10957

171

плунжера D1 = 220 мм. Режим течения в трубе принять ламинарным. Весом плунжера пренебречь.

33. Из открытого резервуара А, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости, по трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, жидкость течет в резервуар Б. Разность уровней жидкости в резервуарах равна H = 6,3 м. Длина труб l1 = 13 м и l2 = 10 м, а их диаметры d1 = 0,04 м и d2 = 0,032 м. Определить расход Q жидкости, протекающей по трубопроводу. В расчетах принять, что потери напора на местных сопротивлений составляют 15 % от потерь напора по длине. Коэффициент гидравлического трения обеих трубы принять λ = 0,03.

34. Из резервуара по составному трубопроводу 2-3-4-5 происходит истечение жидкости в атмосферу. Уровень жидкости в резервуаре поддерживается постоянным на линии 1-1. Предполагается, что силы сопротивления при движении жидкости отсутствуют ( жидкость невязкая).

Исходные данные: H = 4,2 м; d23 = 140 мм; d34 = 180 мм; d45 = 120 мм; l23 = 3

м; l34 = 2 м; l45 = 2 м; α = + 45 град. Требуется: 1) определить скорость истечения на выходе из трубопровода и расход; 2) построить напорную и пьезометрическую линии вдоль трубопровода; 3) выполнить пункты 1 и 2 для случаев, когда участок трубопровода повернут на угол + α.

172

35. Два бассейна с разными отметками уровней соединены между собой посредством дюкера (рис.6). Расход пропускается под полотном шоссейной дороги. Дюкер включает две одинаковые круглые металлические трубы. Каждая труба имеет по четыре поворота в вертикальной плоскости. Входная часть труб снабжена предохранительным устройством. Расход дюкера равен Q. Наибольшая допускаемая разность уровней воды в бассейне Н. Полная длина трубы дюкера l16; Углы поворота труб α. Длины отдельных участков труб дюкера: l12 = l56 = 0,1 · l16; l23 = l45 = 0,15 · l16; l34 = 0,5 · l16. Исходные данные: Q = 900 л/с; Н = 1,8 м; l16 = 60 м; α = 30 град. Требуется: 1) Подобрать диаметр труб исходя из предположения, что работает одна труба (вторая ремонтируется), которая должна обеспечить подачу всего расхода Q; 2)Построить напорную и пьезометрическую линии вдоль трубопровода дюкера при работе одной трубы; 3) Определить разность отметок уровней воды в бассейнах при работе двух труб и подаче того же расхода Q.

36. Цель второго задания курсовой работы: для трубопровода с заданным расходом и давлением на выходе определить потери напора по длине и из-за местных сопротивлений, а также потребный напор жидкости на входе в гидролинию. Исходные данные: Q = 0,0003 м3/с; Pвых = 0,04 МПа; Длина выходного участка: l1 = 2,5 м; l2 = 5 м; l3 = 7,5 м; l4 = 10 м; Диаметр трубопровода: d1 = 0,1 м; d2 = 0,1 м; d3 = 0,05 м; d4 = 0,12 м; Zвх = 2,5 м; ρ = 900 кг/м3; ν = 0,000012 м2/с. Плавный поворот d/R = 0,6 м.

173

37. Из открытого резервуара при постоянном напоре H1 = 6 м вода температурой t = 50 вытекает с одной емкости в атмосферу по короткому трубопроводу диаметром d1 = 0,008 м и длиной l1 = 6 м с шероховатостью стенок ∆ = 1 мм, задвижкой, коэффициент сопротивления которой ζЗ = 2,5 и на конце диффузором ζД, площадь живого сечения которого за расширением ω2 = 2ω1, с другой стороны вода подается в другой резервуар через затопленный внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури). Разность уровней между ними H = 2 м. Насадок имеет диаметр dн = 0,01 м, длину lн = 5dн и коэффициент расхода насадка µн = 0,82. Определить: 1. Скорость истечения v2, расход воды Q2 и коэффициент гидравлического трения λ по короткому трубопроводу. 2. Расход через насадок Qн.

38. Поршень диаметром D = 80 мм, двигаясь равномерно, всасывает жидкость (керосин) из открытого бака с атмосферным давлением рат = 100 кПа на поверхности жидкости. Высота всасывания равна z0 = 3 м. Всасывающая труба - длина l = 7 м, диаметр d = 20 мм, труба - стальная, новая, сварная. Гидравлические сопротивления показаны на рисунке. Температура жидкости t = 35 . Определить максимально возможную скорость vп поршня и силу Р, приложенную к нему, по условию кавитации в цилиндре.

174

39. Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость ∆ = 0,1 мм), состоящему из труб различного диаметров d1= 32 мм, d2 = 50 мм, d3 = 32 мм и различной длинны L1 = 5 м, L2 = 8 м, L3 = 3 м, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q = 1 л/с и температура t = 20 . Требуется: 1) Определить скорости движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода. 2) Установить величину напора Н в резервуаре. 3) Построить напорную и пьезометрическую линии.

40. Истечение происходит из открытого резервуара в атмосферу при постоянном напоре воды H1 = 9 м по короткому трубопроводу переменного поперечного сечения с диаметрами d1 = 0,04 мм и d2 = 0,01 мм и длинами l1 = 1,2 м и l2 = 4 м, для которых коэффициенты гидравлического трения соответственно равны λ1 = 0,04 и λ2 = 0,025. На втором участке трубопровода имеются два колена с плавным поворотом и понижением трубопровода на H2 = 1,5 м и задвижка, коэффициент сопротивления каждого поворота ζп = 0,15 коэффициент сопротивления задвижки ζз = 8. Истечения из конического расходящегося с диаметром выходного сечения dн = 0,02 м и длинной lн = 5dн происходит под уровень при постоянной разности уровней Н = 3 м. Коэффициент скорости и коэффициент расхода насадка равны φн = µн = 0,45. Определить: 1) Скорость истечения vтр и расход Qтр через короткий трубопровод. 2) Скорость истечения vн и расход Qн через затопленный конически расходящийся насадок.

41. Определить длину трубы l, при которой опорожнение цилиндрического бака диаметром D на глубину H = 7 м будет происходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d = 30 мм. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ = 0,025.

175

42.Из резервуара, в котором поддерживаются постоянный уровень H = 18

ми избыточное давления pм = 100 кПа, подается вода по горизонтальному трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб,

диаметры и длины которых соответственны, равны d1 = 75 мм, d2 = 50 мм, l1 = l2 = 20 м, а коэффициенты гидравлического трения их λ1 = 0,027, λ2 = 0,03. На конце второй трубы установлен кран. Определить расход воды.

43. Вода из резервуара А перетекает в резервуар С по трубе диаметром d и общей длине lAC. Определить расход Q, а также давление в сечении B, находящемся на расстоянии lAB от начала трубопровода. Трубы неновые чугунные; коэффициент сопротивления: задвижки ξз, колен – ξк, входа в трубу – ξвх = 0,5; избыточное давление на свободной поверхности воды в резервуаре Рм. Дано: d = 100 мм; Рм = 0,10 кПа; Z1 = 102,5 м; Z2 = 100 м; Z3= 99 м; lAC = 100 м; lAB = 98 м; ξз = 5; ξк = 0,2.

44.Определить максимальный расход Q воды, кото¬ рый можно подавать

вбак, снабженный сифонной сливной тру¬ бой диаметром d = 100 мм и общей длиной L = 10 м, если выход¬ ное сечение трубы, ниже предельного уровня в баке на H1 = 4 м. Труба имеет два сварных колена (ξк = 1,3) и вентиль (ξв = 6,9). Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх = 0,5. Коэффици¬ ент сопротивления трения λ = 0,025. Определить вакуум pв в

176

сечении С, если это сечение выше предельного уровня на h = 1,5 м и длина участка трубы до него l = 4,5 м. Каков будет вакуум в этом сечении, когда уровень в баке по-низится на Н2= 2 м? Указание: Из-за срыва потока у внутренней стенки в сечении С возникает сжатие потока (коэффициент сжатия ε = 0,5), вызывающее местное понижение давления. Потерями напора на участке поворота в колене до этого сечения можно пренебречь.

45. По трубопроводу диаметром d = 60 мм и длиной l = 34 м движется жидкость Ж (масло веретенное). Чему равен напор H, при котором происходит смена ламинарного режима на турбулентный? Местные потери напора не учитывать. Температура жидкости t = 20 . Указание. Воспользоваться формулой для потерь на трение при ламинарном режиме (формула Пуазейля).

46. Определить расход воды в водопроводной чугунной трубе переменного сечения при следующих данных: напор воды H = 44 м; длины отдельных участков трубопровода – l 1 = 65 м, l2 = 150 м, l3 = 220 м; диаметры: d1 = 0,60 м, d2 = 0,90 м, d3 = 0,70 м. На середине третьего участка трубы находится задвижка, открытая на половину отверстия. По результатам расчетов построить линии гидравлического и пьезометрического уклонов.

177

47. Жидкость из гидросистемы вытекает в бак через трубопровод 1 длиной l1 = 3 м и диаметром d1 = 15 мм; фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно сопротивлению трубопровода, длиной l = 300 d1 и трубопровод 2 длиной l2 = 5 м и диаметром d2 = 25 мм. Определить расход жидкости, если её вязкость ν = 0,5 Ст; плотность ρ = 900 кг/м3; давление в сечении 1-1 p0 = 0,25 МПа; высота фильтра h = 0,3 м. Учесть потерю напора при выходе из трубы в бак.

48. Определить избыточное давление на входе в шестеренный насос системы смазки, подающий Q = 60 л/мин = 0,001 м3/с масла при температуре t = 20 (кинематическая вязкость масла ν20 = 2 Ст, плотность ρ20 = 920 кг/м3). Длинна стального всасывающего трубопровода l = 5 м и диаметр d = 30 мм, его шероховатость ∆ = 0,1 мм. Входное сечение насоса расположено ниже свободной поверхности в масляном баке на h = 2 м. Как изменится давление перед насосом, если масла нагреется до температуры t = 80 (кинематическая вязкость масла ν80 = 0,1 Ст, плотность ρ80 = 870 кг/м3)? Местные потери в трубопроводе принять равным 10 % от потерь на трение по длине.

49. Из накопителя A с постоянным уровнем периодически и кратковременно выпускают часть воды по самотечному трубопроводу с расходом Q = 126 м3/ч = 0,035 м3/с. Трубопровод стальной, эксплуатируется несколько лет и имеет следующие размеры: верхний горизонтальный участок с шиберной задвижкой (ЗШ) – l 1 = 10 м, d1 = 100 мм; вертикальный участок – l2 = 5 м, d2 = d1; нижний горизонтальный участок – l 3 = 30 м, d3 = 150 мм. Выпуск воды производят при полностью открытой ЗШ. Резерв высоты h в накопителе для твердого осадка равен 0,27 м; участки соединены между собой прямыми коленами с = 90 0. Определить высоту H слоя воды в накопителе во время выпуска. Определения зоны сопротивления обязательно.

178

50. При истечении жидкости из резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе диаметром d = 35 мм и длиной 2l (l = 5,2 м) уровень в пьезометре, установленном посередине трубы, равен h = 4,5 м. Определить расход Q и коэффициент гидравлического трения трубы λ, если статический напор в баке постоянен и равен H = 10 м. Построить пьезометрическую линию. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.

51. Вода из резервуара A в резервуар B по короткому трубопроводу, состоящему из двух участков длиной l1 = 9 м l2 = 12 м и диаметрами d1 = 0,008 м и d2 = 0,015 м с коэффициентами гидравлического трения λ = 0,032, снабженному краном с коэффициентом сопротивления ξкр = 4,2. Разность уровней в резервуарах равна H = 4 м. На глубине H1 = 7 м к резервуару A подсоединен коноидальный насадок диаметром выходного сечения dн = 0,008 м, коэффициент расхода насадка µ н = 0,97. Определить: 1) Расход Qтр, поступающий в резервуар B по короткому трубопроводу. 2) Расход воды через коноидальный насадок Qн.

52. Из большого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по трубопроводу из материала М (латунь) вытекает жидкость Ж (пресная вода), температура которой 20 . Диаметр трубопровода d = 50 мм, наклонная и горизонтальная части трубопровода одинаковой длины l = 5,8 м. Высота уровня жидкости над горизонтальной частью трубопровода равна H = 7 м. Конец наклонной части трубопровода находится ниже горизонтальной его части на величину h = 1 м. Определить расход жидкости, протекающей по трубопроводу, и построить пьезометрическую и напорную линии.

179

53. По трубе диаметром d = 15 мм и длиной l = 50 м из открытого резервуара вода вытекает в атмосферу. Напор H = 4 м поддерживается постоянным. На середине длины трубы установлен кран. Определить скорость и расход воды. Построить напорную и пьезометрическую линии. При расчете принять: λ = 0,03, ξкр = 7.

54. Определить, какой диаметра D поставлена труба на участке БВ, чтобы при разности уровней воды H в резервуар A и B, равной 17 м, показанный на рисунке трубопровод пропускал расход Q = 5 л/с? Коэффициент трения на обоих участках принять равным λ = 0,04 и считать, что на участке БВ потери напора в местных сопротивлениях будет составлять 10 % от потерь напора по длине на данном участке.

Определить также высоту hx, на которую поднимется вода в пьезометре, если h = 1 м и d = 50 мм.

180

55. Определить расход воды Q, подаваемой из бака, давление в котором равно pм= 6 атм = 588600 Па (при этом уровень воды в баке поддерживается без изменения за счет притока ее извне). Определить также высоту hx, на которую поднимается струя воды, вытекающая из раструба в атмосферу. Геометрические размеры трубопровода следующие: α = 300; h1 = 4 м; h2 = 2 м; l = 30 м; h3 = h5 = h7 = 1,5 м; h4 = h6 = 1,2 м; d1 = 40 мм; d2 = 62 мм; ∆1 = 0,1 мм; ∆2 = 0,2 мм; ξ0 = 0,5; ξкр = 5; ξдиф = 0,8; h8 = 0,4 м; ν = 0,0000016 м2/с.

56. Для трубопроводов, представленных на рис. 10, 11, построить напорные и пьезометрические линии, для сечения х-х показать слагаемые уравнения Бернулли (слагаемые полного напора).