- •2 Минестерство образования и науки Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
- •Основы гидравлики
- •Содержание
- •Рабочая программа
- •Введение
- •Гидростатика
- •Основные физические свойства жидкости и газа.
- •Вязкость жидкости.
- •Силы, действующие в жидкости
- •Абсолютное давление и его свойства
- •Дифференциальные уравнения равновесия жидкости
- •Поверхность равного давления и ее свойства
- •Основное уравнение гидростатики
- •Приборы для измерения абсолютного, манометрического давлений и давления вакуума
- •Сила давления жидкости на наклонную плоскую стенку
- •Точка приложения силы давления жидкости на плоские стенки.
- •Сила давления жидкости на криволинейные поверхности
- •Примеры и задачи
- •Основы кинематики и динамики жидкости
- •Основные понятия и определения гидродинамики
- •Уравнение неразрывности потока
- •Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости
- •Уравнение Бернулли для струйки и потока реальной жидкости
- •Интерпритации уравнения Бернулли
- •Примеры и задачи
- •Гидравлические сопротивления
- •Виды гидравлических сопротивлений
- •Ламинарное и турбулентное движение жидкости
- •Основное уравнение равномерного движения
- •Ламинарный режим движения
- •Турбулентный режим движения
- •Экспериментальные исследования коэффициента гидравлического сопротивления
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет трубопроводов
- •Расчет коротких трубопроводов
- •Уравнение простого трубопровода
- •Первый тип расчета
- •Второй тип расчета
- •Третий тип расчета
- •Расчет газопроводов при малых перепадах давлений
- •Расчет газопроводов при Больших перепадах давлений
- •Гидравлический удар в трубах
- •Примеры и задачи
- •Гидравлический расчет истечения жидкостей
- •Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •Истечение жидкости через внешний илиндрический насадок.
- •Примеры и задачи
- •Примеры и задачи
- •Равномерное движение жидкости в открытых руслах.
- •Предварительные замечания.
- •Гидравлические элементы живого сечения потока в канале.
- •Основные расчетные формулы для открытых русел
- •Основные задачи при расчете трапецеидальных каналов на равномерное движение воды.
- •Расчет безнапорных труб
- •Примеры и задачи
- •Литература
Примеры и задачи
Пример 4.15.
Дано:
Определить пределы изменения гидравлического радиуса К для канализационных самотечных трубопроводов, если диаметр их <1 изменяется от 150 до 3500 мм. Расчетное (наибольшее) наполнение: а=п/с1=0.6 для труб (1=150 мм; а=Ь/ё=0.8 для труб (1=3500 мм.
Решение:
Гидравлический радиус определяем по формуле:
к = -X
где
Угол йиаходим из соотношения:
Пример 4.16.
81п а=0.6-0.5-1=0.2; а=0.2 рад; ф=3. 14+2*0.2=3.54 рад;
4 6,2о
5С=3. 14*0. 15*3.54/6.28=0.266 м;
К=0.011 1/0.266=0.0417 м. Для трубы (1=3500 мм:
81п а=0.8/0.5-1=0.6; а=0.63 рад; ф=3. 14+2*0.63=4.4 рад;
+ 3,52(0,8 - 0,5)ДЩГ^] = 8Д2М2
Х=3. 14*3.5*4.4/6.28=7.7 м;
К=8.22/7.7=1.07м. Таким образом, гидравлический радиус изменяется от 0,04 до 1,07 м.
Пример 4.17.
Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды 0=0.01 м3/счерез трубопровод диаметром (1=0,3 м и длиной 1=1200 м. Трубы стальные новые. Температура 20 градусов С.
Решение:
По таблице находим эквивалентную шероховатость новых стальных труб 1сэ=ОЛмм. Для найденной шероховатости и заданного диаметра определяем значение удельного сопротивления трубопровода при работе его в квадратичной области: Акв=0,504 с2/м6
Требуемый напор (в первом приближении) при условии работы трубопровода в квадратичной области
пкв=Акв!д2=0.5*1200*0.072=Зм.
Скорость движения воды в трубе
^ 40 4*0.07v = ^ =
со ж/23.14*0.32
Определяем по таблице поправку на неквадратность: х|/=1,1 и получаем необходимый напор:
Задача 4.7
Определить расход воды р в трубе диаметром д1=250мм, имеющей плавное сужение до диаметра &2~ 125мм, если показания пьезометров: до сужения: П1=50см; в сужении П2=30см. Температура воды 20 градусов С.
Задача 4.8
Определить, на какую высоту поднимается вода в трубке,один конец которой присоединен к суженному сечению трубопровода, а другой конец опущен в воду. Расход воды в трубе р=0,025 м3/с, избыточное давление р!=49*103Па, диаметры д1=100мм и д2=50мм.
Задача 4.9
Выход воды из горизонтальной песколовки выполнен в виде сужения с плавно закругленными стенками. Ширина песколовки В=3м. Расход сточной воды <3=0,9 м3/с при скорости движения воды У1=0,3 м/с. Определить глубину воды в отводящем канале П2, если ширина его Ъ=0,8м.
Задача 4.10
Стальной новый водовод диаметром ё=0,25м с абсолютной эквивалентной шероховатостью 1со=0,0001м имеет пропускную способность (Зо==0,052м3/с. Вода в источнике слабоминерализованная, некорозионная. Исследования, проведенные через два года после начала эксплуатации, показали, что абсолютная шероховатость трубопровода возросла до К2=0,2мм. Требуется определить, какая будет пропускная способность водовода СЬз через 15 лет эксплуатации.
Задача 4.11
Потеря давления в стальной водопроводной трубе диаметром с1=0,45м и длиной 1=3 000м, бывшей в эксплуатации в течение 12 лет, составляет р12=105Па при расходе воды СЬ2=0,2м3/с. Температура воды 20 градусов С. Требуется определить потери давления р2о в этой же трубе через 20 лет эксплуатации при расходе воды 02о=0,3 м /с.
Задача 4.12
Определить величину повышения давления в стальной водопроводной трубе, если скорость воды в трубе до удара была у=1м/с, диаметр трубы ё=0,5м, и толщина стенок 8=0.0005.