Гуляева ЮН Механика жидк и газов ГИДРОФЭРОДИНАМИКА
.pdf5.Как определить скорость истечения и расход жидкости через малое круглое отверстие и цилиндрическую насадку? Каков физический смысл коэффициентов скорости, расхода, сжатия и сопротивления?
6.Что такое высота всасывания насоса? Ее предельное значение. Когда в насосах возникают кавитационные явления?
7.Устройство и принцип действия центробежного насоса. Чем объясняется выбор лопаток реактивного типа для насосов (сравните три возможные формы лопаток на примере изменения плана скоростей и их влияния на величину напора).
8.Что такое характеристика сети, рабочие характеристики насоса и рабочая точка?
9.Для чего применяют параллельное и последовательное соединения насосов? Поясните, как построить совместную характеристику их работы.
10.Как влияет изменение частоты вращения на параметры работы насоса? Приведите основные формулы пересчета.
Задачи
1. Определите длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в 2 раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор перед отверстием H. Принять: коэффициент жидкостного трения в трубе λ = 0,025; коэффициент сопротивления входа в трубу ζвх = 0,5; коэффициент расхода отверстия ζ = 0,6 (табл. 3.8).
Таблица 3.8
Вариант |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н, м |
6,5 |
4 |
4,2 |
4,5 |
4,8 |
5 |
5,2 |
5,6 |
5,8 |
6 |
d, м |
50 |
20 |
25 |
32 |
37 |
50 |
20 |
25 |
32 |
37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Определите диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l, необходимый для пропуска жидкости плотностью ρ и вязкостью μ в количестве Q, если располагаемый напор H (табл. 3.9). Шероховатость стенок трубы = 0,15 мм.
41
|
|
|
|
|
Таблица 3.9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Q, |
Н, |
l, |
ρ, |
μ, |
|
3 |
м вод. ст. |
м |
3 |
Па·с |
|
|
|
м /с |
кг/м |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0,0038 |
6 |
30 |
1600 |
15,6·10-3 |
|
1 |
0,0025 |
3,4 |
20 |
1000 |
1·10-3 |
|
2 |
0,0031 |
5,2 |
30 |
1100 |
0,8·10-3 |
|
3 |
0,0038 |
7,5 |
40 |
1200 |
6,5·10-3 |
|
4 |
0,0044 |
10,0 |
50 |
1300 |
8,5·10-3 |
|
5 |
0, 0050 |
13,5 |
20 |
1000 |
3,5·10-3 |
|
6 |
0,0056 |
15,0 |
30 |
1100 |
1·10-3 |
|
7 |
0,0062 |
18,0 |
40 |
1200 |
2,6·10-3 |
|
8 |
0,0025 |
10 |
50 |
1300 |
2·10-3 |
|
9 |
0,0031 |
8 |
20 |
1400 |
0,84·10-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3. По стальному трубопроводу длиной l подается вода с расходом Q, диаметр трубопровода d, толщина стенок δ. Определите повышение давления в трубопроводе, если в его конце будет закрыта задвижка в течение времени ηзак (табл. 3.10). Ев = 2,03·103 МПа,
Ест = 2,03·105 МПа.
|
|
|
|
|
Таблица 3.10 |
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Q, м3/с |
d, м |
l, м |
δ, мм |
ηзак, с |
|
|
|
|
|
|
0 |
0,01 |
32 |
1000 |
6,0 |
1,8 |
1 |
0,01 |
2,5 |
500 |
3 |
1,6 |
2 |
0,015 |
32 |
600 |
3,2 |
1,8 |
3 |
0,026 |
37 |
800 |
3,4 |
2,0 |
4 |
0,12 |
50 |
900 |
3,6 |
2,2 |
5 |
0,014 |
55 |
1000 |
3,8 |
2,4 |
6 |
0,018 |
70 |
1100 |
4,0 |
2,6 |
7 |
0,02 |
100 |
1200 |
4,2 |
2,8 |
8 |
0,022 |
150 |
600 |
4,6 |
3,0 |
9 |
0,03 |
25 |
800 |
5,0 |
1,6 |
|
|
|
|
|
|
42
4. Воду в количестве V перекачивает из открытого сосуда в сосуд, находящийся под давлением Р и расположенный на высоте Н. Диаметр трубопровода d, а его длина l (табл. 3.11). Длина, эквивалентная местному сопротивлению, равна 350 диаметрам трубопровода. Определите время, необходимое для перекачивания, если используется центробежный насос, характеристика которого дана в табл. 3.12. Определите также мощность, потребляемую насосом, если его полный КПД равен 0,55. Коэффициент трения по длине принять λ = 0,03.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.11 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
|
3 |
Р 10–5, |
|
|
Н, |
|
d, мм |
|
l, м |
|||
|
|
V, м |
Па |
|
м вод. ст. |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
40 |
1,8 |
|
|
|
18 |
|
37 |
90 |
|
|||
1 |
|
20 |
1,2 |
|
|
|
20 |
|
32 |
120 |
|
|||
2 |
|
30 |
1,4 |
|
|
|
18 |
|
37 |
110 |
|
|||
3 |
|
40 |
1,6 |
|
|
|
16 |
|
50 |
110 |
|
|||
4 |
|
50 |
1,8 |
|
|
|
14 |
|
56 |
90 |
|
|||
5 |
|
60 |
2,0 |
|
|
|
12 |
|
32 |
80 |
|
|||
6 |
|
70 |
2,2 |
|
|
|
10 |
|
37 |
70 |
|
|||
7 |
|
80 |
1,2 |
|
|
|
12 |
|
50 |
120 |
|
|||
8 |
|
90 |
1,4 |
|
|
|
14 |
|
75 |
110 |
|
|||
9 |
|
20 |
1,6 |
|
|
|
16 |
|
32 |
100 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Q 103, м3/с |
1 |
2 |
|
3 |
|
4 |
|
5 |
|
6 |
|
||
|
Н, м вод.ст. |
39,0 |
38,5 |
|
37,5 |
|
36,0 |
34,0 |
|
32,2 |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5. Определите полный напор насоса по следующим данным: расход воды Q, показания манометра Рм, диаметры нагнетательного и всасывающего патрубков dн и dвс, расстояние по вертикали между точкой присоединения вакуумметра и центром манометра Z, показания вакуумметра hвак (табл. 3.13).
43
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
hвак, |
–5 |
|
|
|
|
|
Вариант |
мм рт.ст. |
Рм · 10 |
, |
dн, мм |
dвс, мм |
|
Z, м |
|
Q, м /ч |
Па |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
40 |
550 |
5 |
|
150 |
175 |
|
0,8 |
1 |
5 |
100 |
1 |
|
50 |
75 |
|
0,8 |
2 |
8 |
150 |
2 |
|
75 |
100 |
|
0,9 |
3 |
10 |
200 |
3 |
|
100 |
125 |
|
1,0 |
4 |
15 |
250 |
4 |
|
125 |
150 |
|
1,2 |
5 |
20 |
300 |
5 |
|
150 |
175 |
|
1,3 |
6 |
22 |
350 |
1 |
|
50 |
75 |
|
1,4 |
7 |
28 |
400 |
2 |
|
75 |
100 |
|
1,6 |
8 |
30 |
450 |
3 |
|
100 |
125 |
|
1,0 |
9 |
35 |
500 |
4 |
|
125 |
150 |
|
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. Определите при частоте вращения n допустимую высоту всасывания центробежного насоса, создающего напор Н и перекачивающего воду с температурой Т в количестве Q. Диаметр всасывающей стальной трубы d, длина l. Критерий кавитационного подобия С (табл. 3.14).
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3.14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вариант |
Q, |
Н, |
d, мм |
l, м |
Т, К |
С |
|
n, |
м3/ч |
м вод.ст. |
|
об/мин |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
28 |
10 |
50 |
12 |
328 |
900 |
|
1600 |
1 |
10 |
100 |
32 |
12 |
283 |
750 |
|
1890 |
2 |
12 |
90 |
37 |
11 |
288 |
800 |
|
2000 |
3 |
14 |
80 |
50 |
10 |
293 |
900 |
|
2800 |
4 |
16 |
70 |
75 |
9 |
298 |
1000 |
|
2000 |
5 |
18 |
60 |
100 |
8 |
303 |
1050 |
|
1600 |
6 |
20 |
50 |
125 |
8 |
308 |
1100 |
|
1700 |
7 |
22 |
40 |
150 |
9 |
313 |
1150 |
|
2000 |
8 |
24 |
30 |
32 |
10 |
318 |
1050 |
|
1890 |
9 |
26 |
20 |
37 |
11 |
323 |
1000 |
|
2800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
44
7. Подобрать насос для перекачивания воды при температуре Т из открытой емкости в аппарат, работающий под избыточным давлением Рм. Расход воды Q. Геометрическая высота подъема воды Нг. Длина стального трубопровода на линии всасывания lвс, на линии нагнетания – lн . Диаметр всасывающего трубопровода dвс, нагнетательного – dн. На линии нагнетания имеются три отвода под углом 90 
с радиусом поворота, равным шести диаметрам трубы, и два нормальных вентиля. На всасывающем участке трубопровода установлены два прямоточных вентиля, имеются четыре отвода под углом 90 ° с радиусом поворота, равным шести диаметрам трубы. Проверить возможность установки насоса на высоте 4 м над уровнем воды в емкости (табл. 3.15).
Таблица 3.15
Вариант |
Q, |
Т, |
Рм · 10–5, |
Нг, |
lвс, |
l, |
dвс, |
dн, |
|
3 |
К |
Па |
м вод. ст. |
м |
м |
мм |
мм |
||
|
|||||||||
|
м /ч |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
30 |
323 |
2,8 |
12 |
10 |
40 |
50 |
37 |
|
1 |
10 |
278 |
1 |
10 |
20 |
30 |
37 |
32 |
|
2 |
12 |
283 |
1,2 |
12 |
18 |
40 |
50 |
37 |
|
3 |
14 |
283 |
1,4 |
14 |
17 |
50 |
75 |
50 |
|
4 |
16 |
293 |
1,6 |
16 |
16 |
60 |
100 |
75 |
|
5 |
18 |
298 |
1,8 |
18 |
15 |
25 |
125 |
100 |
|
6 |
20 |
303 |
2,0 |
20 |
14 |
15 |
150 |
125 |
|
7 |
22 |
308 |
2,2 |
18 |
13 |
25 |
125 |
100 |
|
8 |
24 |
313 |
2,4 |
16 |
12 |
20 |
100 |
75 |
|
9 |
26 |
318 |
2,6 |
14 |
11 |
30 |
75 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
45
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы / Т.М. Башта, С.С. Руднев, О.В. Байков, Ю.П. Кирилловский. – М.: Машиностроение, 1982. – 478 с.
2.Дейч М.Б., Зырянкин А.Е. Гидрогазодинамика. – М.: Энергоиздат, 1974. – 589 с.
3.Иванов О.П., Мамченко В.О. Аэродинамика и вентиляторы. – Л.: Машиностоение, 1986. – 280 с.
4.Издельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.
5.Новоселов А.Г. Гидравлика. Гидродинамика. Ч. 2: Текст лекций. – СПб.: СПбГУНПТ, 2011. – 108 с.
6.Повх И.Л. Техническая гидромеханика. – Л.: Машино-
строение, 1976. – 502 с.
7.Тишин В.Б. Гидравлика. – СПб.: СПбГУНПТ, 2006. – 332 с.
8.Тишин В.Б., Сабуров А.Г., Жариков А.Н. Механика жидкости и газа: Текст лекций. – СПб.: СПбГАХПТ, 1999. – 108 с.
9.Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. – М.:
Тир. Аз-бук., 2010. – 395 с.
46
СОДЕРЖАНИЕ |
|
ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ |
|
ЗАДАНИЙ ................................................................................................. |
3 |
1. ДИНАМИКА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ......................................... |
3 |
Введение ............................................................................................... |
3 |
1.1. Параметры потоков и физические свойства жидкостей.......... |
3 |
1.2. Кинематика жидкости .................................................................. |
4 |
1.3. Основные уравнения движения жидкости................................. |
6 |
1.4. Гидростатика ................................................................................. |
7 |
1.5. Динамика идеальной жидкости................................................. |
12 |
1.6. Динамика вязкой жидкости ....................................................... |
20 |
2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ НАСОСОВ ..................................................... |
30 |
3. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ........................................................... |
33 |
Контрольная работа № 1 ................................................................... |
33 |
Задачи.................................................................................................. |
35 |
Контрольная работа № 2 ................................................................... |
40 |
Задачи.................................................................................................. |
41 |
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..................................................................... |
46 |
47
Гуляева Юлия Николаевна Новоселов Александр Геннадьевич
МЕХАНИКА ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ ГИДРОАЭРОДИНАМИКА
Учебно-методическое пособие
Ответственный редактор
Т.Г. Смирнова
Титульный редактор
Е.О. Трусова
Компьютерная верстка
Н.В. Гуральник
Дизайн обложки
Н.А. Потехина
Печатается в авторской редакции
_______________________________________________________
Подписано в печать 26.08.2016. Формат 60×84 1/16 Усл. печ. л. 2,79. Печ. л. 3,0. Уч.-изд. л. 2,75
Тираж 50 экз. Заказ № |
С 40 |
______________________________________________________________
Университет ИТМО. 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., 49
Издательско-информационный комплекс 191002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
48