Kalishuk_D_G_PiAKhT_2011

Задача 5

При приготовлении суспензии m1 жидкости смешивается с m2 твердого мате- риала плотностью ρ2. Температура суспензии равна t. Твердый материал при смешении жидкость в себя не впитывает.

Определить плотность и динамическую вязкость суспензии.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.9, по предпоследней цифре – из табл. 5.10.

Таблица 5.9

Задача 6

Мокрый газгольдер (рис. 5.1) имеет диаметр колокола D . Разность уровней воды в кольцевом зазоре между стенками корпуса и колокола и внутри колокола составляет h. Температура воды и газа в газгольдере t. Барометрическое давление наружного воздуха Pб.

Рис. 5.1. Схема мокрого газгольдера:

1 – корпус; 2 – колокол; 3 и 4 – трубопроводы

141

Определить:

1)абсолютное давление газа в газгольдере;

2)массу колокола газгольдера;

3)объем, который займет 1 м3 находящегося в газгольдере газа при приведе- нии к нормальным условиям.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.11, по предпоследней цифре – из табл. 5.12.

Таблица 5.11

Задача 7

Ручной гидравлический пресс (рис. 5.2) используется для запрессовки втулок. При этом большой поршень пресса развивает усилие F. Диаметр малого поршня пресса d. Усилие, прикладываемое рабочим к рычагу пресса, не должно превышать Fр. Расстояние между шарниром, соединяющим малый поршень с рычагом, и шар- ниром, вокруг которого вращается рычаг, составляет L. Расстояние между осью мало- го поршня и точкой приложения усилия к рычагу рабочим в α раз больше L.

Определить:

1)диаметр большого поршня пресса;

2)абсолютное давление масла в прессе при проведении запрессовки.

Рис. 5.2. Схема ручного гидравлического пресса:

1 – корпус; 2 – малый поршень; 3 – рычаг; 4 – большой поршень

142

Диаметр большого поршня принять из ряда размеров: 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100 мм. При расчетах учитывать, что направления сил, действующих на рычаг, перпендикулярны ему.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.13, по предпоследней цифре – из табл. 5.14.

Таблица 5.13

Задача 8

Жидкостным чашечным дифференциальным манометром (рис. 5.3) измеряют раз- ность давлений навходе и выходе из аппаратадляочистки воздуха. При этом показания прибора составляют l. Показания определяются по шкале, выполненной на прозрачной

наклонной трубке манометра, и соответствуют длине столба жидкости в этой трубке. Начало отсчета по шкале – от уровня жидкости в чаше манометра. Уровень жидкости в чаше при измерениях принимают неизменным, так как поперечное сечение наклон- нойтрубки пренебрежимомало посравнению споперечным сечениемчаши.

шкалы на трубке)

3 4

Рис. 5.3. Схема чашечного жидкостного дифференциального манометра и проведения измерения разности давлений:

1 – чаша; 2 – трубка со шкалой; 3 – гибкая трубка; 4 – шарнир; 5, 6 – трубки для передачи импульсов P1 и P2

143

Избыточное давление на входе в аппарат равно P1. Наклонная трубка мано- метра установлена под углом α к горизонтальной плоскости. Жидкость в маномет- ре имеет температуру 20°C.

Определить:

1)разность давлений, измеряемую манометром;

2)абсолютное давление газа на выходе из аппарата.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.15, по предпоследней цифре – из табл. 5.16.

Таблица 5.15

Задача 9

Абсолютное давление пара в вакуумном конденсаторе P. Полученный конден- сат отводится из конденсатора через гидрозатвор, который включает барометриче- скую трубу и емкость, называемую барометрическим ящиком (рис. 5.4).

пар, Р

1

хладагент хладагент (выход) (вход)

2сообщение

сатмосферой

3

слив конденсата

h

Рис. 5.4. Схема отвода конденсата из вакуумного конденсатора:

1 – конденсатор; 2 – барометрическая труба; 3 – барометрический ящик

144

Барометрическая труба опущена в барометрический ящик, нижний срез ее расположен на h ниже уровня жидкости в барометрическом ящике. Конденсат пара в барометрической трубе и ящике имеет температуру на- сыщения.

Определить минимальную длину барометрической трубы, при которой будет предотвращено попадание атмосферного воздуха в конденсатор.

При расчетах применить основное уравнение гидростатики, пренебрегая поте- рями давления, связанными с движением конденсата по барометрической трубе. Уровень конденсата в конденсаторе относительно его места соединения с баромет- рической трубой не учитывать.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.17, по предпоследней цифре – из табл. 5.18.

Таблица 5.17

Задача 10

Емкость Монтежю используют для откачивания высокоагрессивных жидких продуктов плотностью ρ из реактора (рис. 5.5). Емкость представляет собой вер- тикальный цилиндрический сосуд, внутренний диаметр которого Dе, с эллипти- ческими днищем и крышкой. Высота цилиндрической части емкости Монтежю Hе. Реактор – вертикальный цилиндрический аппарат с внутренним диаметром Dр, днище его эллиптическое. Отвод жидких продуктов из реактора и вход их в емкость Монтежю осуществляется через штуцеры, расположенные в ниж- ней части днищ. Плоскость соединения штуцера с днищем реактора А−А распо- ложена на расстоянии hр от уровня фундамента здания. Плоскость соединения штуцера с днищем емкости Монтежю Б−Б расположена на hе выше уровня фундамента. При полном опорожнении реактора емкость Монтежю заполняется жидкостью наϕ своего объема. При откачивании продуктов из реактора абсо- лютное давление газовой среды в нем постоянно и составляет Pр.

Определить:

1)уровень жидкости в емкости Монтежю относительно плоскости Б−Б при полном опорожнении реактора;

2)уровень жидкости в реакторе относительно плоскости А−А перед началом его опорожнения;

145

3)минимальное значение разрежения, которое должен создавать вакуумный насос для полного опорожнения реактора;

4)массу продуктов реакции в реакторе до начала его опорожнения. Диаметрам стандартных эллиптических днищ (крышек) соответствуют

Рис. 5.5. Схема опорожнения реактора при использовании емкости Монтежю: 1 – реактор; 2 – емкость Монтежю; 3 – вакуумный насос

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.19, по предпоследней цифре – из табл. 5.20.

Таблица 5.19

Примечание. Знак «+» в строке « hр, м» обозначает, что плоскость А−А выше уровня фунда- мента; знак «−» – плоскость А−А ниже уровня фундамента.

146

Таблица 5.20

Задача 11

Дозирование жидкости относительной плотностью ρ осуществляется при исполь- зовании емкостного вертикального цилиндрического мерника с коническим днищем. Внутренний диаметр мерника 0,8 м, высота его цилиндрической части 2,5 м, угол ко- нусности днища 60°. Плоскость, проходящая через место соединения днища мерника с его сливным штуцером, расположена на hш выше уровня поверхности пола цеха. Масса одной дозы жидкости равна m. Жидкость поступает в мерник со складской ем- кости (рис. 5.6) за счет нагнетания сжатого воздуха в последнюю. Складская емкость вертикальная цилиндрическая диаметром D, днище ее плоское. Уровень расположе- ния днища емкости на h ниже уровня пола цеха. Перед подачей очередной дозы жид- кости в мерник уровень ее в емкости относительно уровня пола цеха составлял h. Дав- ление над поверхностью жидкости в мернике при дозировании атмосферное.

Рис. 5.6. Схема подачи жидкости в мерник:

1 – складская емкость; 2 – мерник; 3 – сливной штуцер мерника; 4 – труба передавливания

Определить:

1)минимальное допустимое избыточное давление нагнетаемого в складскую емкость сжатого воздуха, при котором будет обеспечено дозирование очередной порции жидкости;

2)массу жидкости в складской емкости до начала дозирования;

3)давление столба жидкости на днище складской емкости после окончания дозирования;

4)степень заполнения мерника дозой жидкости.

147

Задача 12

Минимально допустимое заполнение напорной емкости объемом V , исполь- зуемой в системе артезианского водоснабжения здания, составляет ϕ1 (рис. 5.7). При этом абсолютное давление воздуха над поверхностью воды в емкости равняет- ся P . Максимально допустимое заполнение емкости водой составляет ϕ2 .

Рис. 5.7. Схема водоснабжения здания:

1 – насос; 2 – напорная емкость; 3 – фундамент здания; 4 – здание; 5 – линия подачи воды в емкость; 6 – линия подачи воды в здание

148

При минимальном заполнении уровень воды в емкости на h ниже уровня фундамента здания. Каждый этаж здания имеет высоту H. В среднем за месяц (30 дней) артезианский насос подкачивает воду в емкость N раз.

Определить:

1)максимально допустимое число этажей здания при условии устойчивого (на уровень 1,5 м выше пола соответствующего этажа) их водоснабжения;

2)избыточное давление воздуха над поверхностью воды в емкости в момент завершения ее подкачки артезианским насосом;

3)среднесуточное потребление воды.

Температуру воды при расчетах принять равной 10°C.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.23, по предпоследней цифре – из табл. 5.24.

Таблица 5.23

Задача 13

Трубопровод, внутренний диаметр которого d , используется для перекачива- ния жидкости в двух режимах. В первом режиме средняя скорость движения жид- кости w1 , а температура T1 . Во втором режиме температура жидкости T2 , а ее сред- няя скорость в A раз больше w1 .

Определить:

1)массовые расходы жидкости в трубопроводе в обоих режимах ее перекачивания;

2)соотношение динамических давлений на оси трубопровода в первом и вто- ром режимах перекачивания жидкости.

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.25, по предпоследней цифре – из табл. 5.26.

Таблица 5.25

Таблица 5.26