Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Kalishuk_D_G_PiAKhT_2011

.pdf
Скачиваний:
311
Добавлен:
26.03.2015
Размер:
13 Мб
Скачать
☆

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Жидкость

Бензол

Вода

Мета-

Октан

Толуол

Бензол

Вода

Мета-

Октан

Толуол

 

 

 

нол

 

 

 

 

нол

 

 

m2 , кг

50

55

60

65

70

225

205

185

175

240

ρ2 , кг/м3

1500

1900

1600

1300

1480

2400

2200

2100

2300

2500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

m1 , кг

500

510

520

530

540

550

560

570

580

590

t, °C

20

23

25

28

30

32

35

37

40

45

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

D, м

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

9,0

10,0

11,0

12,0

4,5

Pб, кПа

99,6

99,0

99,5

99,3

99,1

99,4

99,2

99,7

99,9

99,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.12

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

h, мм

80

85

90

95

100

110

115

120

75

125

t, °С

16

25

17

24

18

23

19

22

20

21

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

d, мм

10,0

12,0

14,0

16,0

18,0

12,5

15,0

20,0

11,0

17,0

Fр, Н

150

170

190

155

185

180

165

195

160

175

α

5,0

4,8

4,6

4,4

4,2

4,9

4,7

4,5

4,3

4,1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

L, мм

60

65

70

75

80

85

90

95

100

55

F, кН

15,0

14,0

13,0

12,0

11,0

15,5

14,5

13,5

12,5

11,5

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р2 (давление на выходе

 

 

 

 

 

 

 

из аппарата)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

Р1 (давление на входе

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

в аппарат)

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

уровень жидкости в чаше

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(соответствует началу

 

 

 

 

 

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

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

l, мм

150

165

180

190

200

215

230

245

255

265

P1 , кПа

1,8

4,5

2,3

3,9

2,8

3,1

3,7

2,5

4,3

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жидкость в

 

Вода

 

Этанол

Вода

 

Этанол

Вода

 

Этанол

Вода

 

Этанол

Вода

Этанол

манометре

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α, град

 

5,74

 

30,00

 

11,54

 

23,58

 

17,46

 

17,46

 

26,75

 

8,62

 

20,49

14,48

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Пар (конденсат)

Вода

Ацетон

Мета-

ЭтанолСероуг-

Гексан

Бензол

Толуол

Хлоро-

Хлор-

 

 

 

нол

 

лерод

 

 

 

форм

бензол

h, см

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

P, кПа

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

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

следующие номинальные

 

объемы: 0,6 м –

0,0352 м3;

0,7 м –

0,0453 м3;

0,8

м –

0,0793 м3;

1,0 м

–

0,1617 м3;

1,2 м

–

0,2534 м3;

1,4 м –

0,3960 м3;

1,6

м –

0,5840 м3;

1,8 м

–

0,8617 м3;

2,0 м

–

1,1681 м3;

2,2 м –

1,5395 м3;

2,4

м – 1,9823 м3.

 

 

 

 

 

 

 

 

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

ρ, кг/м3

1020

1080

1040

1070

1030

1050

1075

1035

1025

1045

Hе,

м

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

hр,

м

+0,5

–0,5

+0,6

–0,6

+0,4

–0,4

+0,7

–0,7

+0,8

–0,8

ϕ, %

75

73

71

69

67

65

63

61

70

60

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

Dе,

м

0,6

0,7

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

Dр,

м

0,7

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

hе,

м

3,0

3,2

3,4

3,6

3,5

2,9

3,1

3,3

3,7

2,8

Pр,

кПа

93

97

103

109

106

91

95

100

112

115

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

Исходные данные по последней цифре учебного шифра

выбирают из

табл. 5.21, по предпоследней цифре – из табл. 5.22.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.21

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

 

5

6

7

 

8

9

 

 

 

ρ

0,88

0,95

1,12

0,90

1,03

 

1,05

0,92

0,94

 

0,89

1,07

D, м

2,4

2,6

2,8

3,0

3,2

 

2,4

2,6

2,8

 

3,0

3,2

h, м

1,50

1,55

1,60

1,65

1,70

 

1,75

1,80

1,85

 

1,90

1,95

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.22

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

 

5

6

7

 

8

9

 

 

 

hш , м

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

 

5,2

5,7

6,3

 

6,8

7,2

m, кг

900

850

800

750

700

 

920

880

830

 

770

720

h, м

0,50

1,00

0,65

0,85

0,70

 

0,95

0,80

0,75

 

0,90

0,40

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

V , м3

1,0

1,6

2,0

2,5

3,2

1,0

1,6

2,0

2,5

3,2

ϕ2 ,

%

65

67

71

73

75

72

70

68

66

64

h,

м

3,5

3,2

3,7

3,3

3,8

3,1

3,6

3,0

2,8

4,0

N

 

115

210

160

225

135

180

155

240

195

175

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

 

φ1 ,

%

16

17

18

19

20

16

17

18

19

20

P, кПа

250

260

270

280

290

285

275

265

255

245

H,

м

2,7

3,0

3,3

3,6

3,0

3,3

2,7

3,0

3,3

3,6

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

Показатель

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

 

Жидкость

Вода

Бензол Мета-

Этанол АцетонХлор-

Толуол Этил-

Октан Анилин

 

 

 

нол

 

 

бензол

 

ацетат

 

 

T1 , К

360

350

330

345

325

335

370

365

340

355

A

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

2,3

2,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

149

Таблица 5.26

Показатель

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

0

1

2

 

3

4

5

6

7

8

 

 

9

 

 

 

 

d, мм

16

21

24

 

28

32

40

45

51

57

 

 

69

w1 , м/с

0,19

0,18

0,17

 

0,16

0,15

0,14

0,13

0,12

0,11

 

 

0,10

T2 , К

313

308

303

 

300

298

295

293

290

288

 

 

285

Задача 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для хранения жидкости, относительная плотность которой ρ, используется

вертикальная

цилиндрическая

емкость

диаметром

D с

плоскими

днищем

и крышкой (рис. 5.8). Давление воздуха над

 

 

 

 

 

 

 

поверхностью жидкости в емкости атмосфер-

 

 

сообщение

 

 

 

ное. В результате аварии в днище емкости

 

 

с атмосферой

 

 

 

 

 

 

 

 

образовалось округлое отверстие, площадь

 

 

 

 

 

 

 

которого S0 . Коэффициент расхода отвер-

 

 

 

 

 

 

 

стияα0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате проведения аварийно-

 

 

 

 

 

 

 

ремонтных работ течь из емкости была уст-

 

 

 

 

 

 

 

ранена через время τ

после ее возникновения.

 

 

 

 

 

 

 

На момент устранения течи уровень жидкости в

Н

 

 

 

 

 

 

 

емкости составлял A от ее высоты H.

До момен-

 

 

 

 

 

 

 

 

та устранения течи отверстие полностью или

 

Н

 

 

 

 

 

 

А ×

 

 

 

 

 

частично не перекрывалось.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определить:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1) степень заполнения емкости на момент

 

 

 

 

 

 

S0

 

 

 

 

 

 

 

 

возникновения течи;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.8. Схема

 

 

2) массу жидкости, которая вылилась из ем-

 

 

 

 

 

 

 

 

аварийной емкости

 

 

кости в результате аварии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные по последней цифре учебного шифра выбирают из табл. 5.27,

по предпоследней цифре – из табл. 5.28.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.27

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

2

 

3

4

5

 

6

7

8

9

 

 

 

 

 

ρ

 

0,88

0,90

 

0,91

 

0,93

0,95

0,96

 

0,98

1,01

1,03

1,05

S0 , см2

 

1,5

1,6

 

1,7

 

1,8

1,9

2,0

 

1,4

1,3

1,2

1,1

τ, мин

 

45

90

 

85

 

80

75

70

 

50

55

60

65

H, м

 

3,0

3,5

 

4,0

 

4,5

5,0

5,0

 

4,5

4,0

3,5

3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.28

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

Показатель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

2

 

3

4

5

 

6

7

8

9

 

 

 

 

 

D, м

 

2,0

2,4

 

2,8

 

3,2

3,6

4,0

 

4,5

3,5

2,5

3,0

α0

 

0,60

0,61

 

0,62

 

0,63

0,59

0,60

 

0,61

0,62

0,63

0,59

A

 

0,15

0,17

 

0,16

 

0,19

0,22

0,21

 

0,18

0,23

0,14

0,20

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]