Задача №8. В зависимости от варианта, решить задачу на расчет коэффициента гидравлического трения или на расчет ударного двления при гидравлическом ударе
Если номер вашего варианта присутствует в таблице 2, то необходимо, выбрав необходимые для решения задачи данные из таблицы 2 в соответствии со своим вариантом, рассчитать коэффициент гидравлического трения при движении потока по трубопроводу, определить режим движения и зону сопротивления.
Если номер вашего варианта присутствует в таблице 3, то, определив, является гидравлический удар прямым или непрямым, нужно рассчитать повышение ударного давления Δр в водоводе в результате быстрого закрытия задвижки. Скорость звука в воде принять равной cж = 1425 м/с, модуль объемной упругости воды ε = 2,1∙104, остальные необходимые для расчета параметры выбрать из таблицы 3 в соответствии со своим вариантом.
Таблица 2. Исходные данные и ответы для подтверждения правильности решения некоторых вариантов задачи №8.
| № варианта | Исходные данные | Ответ | ||
| Критерий Рейнольдса | Диаметр трубопровода, мм | Коэффициент шероховатости, мм | ||
| 1 | 12000 | 1500 | 1,1 | 0,030 |
| 3 | 300 | 40 | 0,02 | 0,213 |
| 5 | 4500000 | 300 | 0,1 | 0,015 |
| 7 | 2700 | 16 | 0,005 | 0,044 |
| 9 | 980000 | 800 | 0,09 | 0,013 |
| 11 | 1600 | 200 | 0,15 | 0,04 |
| 13 | 825000 | 32 | 0,06 | 0,023 |
| 15 | 740000 | 500 | 0,25 | 0,017 |
| 17 | 2150 | 25 | 0,008 | 0,0298 |
| 19 | 6900 | 150 | 0,12 | 0,035 |
| 21 | 310000 | 400 | 0,05 | 0,015 |
| 23 | 5360000 | 20 | 0,01 | 0,016 |
| 25 | 3200 | 900 | 0,5 | 0,042 |
| 27 | 1900 | 50 | 0,2 | 0,034 |
| 29 | 435000 | 250 | 0,04 | 0,015 |
| Х | ||||
Таблица 3. Исходные данные и ответы для подтверждения правильности решения некоторых вариантов задачи №8.
| № вари-анта | Исходные данные | Ответ | ||||
| модуль упруго-сти материала стенок трубо-провода, кгс/см2 | коэффициент Ψ, учитывающий деформативность стенок водовода | длина водо-вода L, м | время закрытия задвижки τз , с | средняя скорость воды в трубе до начала закрытия задвижки, м/с | ||
| 2 | 2,1∙106 | 32,7 | 1200 | 4,5 | 1,8 | 960 кПа |
| 4 | 2,1∙106 | 140 | 750 | 5 | 1,2 | 296,9 кПа |
| 6 | 1∙106 | 9,7 | 115 | 3,5 | 2,2 | 144,6 кПа |
| 8 | 1∙106 | 27,8 | 300 | 4 | 1,1 | 165 кПа |
| 10 | 2,1∙106 | 38,7 | 900 | 3 | 2,5 | 1,5 МПа |
| 12 | 2,1∙106 | 75 | 3000 | 9 | 1,6 | 744,5 кПа |
| 14 | 1∙106 | 8,78 | 540 | 6 | 2,4 | 432 кПа |
| 16 | 1∙106 | 25,2 | 150 | 4,5 | 2,8 | 186,7 кПа |
| 18 | 1,6∙106 | 7,07 | 600 | 3,5 | 0,9 | 308,6 кПа |
| 20 | 1,6∙106 | 10,37 | 1800 | 3 | 2 | 2,208 МПа |
| 22 | 2,1∙106 | 37,5 | 440 | 5,5 | 1,5 | 240 кПа |
| 24 | 2,1∙106 | 116,7 | 250 | 2,5 | 1,9 | 380 кПа |
| 26 | 1∙106 | 8,125 | 860 | 4 | 2,3 | 989 кПа |
| 28 | 1∙106 | 23,1 | 180 | 8 | 1,4 | 63 кПа |
| 30 | 2,1∙106 | 82,5 | 2300 | 7 | 1,7 | 727,3 кПа |
| Y | ||||||
Задача №9. В зависимости от номера своего вариантом решить одну из приведенных ниже задач по расчету водо- или газопровода.
Если номер вашего варианта присутствует в таблице 6, то необходимо вычислить массовый расход газа в газопроводе, предварительно определив, относится он к газопроводам низкого или высокого давления.
Если номер вашего варианта присутствует в таблице 7, то необходимо вычислить пьезометрический напор в конце длинного простого трубопровода, предварительно назначив его диаметр. Для определения скоростей и гидравлических уклонов 1000i в трубах использовать таблицы для гидравлического расчета.
Таблица 6. Исходные данные и ответы для подтверждения правильности решения некоторых вариантов задачи №9.
| № вари-анта | Исходные данные | Ответ, кг/с | ||||||
| абсолютное давле-ние в газопроводе, МПа | длина газо-провода l, м | эквива-лентная длина м.с. lэкв, м | диаметр газопро-вода d, мм | коэффици-ент гидрав-лического трения λ | плотность газа в начале газопровода ρ1, кг/м3 | |||
| в начале р1 | в конце р2 | |||||||
| 1 | 0,95 | 0,92 | 120 | 15 | 150 | 0,023 | 12 | 3,29 |
| 4 | 0,2 | 0,11 | 260 | 20 | 25 | 0,02 | 2,5 | 0,019 |
| 5 | 1,5 | 1,2 | 300 | 25 | 125 | 0,024 | 15 | 4,42 |
| 8 | 0,75 | 0,6 | 50 | 4 | 100 | 0,03 | 9,5 | 3,12 |
| 9 | 0,6 | 0,58 | 80 | 10 | 90 | 0,018 | 7,75 | 0,83 |
| 12 | 2,5 | 1,8 | 800 | 75 | 40 | 0,025 | 26 | 0,301 |
| 13 | 2 | 1,95 | 140 | 12 | 150 | 0,021 | 25 | 6,05 |
| 16 | 0,8 | 0,5 | 420 | 35 | 40 | 0,028 | 9,5 | 0,151 |
| 17 | 1,1 | 0,3 | 1050 | 90 | 80 | 0,016 | 13 | 1,21 |
| 20 | 2,7 | 1,6 | 730 | 55 | 32 | 0,022 | 35 | 0,271 |
| 21 | 0,3 | 0,15 | 360 | 30 | 175 | 0,015 | 3,8 | 3,84 |
| 24 | 0,4 | 0,18 | 690 | 40 | 70 | 0,025 | 5,1 | 0,304 |
| 25 | 1,2 | 1,15 | 205 | 18 | 100 | 0,014 | 14 | 1,66 |
| 28 | 0,7 | 0,2 | 570 | 24 | 90 | 0,029 | 9 | 1,106 |
| 29 | 0,25 | 0,24 | 110 | 11 | 50 | 0,02 | 3,2 | 0,071 |
| X | ||||||||
Таблица 7. Исходные данные и ответы для подтверждения правильности решения некоторых вариантов задачи №9.
| № вари-анта | Исходные данные | Ответ, м | ||||
| Расход воды Q, л/с | Материал трубопровода | Максимально допустимая скорость vmax, м/с | Пьезометрический напор в начале участка Р1/γ, м | Длина участка L, м | ||
| 2 | 0,04 | сталь | 1,5 | 12 | 1,5 | 11,46 |
| 3 | 1500 | сталь | 1,2 | 80 | 3000 | 77,96 |
| 6 | 1,7 | пластмасса | 1,6 | 25 | 8 | 24,57 |
| 7 | 126 | сталь | 1,1 | 26 | 60 | 25,812 |
| 10 | 960 | сталь | 1,5 | 34 | 400 | 32,908 |
| 11 | 0,6 | пластмасса | 2,0 | 41 | 4,5 | 37,59 |
| 14 | 150 | пластмасса | 1,0 | 57 | 6000 | 48,24 |
| 15 | 65 | пластмасса | 1,8 | 18 | 650 | 11,9 |
| 18 | 0,35 | сталь | 1,6 | 53 | 12 | 50,52 |
| 19 | 0,18 | пластмасса | 1,5 | 4 | 3 | 3,731 |
| 22 | 320 | сталь | 1,0 | 110 | 2600 | 106,91 |
| 23 | 20 | пластмасса | 1,0 | 49 | 750 | 44,67 |
| 26 | 40 | сталь | 1,3 | 72 | 50 | 71,44 |
| 27 | 5,8 | пластмасса | 1,5 | 55 | 525 | 39,72 |
| 30 | 0,12 | сталь | 1,0 | 38 | 2,3 | 37,678 |
| Y | чугун | |||||
Задача №10. В соответствии со своим вариантом решить одну из приведенных ниже задач на тему сложных трубопроводов или на тему истечения жидкости из отверстий и насадков.
1. Вода вытекает из резервуара с отметкой z1 = 50 м по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 459 с2/м5, после чего трубопровод разветвляется на два: одна ветка (с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 1370 с2/м5) подает воду на отметку z2 = 20 м, а другая (с удельным гидравлическим сопротивлением S3). на отметку z3 = 12 м (см. рис. 10.1.). Рассчитать удельное гидравлическое сопротивление S3, при котором расход из верхнего резервуара составит Q = 0,175 м3/с.
Ответ: 10640 с2/м5.
2. Вода вытекает из двух резервуаров: из одного резервуара (с отметкой z1 = 110 м) по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 2300 с2/м5, а из другого – по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 2800 с2/м5. После этого вода из обоих резервуаров по трубопроводу с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 570 с2/м5 протекает с расходом Q = 0,12 м3/с в третий резервуар с отметкой 90 м (см. рис. 10.2.). Рассчитать отметку z2 второго резервуара.
Ответ: 104,8 м.
3. Вода перетекает из одной секции бака в другую через цилиндрический насадок диаметром d = 16 мм (см. рис. 10.5.). Уровень в левой секции Н1 = 1,3 м. Рассчитать уровень Н2 в правой секции бака, при котором расход воды через насадок составит 0,5 л/с.
Ответ: 0,831 м.
4. Вода вытекает через отверстие диаметром 15 мм, расположенное в дне бака, заполненного до уровня Н = 1,1 м (см. рис. 10.6.). Рассчитать избыточное давление сжатого воздуха ризб, которое нужно создать над поверхностью воды, чтобы расход из отверстия с коэффициентом расхода μ = 0,62 составил 2 л/с.
Ответ: 156 кПа.
5. Вода перетекает из резервуара с отметкой z1 = 65 м в резервуар с отметкой z2 = 35 м по сложному трубопроводу состоящему из трех последовательных участков (см. рис.10.3.). Первый участок имеет удельное гидравлическое сопротивлением S1 = 31 с2/м5, второй представляет собой множество параллельных трубопроводов, каждый из которых имеет удельное гидравлическое сопротивлением S2 = 745 с2/м5, а третий является трубой с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 19 с2/м5. Рассчитать количество n параллельных трубопроводов на втором участке, при котором расход из одного резервуара в другой составит Q = 0,6 м3/с.
Ответ: 5 шт.
6. Рассчитать расход воды, перетекающей из резервуара с отметкой z1 = 80 м в резервуар с отметкой z2 = 30 м по сложному трубопроводу, представленному на рис. 10.4., если удельные гидравлические сопротивления участков: S1 = 3800 с2/м5, S2 = 12000 с2/м5, S3 = 16000 с2/м5, S4 = 2900 с2/м5.
Ответ: 0,062 м3/с.
7. Определить расход воды через полукруглое малое отверстие в тонкой стенке при неполном совершенном сжатии (см. рис. 10.7.). Диаметр полукруглого отверстия d = 3 см, расстояние от центра отверстия до поверхности воды Н = 0,4 м.
Ответ: 0,709 л/с.
8. Вода выливается в атмосферу через внешний круглоцилиндрический насадок (см. рис. 10.8.). Ось насадка расположена на Н = 0,8 м ниже уровня воды в баке и на у = 0,35 м выше горизонтальной поверхности, на которой установлен бак. Пренебрегая толщиной струи и влиянием на нее воздуха, вычислить расстояние х, которое пролетит струя до столкновения с поверхностью.
Ответ: 0,868 м.
9. Вода вытекает из резервуара с отметкой z1 = 205 м по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 820 с2/м5, после чего трубопровод разветвляется на два: одна ветка (с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 3500 с2/м5) подает воду на отметку z2 = 50 м, а другая (с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 2900 с2/м5) на отметку z3 (см. рис. 10.1.). Рассчитать отметку z3, при которой суммарный расход из верхнего резервуара составит Q1= 0,3 м3/с.
Ответ: 67,9 м.
10. Вода вытекает из двух резервуаров: из одного резервуара (с отметкой z1 = 40 м) по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 210 с2/м5, а из другого (тоже с отметкой z1 = 40 м) – по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 300 с2/м5. После этого вода из обоих резервуаров по общему трубопроводу с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 95 с2/м5 протекает в третий резервуар с отметкой 10 м (см. рис. 10.2.). Рассчитать расход, поступающий в третий резервуар.
Ответ: 0,36 м3/с.
11. Вода вытекает из цилиндрического бака с площадью основания Ω = 0,6 м2 через цилиндрический насадок с площадью живого сечения ω = 2,5∙10-4 м2. Уровень воды над насадком до начала истечения Н1 = 0,9 м (см. рис. 10.9.). Какой уровень воды Н2 установится после двух минут истечения?
Ответ: 0,736 м.
12. Вода вытекает из цилиндрического бака с площадью основания Ω = 0,1 м2 в сосуд, расположенный на расстоянии х = 0,15 м по горизонтали и на у = 0,4 м по вертикали от насадка (см. рис. 10.10.). Определить объем воды, который попадет в сосуд в результате истечения, если коэффициент скорости насадка φ = 0,82, а начальный уровень воды над насадком Н0 = 0,3 м.
Ответ: 27,9 л.
13. Вода перетекает из резервуара с отметкой z1 = 70 м в резервуар с отметкой z2 = 18 м по сложному трубопроводу состоящему из трех последовательных участков (см. рис. 10.3.). Первый участок имеет удельное гидравлическое сопротивлением S1 = 715 с2/м5, второй представляет собой четыре параллельных трубопровода с одинаковыми сопротивлениями, а третий является трубой с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 1050 с2/м5. Рассчитать удельное гидравлическое сопротивление одного из параллельных трубопроводов второго участка, при котором расход из одного резервуара в другой составит Q = 0,14 м3/с.
Ответ: 14209 с2/м5.
14. Рассчитать отметку z1 воды в верхнем резервуаре, из которого вода с расходом Q = 2,3 м3/с течет в резервуар с отметкой z2 = 140 м по сложному трубопроводу, представленному на рис. 10.4. Удельные гидравлические сопротивления участков: S1 = 3,5 с2/м5, S2 = 13 с2/м5, S3 = 25 с2/м5, S4 = 4,5 с2/м5.
Ответ: 205,5 м.
15. Вода вытекает из цилиндрического бака с диаметром основания D = 1,5 м через цилиндрический насадок с диаметром dн = 30 мм (см. рис. 10.9.). Рассчитать время τ, за которое уровень воды над осью насадка снизится с Н1 = 1,8 м до Н2 = 0,4 м.
Ответ: 16 мин 16 с.
16. Определить расход воды через прямоугольное немалое отверстие в тонкой стенке при полном совершенном сжатии (см. рис. 10.11.). Расстояние от поверхности воды до верха отверстия h = 0,1 м, высота отверстия а = 0,4 м, ширина отверстия b = 0,12 м.
Ответ: 70,72 л/с.
17. Вода вытекает из резервуара с отметкой z1 = 90 м по трубе, разделяющейся на два водовода удельные гидравлические сопротивления которых S2 = 53 с2/м5, S3 = 68 с2/м5 и попадает в резервуары с отметками воды z2 = z3 = 70 м (см. рис. 10.1.). Рассчитать удельное гидравлическое сопротивление S1, при котором расход из верхнего резервуара составит Q = 0,9 м3/с.
Ответ: 9,74 с2/м5.
18. Вода вытекает из двух резервуаров: из одного резервуара (с отметкой z1 = 200 м) по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 15000 с2/м5, с расходом Q1 = 0,05 м3/с а из другого (с отметкой z2 = 205 м) – по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 9500 с2/м5. После этого вода из обоих резервуаров по общему трубопроводу протекает в третий резервуар с отметкой 130 м (см. рис. 10.2.). Рассчитать удельное гидравлическое сопротивление S3.
Ответ: 2379 c2/м5.
19. Определить расход воды через круглое малое отверстие в тонкой стенке при полном несовершенном сжатии (на рис. 10.12 изображены вид сбоку и вдоль оси отверстия). Радиус отверстия R = 5 см, ширина стенки а = 0,3 м, высота стенки Н = 0,2 м, глубина погружения центра отверстия h = 0,8 м.
Ответ: 19,49 л/с.
20. Вода перетекает из одной секции бака в другую через цилиндрический насадок диаметром d = 18 мм. Насадок расположен ниже уровней поверхностей воды (см. рис. 10.5.). Уровень в одной секции Н1 = 2,2 м, в другой – Н2 = 1,4 м. Рассчитать расход воды через насадок.
Ответ: 0,826 л/с.
21. Рассчитать отметку z1 резервуара, из которого вода перетекает в резервуар с отметкой z2 = 55 м по сложному трубопроводу состоящему из трех последовательных участков (см. рис.10.3.). Первый участок имеет удельное гидравлическое сопротивлением S1 = 960 с2/м5, второй представляет собой шесть параллельных трубопроводов, каждый из которых имеет удельное гидравлическое сопротивлением S2 = 25200 с2/м5, а третий является трубой с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 600 с2/м5. Рассчитать отметку z1, при которой расход из одного резервуара в другой составит Q = 0,04 м3/с.
Ответ: 58,62 м.
22. Вода с расходом Q = 3,6 м3/с перетекает из резервуара с отметкой z1 = 9 м в резервуар с отметкой z2 = 6 м по сложному трубопроводу, представленному на рис. 10.4. Найти удельное гидравлическое сопротивление S2, если удельные гидравлические сопротивления остальных участков: S1 = 0,085 с2/м5, S3 = 0,305 с2/м5, S4 = 0,11 с2/м5.
Ответ: 0,0853 с2/м5.
23. Вода вытекает через отверстие диаметром 26 мм, расположенное в дне бака (см. рис. 10.6). Рассчитать расход воды через отверстие при уровне воды в баке Н = 0,5 м и избыточном давлении сжатого воздуха над поверхностью воды ризб = 4 кПа.
Ответ: 1,39 л/с.
24. Вода вытекает из цилиндрического бака с диаметром основания D = 80 см через расположенный на уровне дна горизонтальный насадок (μ = 0,82) с площадью живого сечения ω = 15∙10-5 м2 до полного опорожнения. Какой объем воды вытек из бака, если на это потребовалось 5 минут?
Ответ: 13,29 л.
25. Вода вытекает из резервуара по трубе, которая разветвляется на два водовода: с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 18000 с2/м5 и с удельным гидравлическим сопротивлением S2 = 26000 с2/м5 (см. рис. 10.1.). Поверхности воды в резервуарах, в которые поступает вода z3 = 105 м, z2 = 120 м. Рассчитать расход, вытекающий из верхнего резервуара Q1, если известно, что его часть, поступающая в резервуар с отметкой воды z3 составляет Q3 = 0,075 м3/с.
Ответ: 0,133 м3/с.
26. Вода вытекает из двух резервуаров (см. рис. 10.2.). Из одного резервуара (с отметкой z1 = 40 м) вода вытекает с расходом Q1 = 0,25 м3/с по трубе с удельным гидравлическим сопротивлением S1 = 130 с2/м5. Отметка воды во втором резервуаре z2 = 45 м. Вода из обоих резервуаров попадает в общий водовод с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 35 с2/м5 и поступает в третий резервуар с отметкой z3 = 25 м. Рассчитать удельное гидравлическое сопротивление S2.
Ответ: 352 с2/м5.
27. Определить расход воды через квадратное малое отверстие в тонкой стенке при неполном совершенном сжатии (см. рис. 10.13.). Размеры отверстия а×а = 22×22 мм, глубина воды в резервуаре Н = 0,25 м.
Ответ: 0,78 л/с.
28. Вода вытекает из круглого отверстия диаметром d0 = 12 мм (см. рис. 10.14.). Высота воды над отверстием Н = 0,7 м. Диаметры струи в сжатом сечении dв = 9,7 мм, dн = 9,9 мм. Принимая коэффициент скорости равным φ = 0,97, вычислить расход жидкости через отверстие в тонкой стенке.
Ответ: 0,27 л/с.
29. Определить расход воды, которая перетекает из резервуара с отметкой z1 = 190 м в резервуар с отметкой z2 = 100 м по сложному трубопроводу состоящему из трех последовательных участков (см. рис. 10.3.). Первый участок имеет удельное гидравлическое сопротивлением S1 = 525 с2/м5, второй представляет собой пять параллельных трубопроводов, каждый из которых имеет удельное гидравлическое сопротивлением S2 = 12000 с2/м5, а третий является трубой с удельным гидравлическим сопротивлением S3 = 640 с2/м5.
Ответ: 0,234 м3/с.
30. Вода с расходом Q = 0,07 м3/с перетекает из резервуара с отметкой z1 = 80 м в резервуар с отметкой z2 = 56 м по сложному трубопроводу, представленному на рис. 10.4. Найти удельное гидравлическое сопротивление S3, если удельные гидравлические сопротивления остальных участков: S1 = 1600 с2/м5, S2 = 6500 с2/м5, S3 = 5000 с2/м5.
Ответ: 1879 с2/м5.
Список рекомендуемой литературы
1. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб: справ. Пособие. – 6-е изд., доп. и перераб. – М.: Стройиздат, 1984 – 116 с.
2. Справочник по гидравлическим расчетам. Под ред. П.Г. Киселева. Изд. 5-е М., «Энергия», 1974. 312 с. С ил.
3. Технічна механіка рідини і газу: навч. посіб. / Л.Г. Сльоз, В.І. Нездоймінов, В.С. Рожков, Л.Г. Зайченко, М-во освіти і науки України, ДонНАБА. – Макіївка: Ноулідж, 2010. – 188 с.
4. Сборник задач по гидравлике: [Для строит. спец. вузов / В.А. Большаков, Ю.М. Константинов, В.Н. Попов и др.]; Под. Ред. В.А. Большакова. – 4-е изд. перераб. и доп. – Киев: Вища школа, 1979. – 336 с., ил.; 22 см.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ДНР
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ
Кафедра «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 526; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!