициент сопротивления которого ζ кр , за- канчивающимся соплом диаметром d c = 0,5 d 1 вытекает вода в атмо- сферу при t — +30°C. Истечение происходит под напором Н 1 . С другой стороны к резервуару подсоединен коноидальный насадок диаметром выходного сопла d н и длиной l н = 5d н , истечение из кото- рого происходит при разности уровней в резервуарах Н с коэффици- ентом расхода насадка µ н. Определить: 1. Скорость истечения из сопла v c и расход воды по короткому трубопроводу Q c 2. Расход воды через затопленный коноидальный насадок Q н Задача 46. (Рис. 5.6). Вода при температуре t =15°С из резервуа- ра А подается в резервуар В по трубопроводу, состоящему из двух участков длиной l 1 и l 2 диаметром d 1 и d 2 . Коэффициент гидравличе- ского трения λ. Коэффициент потерь при входе в трубу ζ вх . С другой стороны на том же уровне к резервуару А подсоединен внешний ци- линдрический насадок (насадок Вентури) диаметром d H и длиной l H = 5 d н . Коэффициент скорости насадка φ н Определить: 1. Напор Н 1 который нужно поддерживать в баке А, чтобы на- полнить бак В, объемом W B = 18 м 3 за 30 мин. 2. Скорость истечения воды через насадок в предположении, что в резервуаре А находится вода под напором Н 1 определенным из предыдущего условия. 55 Задача 47. (Рис. 5.7). Вода при температуре t = 20°C из резер- вуара А подается в резервуар В со скоростью v = 0,5 м/с по сталь- ному трубопроводу диаметром d 1 и длиной l 1 . Уровень воды в баке А поддерживается постоянным Н 1 . Коэффициенты сопротивления: входа в трубу ζ вх ; крана ζ кр ; колена без закругления ζ кол 1 колена с закруглением ζ кол 2 . На глубине Н 1 к резервуару подсоединен внут- ренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром d н и длиной l н = 5d н при коэффициенте скорости для насадка φ н Определить: 1. Время заполнения водой резервуара В объемом W B = 1,15 м 3 и потери напора в трубопроводе. 2. Скорость истечения воды из насадка v н . Задача 48. (Рис. 5.8). Из резервуара А, заполненного водой на высоту Н, и находящегося под манометрическим давлением ρ м , во- да подается в резервуар В на высоту Н 2 = Н 1 + Н по стальному тру- бопроводу длиной l 1 и диаметром d 1 , с коленом и задвижкой, коэф- фициент сопротивления задвижки ζ 3 ; каждого колена с закруглени- ем ζ кол при коэффициенте гидравлического трения λ 1 . К. резервуару А на глубине Н 1 подсоединен конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d н и длиной l н = 5d н , истечение из которого происходит в атмосферу с коэффициентами расхода µ н и скорости φ н . Кинематическая вязкость воды v =l,24 х 10 -6 м 2 /с Ско- ростным напором и изменением уровня в баке А пренебречь. Определить: 1. Режим течения, расход Q тp и скорость v тр протекающей по трубопроводу воды. 2. Скорость V н и расход Q н проходящий через конически схо- дящийся насадок. Задача 49. (Рис. 5.9). Из резервуара А, на свободной поверхно- сти которого избыточное давление ρ м , вода температурой t=15°С поступает в резервуар В по трубопроводу переменного сечения, состоящему из двух участков длиной l 1 и l 2 и диаметрами d 1 и d 2 , с задвижкой и коленом, коэффициенты сопротивлений: колена ζ 1к , полностью открытой задвижки ζ з и потерь на вход в трубу ζ вх и со- ответственно коэффициенты гидравлического трения на первом участке λ 1 , на втором — λ 2 .Разность уровней в резервуарах Н 2 = Н 1 + Н.. На глубине Н 1 к резервуару А подсоединен конически расходя- щийся насадок с диаметром выходного сечения d H и длиной l н = 5d н , истечение из которого происходит в атмосферу с 56 коэффициентами расхода и скорости µ н = φ н . Скоростным напором и изменением уровня в резервуаре А пренебречь. Определить: 1. Режим течения, скорость v тр и расход воды Q тр , поступаю- щей в резервуар В по трубопроводу. 2. Скорость v н и расход воды Q н через конически расходящийся насадок. 58 Задача 50. (Рис. 5.10). Вода при температуре t = 20°C подается из резервуара А в резервуар В по короткому трубопроводу, состоя- щему из двух участков длиной l 1 и l 2 и диаметрами d 1 и d 2 с коэф- фициентом гидравлического трения λ, снабженному краном с ко- эффициентом сопротивления ζ кр . Разность уровней в резервуарах равна Н. На глубине Н 1 к резервуару А подсоединен коноидальный насадок с диаметром выходного сечения d н и длиной l н = 5d н коэф- фициент расхода насадка µ н Определить: 1. Расход Q тр , поступающий в резервуар В по короткому трубо- проводу. 2. Расход воды через коноидальный насадок Q тр КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2 Раздел 6 ВЫБОР ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА, ПРОВЕРКА ЕГО РАБОТЫ НА СЕТЬ (данные для решения задач 51—60 приведены в табл. 7) Задача 51. (Рис. 6.1). Для поддержания постоянного уровня в резервуаре Н г вода из берегового колодца перекачивается центро- бежным насосом с объемным расходом Q. Всасывающий и нагнета- тельный трубопроводы имеют соответственно: длины l вс , l н , диа- метры d вс , d н ; коэффициенты сопротивления трения λ вс = 0,025, λ н = 0,03; суммарные коэффициенты местных сопротивлений ζ вс = 8; ζ н = 12. 1. Произвести выбор центробежного насоса. Построить его ра- бочие характеристики H = f(Q),η = f(Q). 2. Построить характеристику трубопровода H тр = f(Q) и опреде- лить рабочую точку насоса. 3. Определить мощность на валу насоса для рабочей точки на- соса. К. п. д. насоса определить по характеристике η = f(Q). 4. Как изменяется напор и мощность насоса, если подачу воды задвижкой увеличить на 15%? |