по Гидравлики

Южно-Уральский государственный университет

Заочный инженерно-экономический факультет

Кафедра «Гидравлика и гидропневмосистемы»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ГИДРАВЛИКЕ

(вариант № 5)

Выполнил: студент 3 курса заочного инженерно-экономического факультета группы ПГС-394, шифр 06-075 Хамидуллин Марсель Рафкатович Проверил: Дурасов Алексей Анатольевич

Челябинск, 2010

Задача 11

В сообщающиеся трубки вначале налили ртуть, затем в левую трубку – воду, а в правую – масло. Верхние уровни воды и масла совпали. Определить разность уровней ртути в трубках, если высота столбика воды известна.

ДАНО:

h1
=1,5м.

НАЙТИ:
h3
- ?

РЕШЕНИЕ:
В сечении 0–0, проведенном по уровню ртути, давление во всех точках одинаково:

;

Определяем уровень ртути:

ОТВЕТ
: 0,0118 м.

Задача 35

К борту корабля подведена стальная камера. После крепления и откачки воды из камеры производится ремонт подводной части корабля. Нижняя часть камеры имеет форму четверти цилиндра, верхняя – параллелепипеда. Определить силу гидростатического давления воды на камеру при известных ее размерах и построить эпюру давления.

ДАНО
:

r=1,3 м;

h=2,2 м;

В=2,6 м.

НАЙТИ
: Р - ?

РЕШЕНИЕ:

Результирующая сила: ,

где Ргор
– горизонтальная составляющая;

Рверт
– вертикальная составляющая.

(Кн).

где рц.т.
– давление, приложенное в центре тяжести прямоугольника;

Sверт.
– площадь вертикальной проекции фигуры.

,

где Wт.д.
– объем тела давления;

W1/4 цил.
– объем четверти цилиндра;

Wпарал.
– объем параллелепипеда.

.

ОТВЕТ
: 189,04 кН.

Задача 49

Заданы размеры водомера Вентури (d1 ,d2 ). Рассчитать и построить график зависимости расхода воды от перепада давления ∆h(в диапазоне расходов от Q=0 до Q=Qmax ).

ДАНО
:

d1
=34 мм =0,034м;

d2
=27 мм =0,027м;

Qmax
=4 л/с.

НАЙТИ
: Q - ?

РЕШЕНИЕ
:

Составим уравнение неразрывности и уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2:

;
или

;
;

преобразуем уравнение (1):

отсюда ;

из уравнения (2):

подставим уравнение (3)

=
отсюда ==5,715

Q==
5,715=0,003

Задача 62

Из резервуара диаметром D и начальным наполнением Н вода вытекает через отверстие диаметром d. Определить время полного опорожнения резервуара.

ДАНО:

D
=1,4 м;

Н=1,2м;

d
=16мм=0,016м.

НАЙТИ:
t
=?

РЕШЕНИЕ:

Пусть Н – начальный напор жидкости в сосуде, Н2
– конечный,

h – некоторый промежуточный напор.

За бесконечно малый отрезок времени dt уровень жидкости опустился на величину dh. Объем жидкости, вытекающей из сосуда через отверстие в дне, определяется:

Знак «–» поставлен ввиду снижения напора.

Приравниваем правые части выраж

ений и разделяя переменные, получим:

Время, за которое напор уменьшится от Н до Н2
:

Время полного опорожнения сосуда (при Н2
= 0):

Принимаем μ = 0,62 – коэффициент расхода отверстия.

ОТВЕТ
:102 мин.

Задача 102

При известном расходе воды в стальном трубопроводе и его геометрии определить повышение давления при гидравлическом ударе, если время закрытия быстродействующей задвижки равно t. Как изменится давление, если стальной трубопровод заменить чугунным?

ДАНО:

Q=35 л/с=0,035;

d=150 мм=0,15м;

l=1600м;

δ=5мм=0,005м;

t=0,3 c.

НАЙТИ
: ∆-?, -?

РЕШЕНИЕ:

Средняя скорость движения жидкости в трубе до закрытия:

Скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода:

где Еж
и Етр
– соответственно модули упругости жидкости и материала стенок трубопровода; ρ – плотность жидкости; δ – толщина стенки трубопровода.

Для стальных труб (Етр
= 2·1011
Па):

Фаза гидравлического удара:

где ℓ – длина трубы.

Так как то удар прямой (tЗ
– время закрытия задвижки).

Повышение давления при прямом ударе:

Для чугунных труб (Етр
= 1·1011
Па):

– удар прямой;

ОТВЕТ
: ∆∆

Задача 121

Два одинаковых центробежных насоса, соединенных параллельно, подают воду к фонтану на высоту НСТ

. При заданной геометрии стального трубопровода определить высоту фонтанной струи hф
(сопротивление воздуха не учитывать). При расчете местные потери принять равными 10% от потерь по длине.

Характеристика насоса ½ К – 6 при n = 2900 об/мин и диаметре рабочего колеса D = 128 мм.

Q, л/с	0	1	2	3	4	5
Н, м	20	21,5	20	17	15	11

ДАНО:

=5 м;

l=120 м;

d=40 мм =0,04м;

16 мм =0,016м.

НАЙТИ:
hф
- ?

РЕШЕНИЕ:
1. Определяем коэффициент трения: Δ = 0,0002 м (сталь);

для V зоны сопротивления:

Строим характеристику сети:

Строим зависимости: Нсети

= f(Q) и Ннасоса

= f(Q).

Q, л/с	0	1	2	3	4	5
Ннасоса , м	20	21,5	20	17	15	11
Нсети , м	5	8,1	18,5	33,3	55,3	83,6

Определяем рабочую точку (точку пересечения графиков): точка А.

Рабочий расход насоса: QН

= 2,2 ;

Рабочий напор насоса: НН

= 21,4 (м).

Определяем скорость напора через насадок:

;

Определяем высоту фонтана:

ОТВЕТ
: hф
=6,17 м.