Задачи практика Тема 4 (1). Тема Гидравлические сопротивления. Истечение жидкостей из отверстий и насадков

• Название: Тема Гидравлические сопротивления. Истечение жидкостей из отверстий и насадков
• Дата: 23.12.2021
• Размер: 0.57 Mb.
• Имя файла: Задачи практика Тема 4 (1).doc
• Тип: Задача; #315034

Тема 4. Гидравлические сопротивления.

Истечение жидкостей из отверстий и насадков.

Расчет простых и сложных трубопроводов
4.1 Потери напора
Задача 1. Расход воды при температуре 10°С в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических оцинкованных стальных труб (при Δ_Э = 0,15 мм), Q= 0,0075 м³/с. Внутренняя труба имеет наружный диаметр d = 0,075 м, а наружная труба имеет внутренний диаметр D = 0,1 м. Найти потери напора на трение на длине трубы l = 300 м.
Задача 2.

И з напорного бака, в котором поддерживается постоянный уровень Н = 3 м, по наклонному трубопроводу переменного сечения движется вода. Диаметры участков трубопровода d₁ = 40 мм, d₂ = 25 мм, длины соответственно l₁= 50 м, l₂= 75 м. Начало трубопровода расположено выше его конца на величину z = 1,5 м. Определить расход воды в трубопроводе, ели коэффициент гидравлического трения λ = 0,035 для обоих участков трубопровода. Местными потерями напора пренебречь.
Задача 3.

Г оризонтальная труба диаметром d = 5 см соединяет резервуары с водой, в которых поддерживается постоянные уровни Н₁ = 4,5 м и Н₂ = 2,5 м. Для регулирования расхода на трубопроводе установлен вентиль. Определить коэффициент сопротивления вентиля и потерю напора в нем, если расход воды Q = 12,5 л/с, а избыточное давление воды в напорном баке р_0н = 25 кПа. Другими потерями напора пренебречь.

Задача 4.

О пределить расход воды в трубопроводе переменного сечения. На участке трубопровода диаметром d = 50 мм установлены угловой вентиль, счетчик расхода жидкости. После внезапного расширения трубопровода до диаметра D = 100 мм на нем имеются три поворота на 90° с угольниками и внезапное сужение до начального диаметра. Конечная точка трубопровода лежит выше начальной на Δz = 1,2 м. Перепад давлений в начале и в конце участка трубопровода Δр = 27 кПа. Потерями напора по длине пренебречь.
Задача 5

Е сли два открытых бака соединены простым длинным трубопроводом постоянного диаметра 200 мм (модуль расхода К=351 л/с), расход воды составляет 60 л/с, перепад уровней в баках равен 7 м, то длина трубопровода равна ______ м.
Задача 6

Е сли два закрытых бака соединены простым длинным трубопроводом постоянного диаметра 200 мм (модуль расхода К=351 л/с), расход воды составляет 70 л/с, перепад уровней в баках равен 10 м, избыточное давление над уровнем жидкости в первом баке составляет 0,7 атм, длина трубопровода 300 м, то избыточное давление над уровнем жидкости во втором баке равно _____ атм.
4.2 Истечение жидкости через отверстия и насадки.
Задача 1.

В перегородке, разделяющей сосуд на две части, расположено круглое отверстие d₁=5 см. Глубина воды в левой части сосуда h₁=2,5 м. Расход через отверстие Q=3,1 л/с. Определить глубину h₂ в правой части сосуда, диаметр d₂ отверстия в наружной стенке и скорость υ_сж в сжатом сечении струи, вытекающей из резервуара. Центры обоих отверстий расположены на высоте а=1 м. Принять коэффициент скорости φ = 0,97


Задача 2

Перепад уровней воды между баками равен ΔH = 3 м ,  а диаметр отверстия d = 6 см.  Расход воды при истечении из конического расходящегося насадка, расположенного в стенке открытого бака, при истечении под уровень равен ____ л/с.
Задача 3

Если заглубление конического расходящегося насадка под уровень воды составляет H = 2,5 м ,   а скорость истечения υ = 6 м/с то избыточное давление над поверхностью воды в закрытом баке равно ___ кПа.

З адача 4. Определить вакуум в цилиндрическом насадке длиной l =15 см и диаметром d = 4 см. Напор над центром отверстия Н = 1 м. При расчете скоростным напором в резервуаре пренебречь, коэффициент потерь на сжатие струи при входе, отнесенный к скорости в сечении С-С, принять ξ_суж = 0,06. Потери по длине насадка не учитывать. Отношение площадей S_c/S = 0,64. На какую высоту h поднимается вода в трубке, присоединенной к насадку?

4.3 Гидравлический расчет простого трубопровода
Задача 1.

По горизонтальной трубе постоянного сечения длиной 50 м и диаметром 100 мм из открытого резервуара вода вытекает в атмосферу при постоянном напоре Н = 5 м. Определить скорость и расход вытекающий воды, если заданы коэффициенты местных сопротивлений: входа в трубу ζ_вх = 0,5 и крана ζ_кр = 0,5, а также коэффициент гидравлического трения λ = 0,02.



Задача 2

О пределить чему равен расход воды Q в сифонном трубопроводе длиной l = 50 м, диаметром d = 150 мм, с коэффициентом трения λ = 0,031, снабженном задвижкой (ζзад = 4) и приемным клапаном с сеткой (ζкл = 4) при разности уровней в резервуарах H = 5,5 м.
Задача 3

О пределить чему равен расход воды, протекающий из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме, при разности уровней воды в баках H = 9 м, диаметрах всех труб  d = 150 мм (К = 179,4 л/с), длине каждого участка l = 100 м.

Задача 4

Если два закрытых бака соединены простым длинным трубопроводом постоянного диаметра d = 150 мм (модуль расхода К = 179,4 л/с), длина трубы составляет l = 120 м перепад уровней в баках равен H = 9 м избыточное давление над уровнем жидкости в первом баке составляет р₁ = 1,2 атм во втором баке р₂ = 1,0 атм  то расход воды в трубопроводе равен ____ л/с.



Задача 5

О пределите допустимую высоту установки насоса над уровнем воды в бассейне при производительности насоса Q = 0,07 м³/с вакууме во всасывающем патрубке р_вак = 0,07 МПа длине всасывающей трубы l = 8 м, диаметре d = 250мм, установке приемного клапана с сеткой ζкл = 6 одном сварном колене ζкол = 2 и коэффициенте сопротивления λ = 0,026.
Задача 6

С помощью насоса по трубе диаметром d = 50 мм и длиной l = 70 м нефть подается в закрытый резервуар на высоту Н = 15 м. Считать Н = const.

Определить показание мановакуумметра р_МВ, установленного на поверхности нефти в закрытом резервуаре, если показание манометра после насоса р_МАН = 1,3 ат. Расход нефти Q = 1,2 л/с, плотность нефти ρ_н = 900 кг/м³ , относительная вязкость по Энглеру ºЕ = 4,0. В системе установлен пробковый кран с углом закрытия α = 40º и два колена с коэффициентом сопротивления ζ_суж = 0,8.


Задача 7. Вода из закрытого резервуара А поступает в открытый резервуар В при пропускной способности системы Q = 15 л/с по трубам: d₁ = 75 мм ; l₁ = 8 м и l₂ = 12 м; d₂ = 100 мм и l₃ = 15 м. Напоры воды в резервуарах постоянны относительно оси трубы: Н₁ = 1,5 м; Н₂ = 3,5 м

Определить показание манометра р_МАН на поверхности воды в закрытом резервуаре, а также соответствующий манометрический напор (Н_МАН).

Принять абсолютную шероховатость труб: ∆₁ = 0,5 мм; ∆₂ = 0,2 мм. Учесть местные сопротивления в системе: на входе в первую трубу; в пробковом кране при угле закрытия α = 30º; при внезапном расширении и на выходе из второй трубы.

Движение воды считать установившимся, т.е. Q = const. Построить линию полного напора, пъезометрическую линию, показать эпюру потерь напора.


4.4. Расчет сложных трубопроводных систем.

Задача 1. Сложная система с водонапорной башней включает кольцевое соединение труб и доставляет воду двум потребителям.

Определить отметку уровня воды в водонапорной башне, питающей два потребителя: А с расходом Q_А = 18 л/с и С с расходом Q_С = 32 л/с.

Система включает магистральный трубопровод d₁ =250 мм; l₁ = 600 м; два параллельно проложенных трубопровода: d₂ = 150 мм; l₂ = 550 м; d₃ = 100 мм; l₃= 400 м и трубопровод d₄ = 200 мм; l₄ = 720 м, подающий воду потребителю С. Остаточный напор у потребителя С должен быть не менее 10 м (h_остС ≥ 10 м).

Трубы водопроводные нормальные. Местные потери напора принять равными 10 % от потерь по длине.


Задача 2. Тупиковая водопроводная система имеет пять участков труб, длины и диаметры которых l₁ = 500 м; l₃= 450 м; d₂ = 150 мм; l₂= 550 м; d₄ = 125 мм; l₄ = 600 м; d₅ = 150 мм; l₅ = 700 м. В системе четыре потребителя с расходами: Q_А = 10 л/с; Q_В = 18 л/с; Q_С = 12 л/с; Q_D = 8 л/с; на пятом участке равномерная раздача воды с путевым расходом Q_ПУТ = 15 л/с.

Определить высоту водонапорной башни Н, рассчитать диаметры труб на первом и третьем участках системы при условии, что эксплуатационная скорость υ_ЭКС ≤ 1,4 м/с. Потери напора в местных сопротивлениях составляют 5 %. Построить пьезометрическую линию.

Задача 3. Из водонапорной башни А, на поверхности воды в которой действует избыточное давление р_МАН , по трем последовательно соединенным трубам подается вода трем потребителям с расходами: Q_В = 15 л/с; Q_С = 8 л/с; Q_D = 12 л/с. Диаметры и длины участков системы принять: d₁ = 200 мм; l₁ = 700 м; d₂ = 150 мм; l₂= 600 м; d₃ = 125 мм; l₃= 500 м. Остаточный напор у потребителя Dдолжен быть не менее 10 м (h_остD ≥ 10 м). Действующий напор водонапорной башни Н = 15 м считать постоянным.

Определить, каким должно быть показание манометра р_МАН на поверхности воды в башне для обеспечения водой потребителей при условии, что местные сопротивления составляют 10 % от потерь по длине. Трубы водопроводные нормальные.


4.5. Гидравлический удар

Задача 1. Определите напряжение σ, Н/м² в стенках деревянного трубопровода при внезапном его закрытии. Начальное избыточное давление воды в трубопроводе p = 5,8 Н/см², υ = 1,15 м/с,D = 300 мм, е = 25 мм.

Задача 2. В стальном трубопроводе длиной l = 200 м, диаметром d= 0,2 м и толщиной стенок δ = 5·10^-3 м и расход воды Q = 0,1 м³/с. Расчетная температура воды 20°С. Определить наименьшее время закрывания задвижки τ_min , чтобы повышение давления в конце трубопровода, вызванное гидравлическим ударом, было не более Δp_max = 400 кПа. Чему будет равно повышение давления в случае мгновенного закрывания задвижки в трубопроводе?