- •Содержание
- •1. Методические указания.
- •2. Задание к расчетно-графической работе.
- •Пояснения к решению задач 1.1÷1.10
- •Пояснения к решению задач 4.1÷4.10
- •Задание №5
- •Задание №6
- •Пояснения к решению задач 7.1÷7.10
- •Задание №8 Самостоятельная работа студентов
- •Список литературы
- •Рыжикова алла григорьевна гидравлика
Задание №5
Тема: Истечение жидкости через отверстия;
насадки и водосливы.
Задача 5.1. В бак поступает вода, расход ее равен Q. Бак разделен перегородкой, в которой сделано отверстие диаметром d1. Вода из второго отсека вытекает через цилиндрический насадок диаметром d2. Определить напоры Н1 и Н2.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
Q л/с |
12 |
18 |
16 |
12 |
10 |
12 |
15 |
15 |
8 |
10 |
|
d1 мм |
100 |
100 |
75 |
100 |
75 |
100 |
75 |
100 |
75 |
75 |
|
d2 мм |
50 |
75 |
75 |
50 |
50 |
75 |
75 |
75 |
50 |
50 |

Задача 5.2. Бак разделен перегородкой на два отсека. В первый поступает расход воды Q. В перегородке сделано отверстие диаметром d2. Вода из первого отсека вытекает через цилиндрический насадок, внутренний диаметр которого равен d1, а из второго –через цилиндрический насадок с диаметром d3. Определить расходы Q1 и Q3 и напоры H1 и H3.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
Q л/с |
6 |
5 |
8 |
12 |
7 |
6 |
10 |
4 |
5 |
8 |
|
d1 мм |
50 |
40 |
50 |
60 |
50 |
50 |
60 |
30 |
25 |
40 |
|
d2 мм |
40 |
30 |
40 |
50 |
40 |
25 |
50 |
25 |
20 |
25 |
|
d3 мм |
15 |
25 |
20 |
40 |
25 |
20 |
40 |
20 |
25 |
20 |

Задача 5.3. Цилиндрический сосуд диаметром D0 наполнен водой. На дне сосуда поставлен цилиндрический насадок диаметром d. Определить, за какое время уровень воды в сосуде понизится на величину H. Коэффициент расхода насадка принять равным 0,8.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
H1 м |
3,0 |
2,2 |
3,5 |
1,8 |
2,5 |
3,2 |
2,8 |
2,4 |
2,6 |
2,0 |
|
H м |
1,2 |
1,2 |
1,7 |
1,2 |
1,6 |
2,1 |
1,6 |
0,4 |
1,2 |
0,7 |
|
D0 м |
1,7 |
3,0 |
2,5 |
2,2 |
2,8 |
2,6 |
3,2 |
1,8 |
1,2 |
1,5 |
|
d мм |
40 |
50 |
40 |
30 |
40 |
50 |
60 |
30 |
75 |
50 |

Задача 5.4. Для измерения высоты изделий применена манометриче6ская измерительная система. Определить высоты изделия a, если расстояние между срезом сопла и плитой, на которой находится изделие, равно a0, показание пьезометра – h, плотность жидкости, залитой в пьезометр, ρ = 1000 кг/м3. Давление воздуха перед диафрагмой p0 = 3,5 кПа. Плотность ρв воздуха принять постоянной и равной 1,2 кг/м3. Коэффициент расхода диафрагмы и сопла μд = μс = 0,72.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
d0 мм |
1,5 |
2,0 |
1,8 |
1,6 |
1,4 |
1,8 |
1,6 |
1,8 |
1,4 |
1,6 |
|
dc мм |
1,8 |
2,8 |
2,4 |
2,2 |
2,0 |
2,2 |
2,2 |
2,4 |
2,0 |
2,0 |
|
a мм |
20 |
20 |
12 |
15 |
16 |
10 |
12 |
14 |
18 |
16 |
|
h мм |
180 |
225 |
200 |
185 |
90 |
250 |
140 |
160 |
260 |
320 |

Задача 5.5. Определить расход воздуха, вытекающего через сопло dc, если зазор между торцом сопла и заслонкой равен х. Сжимаемостью воздуха пренебречь. Принять коэффициенты расхода для диафрагмы d0 и сопла равными 0,72.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
d0 мм |
1,4 |
2,2 |
1,8 |
1,6 |
1,5 |
1,4 |
2,0 |
1,8 |
1,4 |
1,5 |
|
dc мм |
2,5 |
3,2 |
2,4 |
3,0 |
2,8 |
2,8 |
3,8 |
3,2 |
3,0 |
3,0 |
|
p0 кПа |
6,5 |
5,6 |
4,3 |
4,2 |
6,3 |
7,5 |
7,2 |
5,5 |
5,8 |
6,8 |
|
х мкм |
380 |
320 |
260 |
250 |
350 |
550 |
550 |
340 |
300 |
420 |

Задача 5.6. Определить расход воды Q, проходящей через прямоугольный водослив с тонкой стенкой при следующих данных: глубина воды в нижнем бьефе - hδ, ширина водослива – b, напор на водосливе – H, высота стенки – P.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
H м |
0,32 |
0,3 |
0,2 |
0,2 |
0,25 |
0,45 |
0,40 |
0,22 |
0,23 |
0,28 |
|
b м |
1,6 |
0,6 |
1,5 |
2,0 |
0,8 |
1,2 |
1,3 |
1,0 |
1,7 |
1,4 |
|
P м |
0,9 |
0,8 |
1,0 |
0,8 |
1,3 |
2,0 |
1,5 |
0,7 |
1,0 |
1,2 |
|
hδ м |
0,92 |
0,8 |
0,7 |
0,9 |
1,0 |
0,5 |
1,2 |
0,6 |
0,8 |
1,3 |

Задача 5.7. Определить расход воды Q воды через водослив с широким порогом. Глубина воды в нижнем бьефе - hδ, ширина водослива – b, напор на водосливе – H, высота стенки – P. Бокового сжатия нет.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
H м |
0,4 |
0,8 |
0,6 |
0,5 |
0,6 |
0,2 |
0,9 |
0,7 |
0,8 |
0,3 |
|
P м |
1,0 |
1,0 |
0,8 |
0,7 |
0,4 |
0,5 |
0,8 |
1,0 |
0,6 |
0,8 |
|
hδ м |
1,2 |
1,3 |
1,0 |
1,0 |
0,7 |
0,4 |
1,3 |
1,1 |
1,2 |
0,9 |
|
b м |
7,0 |
4,0 |
5,0 |
6,0 |
5,5 |
7,0 |
6,5 |
6,0 |
4,0 |
5,0 |

Задача 5.8. Определить полный напор H0 для водослива с широким порогом. Глубина воды в нижнем бьефе - hδ, ширина водослива – b, расход воды Q, высота стенки – P. Коэффициент бокового сжатия ε = 0,88. Входное ребро водослива закругленное.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
Q м3/с |
20 |
5 |
6 |
8 |
9 |
10 |
12 |
15 |
16 |
18 |
|
p м |
1,5 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,9 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
|
hδ м |
2,7 |
1,3 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
|
b м |
16,0 |
6,0 |
5,0 |
6,0 |
7,0 |
8,0 |
8,8 |
10,6 |
12,0 |
12,0 |

Задача 5.9. Для измерения расхода воды в трубопроводе установлена диафрагма. Диаметр отверстия – d0, разность уровней ртути в дифманометре – hp. Определить расход воды. Коэффициент расхода диафрагмы μ = 0,82. Скоростным напором перед диафрагмой пренебречь.

|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
hp мм |
280 |
260 |
320 |
220 |
180 |
360 |
240 |
300 |
380 |
420 |
|
d0 мм |
52 |
50 |
80 |
60 |
100 |
75 |
66 |
70 |
82 |
56 |
Задача 5.10. В бак, разделенный на две секции перегородкой, в которой установлен цилиндрический насадок диаметром d и длиной l = 4d, поступает жидкость Ж в количестве Q при температуре 20 ºС. Из каждой секции жидкость самотеком через данные отверстия диаметром d вытекает в атмосферу. Определить распределение расходов, вытекающих через левый отсек Q1 и правый отсек Q2, если течение является установившемся.
|
Заданная величина |
Номер варианта | |||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 | |
|
Ж |
К |
В |
К |
В |
К |
В |
К |
В |
К |
В |
|
Q л/с |
2,8 |
1,9 |
2,2 |
2,4 |
2,7 |
3,1 |
3,4 |
2,9 |
3,2 |
3,5 |
|
d мм |
25 |
32 |
40 |
32 |
45 |
40 |
40 |
25 |
25 |
40 |

Пояснения к решению задач 5.1÷5.10
Задачи 5.1÷5.10 посвящены истечения жидкости через отверстия, насадки и водосливы.
При решении задач 5.1; 5.2; 5.9; 5.10 необходимо воспользоваться формулами истечения жидкости через отверстия и насадки
![]()
(5.1)
Для круглого отверстия в круглой стенке μ = 0,62, для цилиндрического насадка μ = 0,82 и т.п.
Задача 5.3 посвящена истечению жидкости через насадок и под переменным напором. Время, в течение которого уровень жидкости в цилиндрическом сосуде понизится на величину Н, может быть определено из формулы
![]()
(5.2)
где ω0 – площадь поперечного сечения сосуда;
ω – площадь поперечного сечения насадка;
Н2 = Н1 – Н2 .
Задача 5.4 решается с учетом того, что расход воздуха через диафрагму диаметром dо определяется по формуле (сжимаемостью воздуха пренебрегаем)
(5.3)
Р
асход
через сопло:
(5.4)
При установившемся движении :
![]()
П
оэтому:
(5.5)
Принимаем μ = μс= 0,72. Тогда
![]()
(5.6)
где р = ρgh;
h – показание пьезометра;
ρ – плотность жидкости, залитой в пьезометр.
Если заданы h, ρ, то находим р, а из формулы (5.6) – χ. Из рисунка видно, что а = ао – χ. Устройство, представленное на рисунке к задаче (5.4), применяется для измерения линейных размеров изделий.
При решении задачи 5.5 аналогично можно воспользоваться уравнениями расходов
![]()
(5.7)
Отсюда

(5.8)
При атмосферном давлении плотность воздуха можно принимать ρ = 1,2 кг/м3. Тогда, определив давление р, найдем расход Q.
Задачи 5.6; 5.7;5.8 – относятся к теме истечения жидкости через водосливы.
Р
асход
воды через водослив с тонкой стенкой
определяется по формуле
(5.9)
где коэффициент расхода водослива
m = 0,402 + 0,54Н/Р, (5.10)
Здесь Н – напор на водосливе; Р – высота стенки водослива.
Е
сли
бытовая глубина в нижнем бьефеhб
> P
и z/P
< 0,7 (z
– перепад на водосливе), то водослив
будет затопленным и для определения
расхода Q
необходимо воспользоваться формулой
(5.11)
По Базену коэффициент подтопления
![]()
(5.12)
где hП – превышение отметки в лишнем бьефе над гребнем водослива, hП = hб – P.
Для водослива с широким порогом:
![]()
(5.13)
Е
сли
скорость подхода к водосливуυ
= 0,5 м/с, то
напор на водосливе с широким порогом
Коэффициент расхода m зависит от очертания входного ребра. Для порога с острой входной кромкой
![]()
(5.14)
Для порога с закругленной входной кромкой
![]()
(5.15)
При наличии бокового сжатия, когда b < B,
![]()
(5.16)
Е
слиhП
= hб
– P
> 0,8Но,
то водослив с широким порогом будет
подтопленным и в этом случае расход
(5.17)
По справочным данным, коэффициент подтопления σП можно определить из таблицы.
|
hП/Н |
0,8 |
0,85 |
0,9 |
0,92 |
0,94 |
0,96 |
0,98 |
|
σП |
1,0 |
0,98 |
0,88 |
0,78 |
0,73 |
0,63 |
0,5 |
