Решение.

Плотности жидкостей при 20°С: вода, четырёххлористый углерод.

а) Высота водяного столба в пьезометрической трубке:

.

б) Высота столба четырёххлористого углерода в пьезометрической трубке:

.

Эмпирическая формула для расчёта высоты столба жидкости в пьезометрической трубке: , здесь Δр^(ати) – избыточное давление в технических атмосферах,γ– коэффициент численно равный плотности жидкости.

Задача 10.

Открытый U-образный сосуд заполнен ртутью, водой (в левом колене) и бутанолом (в правом колене). Свободные поверхности воды и бутанола расположены на одном уровне. Разности уровней ртути в коленах сосуда 25 мм. Определить высоты воды и бутанола.

Решение.

Давление на уровне поверхности раздела вода-ртуть одинакова в обоих коленах сосуда. Следовательно, можно приравнять избыточное давление, создаваемое водяным столбом, и избыточное давление, создаваемое столбом бутанола и ртути:.

Представим высоту столба бутанола как разность между высотой столба воды и высотой столба ртути:

.

Выразим высоту водяного столба:

.

Высота столба бутанола: .

Задача 11.

Масса колокола мокрого газохронилища (газгольдера) составляет 2900 кг. Диаметр колокола 6 м. Объём газохранилища 200 м³. Вычислить избыточное давление внутри газохранилища и массу содержащегося в газохранилище метана. Температура метана 20°С, внешнее атмосферное давление 745 ммHg.

Решение.

Площадь, на которую оказывает давление вес колокола:

.

Избыточное давление соответствует весу колокола, отнесённому к площади его горизонтальной проекции:

.

Абсолютное давление в газохранилище:

Плотность метана:

.

Масса метана: .

Задача 12.

Водный раствор аммиака перекачивается по трубопроводу в соседний цех при помощи монтежю. Ёмкость, в которую поступает аммиак, находится на 6 м выше уровня жидкости в монтежю. Сопротивление, которое преодолевает раствор, двигаясь по трубопроводу составляет 15 кПа. Избыточное давление азота, подаваемого в монтежю, составляет 2,5 кгс/см². Определить абсолютное давление в ёмкости, если атмосферное давление равно 750 ммHg, а плотность 25%-го (масс.) раствора аммиака при 25°С составляет 907 кг/м³.

Решение.

Потери давления на подъём раствора: .

Потери давление на преодоление сопротивления трубопровода и арматуры:

.

Суммарные потери давления (перепад давление между монтежю и ёмкостью):

.

Избыточное давление в ёмкости меньше давления в монтежю на величину потерь:

.

Абсолютное давление в ёмкости:

.

Семинар 4.

Режимы движения.

Критерий Рейнольдса характеризует отношение силы инерции потока к силе вязкого трения: , гдеv– скорость потока (м/с),– эквивалентный диаметр канала произвольного сечения (м),S– площадь сечения потока (м²),П– смоченный периметр канала произвольного сечения (м),ρ– плотность потока (кг/м³),μ– динамическая вязкость (Па ·с),– массовый расход (кг/с).

Задача 13.

Вычислите формулы для вычисления эквивалентного диаметра канала, если форма поперечного сечения канала: а) круг диаметром d; б) круговое кольцо диаметромDиd; в) квадрат с длиной стороныа; г) прямоугольник размерома×b; д) равносторонний треугольник с длиной стороныа.