контрольная гидравлика. КОНТРОЛЬНАЯ 2. Отчет о выполнении контрольной работы по Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика

Название	Отчет о выполнении контрольной работы по Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика
Анкор	контрольная гидравлика
Дата	27.02.2023
Размер	361.31 Kb.
Формат файла
Имя файла	КОНТРОЛЬНАЯ 2.docx
Тип	Отчет #957229

Министерство образования и науки

Российской федерации

«Тихоокеанский государственный университет»

«Кафедра инженерных систем

и техносферной безопасности»

Отчет о выполнении контрольной работы

по «Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика»

Выполнил студент заочного обучения

Направление(профиль) НД(аб)з-81

Шифр

Хабаровск 2018

Задача 8

Определить полную силу давления жидкости на деталь, имеющую форму четверти круглого цилиндра радиусом R и укрепленную на болтах (рис. 7). Под каким углом горизонту на деталь направлена сила давления, если напор в жидкости Ж равен Н, длина детали вдоль образующей равна b?

Дано: Ж – глицерин, R = 1,0 м,

Н = 4,0 м, b = 3 м

Р, α = ?

Решение.

Сила давления жидкости на криволинейные поверхности равна сумме составляющих ее сил: горизонтальной и вертикальной.

.

Определим силы давления жидкости (горизонтальную и вертикальную) на крышку.

Горизонтальная составляющая силы давления жидкости на криволинейную стенку равна силе давления жидкости на ее вертикальную проекцию:

,

где

– плотность жидкости, ρ = 1245 кг/м³ [2]

– ускорение свободного падения,

– расстояние центра тяжести от свободной поверхности жидкости,

– площадь вертикальной проекции смоченной жидкостью криволинейной стенки.

Вертикальная составляющая силы давления жидкости на криволинейную стенку равна силе тяжести жидкости в объеме

, называемом телом давления. В нашем случае тело давления представляет собой объем четверти цилиндра:

Сила давления жидкости:

_{Направление силы Р определяется отношением:}

_{α = 130}

Ответ: Р = 131427 Н, α = 13⁰

Задача 16

Какое давление р₀ необходимо поддерживать в резервуаре А (Н₁ = 2 м), чтобы через кран (рис. 15), расположенный на пятом этаже здания (Н = 20 м), и имеющий коэффициент сопротивления ζ = 3, проходил расход воды Q? На участке трубопровода длиной l₁ труба имеет диаметр d₁, на участке l₂ труба имеет диаметр d₂. Температура воды 20 ºС, абсолютная шероховатость стенок трубопровода k_э = 0, 2 мм.

2

0

0

Рис. 15

Дано: Q = 7 м³/ч = 0,0019 м³/с, l₁= 20 м, l₂=12 м,

Н₁= 2 м, Н₂= 20 м, d₁ = 50 мм = 0,05 м,

d₂ = 20 мм = 0,02 м, k_э = 0,2 мм, ζ =3

р₀= ?

Решение:

Составим уравнение Д. Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0, совпадающей с осью трубопровода (рис. 15).

Уравнение в общем виде:

В нашем случае z₁ = Н₁, z₂ = Н₂, р₁= р₀ , р₂=0, скоростным напором в сечении 1-1 пренебрегаем, т.к. его значение близко к 0 (скорость на поверхности жидкости в резервуаре очень мала); h_пот- потери напора.

Потери по длине трубопровода на каждом участке определим по формуле Дарси – Вейсбаха:

,

где λ– коэффициент гидравлического сопротивления.

Потери в местном сопротивлении определим по формуле Вейсбаха:

,

где ζ– коэффициент местного сопротивления.

Принимаем R/d =2 и тогда для поворотов по справочной литературе [4], ζ₁= 0,15 , ζ₂= 0,15, ζ_вс- коэффициент внезапного сужения трубопровода, ζ_вс≈ 0,46

Общие потери напора будут:

h_пот= h_l+ h_м

Определим коэффициент гидравлического сопротивления по графику Мурина, для этого найдем отношение:

Определим числа Рейнольдса в каждом трубопроводе по формуле:

_{ν – коэффициент кинематической вязкости воды при данной температуре,}

ν = 1,01∙10^-6 м²/с [2].

Скорость жидкости:

По графику Мурина [3] определяем коэффициенты гидравлического трения:

λ₁= 0,028, λ₂= 0,038

Подставляем все найденные значения в уравнение Бернулли:

р₀= 683,5 кПа

Ответ: р₀= 683,5 кПа

Задача 27

Вода из бака по трубопроводу длиной l₃ и диаметром d₃ поступает в разветвленный трубопровод, одна из ветвей которого изменяет диаметр d₁и длину l₁, соответственно d₂ , l₂. Определить расход воды, поступающий в точки 1 и 2 , если напор равен Н (рис. 23)

Дано: l₁ = 17 м, l₂ = 10 м,

l₃ = 11 м, d₁ = 32 мм = 0,032 м, d₂ = 25 мм = 0,025 м,

d₃ = 40 мм = 0,040 м, Н = 3,1 м

Q_1,2 = ?

Решение.

В рассматриваемом случае потери напора равны разности отметок входного и выходного сечений, Н_пот = Н.

На участке длиной l: Н₁= А · Q², на участке l₁: Н₂= А₁ · Q², на участке l₂: Н₃= А₂ · Q²,

где А, А₁, А₂ – сопротивления трубопроводов.

Общее сопротивление трубопроводов при последовательном соединении [3]:

Потери напора при последовательно-параллельном соединении трубопроводов вычисляем по уравнению:

Сопротивления отдельных трубопроводов (А) определяют по формулам или по справочнику.

Примем в первом приближении значения: А_l₁ = 93860 с² /м⁶, А_l₂ = 436700 с² /м⁶, А_l₃ = 44530 с² /м⁶ [3], затем их уточним.

м³/с

Удельное сопротивление можно определить по формуле:

.

Определим скорости движения жидкости в трубопроводах:

м/с

Определим расходы в параллельных ветвях трубопровода:
Q = Q₁ + Q₂, т.к. соединение параллельное.

Предположим, что расходы в параллельных ветвях приблизительно равны и составляют Q/2 = 0,000835 м³/с.

м/с

Для определения коэффициента гидравлического трения выясним, какой режим движения жидкости в трубопроводах.

,

где ν = 1,01·10^-6м²/с – кинематическая вязкость, принятая по справочной литературе [2]

, режим турбулентный.

Коэффициент сопротивления λ определяем по формуле Альтшуля:

где Δ = 0,03 мм – абсолютная шероховатость материала труб (принимаем для стали по справочной литературе [2]).

с²/м⁶

Аналогично определяем А для других трубопроводов.

- режим турбулентный.

с²/м⁶

- режим турбулентный.

с²/м⁶

Уточним расход жидкости:

м³/с

Q = Q₁ + Q₂ =

,

где К₁и К₂ - коэффициенты расхода

м³/с

м³/с

Определим потери напора h_l - потери напора на участке длиной l₃

h_l =

Потери напора в параллельных ветвях:

h_п1 = h_п2 = 3,1 – 1,08 = 2,02 м

Q₁ =

Q₂ =

Ответ: Q₁= 0,00136 м³/с, Q₂= 0,000975 м³/с

Задача 40

Вода при температуре t° С протекает в количестве Q в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических оцинкованных стальных труб. Внутренняя труба имеет наружный диаметр Д₁, а наружная труба имеет внутренний диаметр Д₂. Найти потери напора по длине L.

Дано: Q = 0,02 м³/с, Д₁ = 10 см = 0,1 м,

Д₂ = 12 см = 0,12 м, t = 18 ⁰С, L = 10 м

h_l= ?

Решение.

Потери напора по длине определяем по формуле Дарси:

_{где λ – коэффициент гидравлического трения, зависящий от режима движения жидкости;}

_{υ – средняя скорость движения жидкости.}

Для определения режима движения воды необходимо рассчитать значение критерия Рейнольдса.

Re=

,

где ν - кинематическая вязкость жидкости, м²/с; при данной температуре – 1,06·10^-6 м²/с [2].

Поскольку вода протекает в кольцевом пространстве между наружной и внутренней трубами, то для данного случая будем рассчитывать эквивалентный диаметр.

Re=

,

Для канала кольцевого поперечного сечения, в котором жидкость ограничена внутренней и наружной окружностями с диаметрами d_вн и d_н = Dсоответственно, эквивалентный диаметр:

Для определения скорости движения жидкости воспользуемся формулой:

_{Режим движения:}

Re>2320, следовательно, характер движения воды - турбулентный

Определим коэффициент трения по универсальной формуле Альтшуля:

, ∆ - абсолютная шероховатость, ∆ = 0,12 мм [2].

Ответ: h_l = 425,2 м

Задача 47

_{Определить гидравлическую крупность шарообразной частички диаметром}_d_{с удельным весом γ, которая равномерно осаждается в жидкости (или газе), имеющей плотность ρ.}

_Дано:_d_{= 0,2 мм = 0,0002 м,}

_{ρ = 1,15 кг/м3, γ = 53900 Н/м3}

w _{= ?}

_{Решение.}

_{Определим скорость осаждения частицы (гидравлическую крупность) по формуле [5]:}

_{где ρч – плотность частицы, ρч = γ/}_g_{= 53900/9,81 = 5494 кг/м3}

_{С – коэффициент сопротивления, для шарообразной частицы С = 0,45, [3]}

Ответ: w = 5,27 м/с

Литература

1. Методические указания для выполнения контрольной работы.

2. Примеры расчетов по гидравлике. Под ред. А.Д. Альтшуля. Учеб. пособие для вузов. М., Стройиздат, 1977. 255 с.

3. Я.Н. Флексер. Практикум по гидравлике и сельскохозяйственному водоснабжению.

4. Метревели В.Н. Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: Учеб. пособие для вузов/ В.Н. Метревели.- М.: Высш. шк., 2007.- 192 с.: ил.

5.http://www.ibrae.ac.ru/docs/3(19)/040_047_Arktica_3(19)_09_2015.pdf, http://www.ccas.ru/depart/Palcev/doc/2011/Lambert_book_ISBN-978-3-8443-5430-0.pdf

контрольная гидравлика. КОНТРОЛЬНАЯ 2. Отчет о выполнении контрольной работы по Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика

Оглавление

Задача 16

Задача 27

Задача 47

Литература