Задания к РГР по ГГД ЗО

11

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

К выполнению контрольных заданий следует приступать после проработки соответствующих тем и разделов курса. Контрольные задания состоят из

Варианты задач контрольной работы студент-заочник находит по двум последним цифрам шифра своей зачетной книжки, пользуясь таблицей вариантов. Номера задач берутся по последней цифре шифра, а варианты численных значений берутся по предпоследней цифре шифра. Если шифр студента состоит из одной цифры, то варианты задач следует брать по цифре ноль «0».

В условиях задач не всегда указываются все цифровые значения параметров, необходимых для решения задач (например, плотность, коэффициенты вязкости и т.д.). Тогда недостающие параметры выбираются из таблиц, приводимых в справочниках, в каждом случае обязательно указывая в своей контрольной работе название справочника, номер таблицы или графика.

Задачи следует решать самостоятельно, так как в ходе решения задач лучше усваивается и закрепляется теоретические материал, выясняется суть гидрогазодинамических явлений. Решение задач необходимо сопровождать подробными пояснениями, делая ссылки на источники. Вычисления необходимо проводить в Международной системе единиц измерения СИ.

Исправлять незачтенную работу следует в той же тетради на чистых листах. Зачтенная контрольная работа защищается преподавателю.

Таблица вариантов

Последняя Цифра шифра	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Номера задач контрольной работы	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
	4	5	4	5	4	5	4	5	5	5
	6	6	6	6	6	6	6	6	6	6
	7	7	7	7	7	7	7	7	7	7
	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8

Задача 1. Определить разность давлений в центрах котлов А и Б, наполненных водой. Известная разность уровней ртути в дифференциальном двухжидкостном манометре , высота расположения центров котлов .

Таблица к задаче 1

Параметры	Предпоследняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, мм	750	730	710	690	670	650	630	610	590	570
, м	1,6	1,7	1,8	1,9	2,0	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5

Указание. Для определения разности давлений в центрах котлов необходимо составить условие равенства давлений на левом уровне ртути дифманометра, используя формул полного (абсолютного) давления .

Задача 2. Для измерения давления в сосуде применен многоколенный двухжидкостной манометр. Определить избыточное давление по показаниям уровней в коленах манометра и плотностям воды и ртути при температуре ^оС.

Параметры	Предпоследняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, м	2,5	2,4	2,3	2,2	2,1	2,0	1,9	1,8	1,7	1,6
, м	1,5	1,45	1,4	1,35	1,3	1,25	1,2	1,15	1,1	1,05
, м	2,0	1,95	1,9	1,85	1,8	1,75	1,7	1,65	1,6	1,55
, м	1,7	1,65	1,6	1,55	1,5	1,45	1,4	1,35	1,3	1,25
, м	2,8	2,75	2,70	2,65	2,6	2,55	2,5	2,45	2,4	2,35

Указание. Для определения давления в сосуде необходимо вначале определить давление на уровне ртути , используя формулу , а затем составить условие равенства давлений на уровне ртути .

Задача 3. Определить величину и точку приложения силы гидростатического давления воды на крышку люка диаметром , если показания манометра , высота .

Обозначить на чертеже координату центра тяжести крышки и координату центра давления.

Построить также эпюру давления воды и эпюру полного давления на крышку люка.

Таблица к задаче 3

Параметры	Вариант
	0	1		2		3		4	5	6	7		8		9
, мм	800	850	900		950		1000		800	850	900	950		1000
, кПа	10	12	14		16		18		20	12	14	16		18
, м	0,4	0,6	0,8		1,0		1,2		0,4	0,2	0,8	1,0		0,2

Указание. Для определения координаты центра давления можно воспользоваться формулой , заменив внешнее давление высотой столба жидкости и получив новую свободную поверхность, где .

Задача 4. Скоростная труба Пито-Прандтля (ЦАГИ), установленная вдоль оси воздухопровода диаметром , дает на спиртовом микроманометре с наклонной шкалой показание . Плотность спирта в микроманометре кг/м³, наклон трубки к горизонту .

Давление воздуха в мерном сечении равно , его температура , ^оС. Атмосферное давление, выраженное в миллиметрах ртутного столба равно 735 мм.

Определить массовый расход воздуха, приняв коэффициент трубки , а отношение средней скорости в воздуховоде к измеряемой трубкой скорости на его оси .

Таблица к задаче 4

Параметры	Предпоследняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, мм	150	200	250	150	200	250	150	200	250	200
, мм	70	72	74	76	78	80	82	84	86	90
, кПа	40	42	44	46	48	50	48	46	42	44
, оС	16	17	18	19	20	16	17	18	19	20

Указания

1. Принять плотность воздуха при температуре =15 и давлении =101,33 кПа равной .

2. Определить перепад давлений .

3. Записать Бернулли, для сечений 1-1 и 2-2 элементарной струйки, плоскость сравнения совпадает о осью трубки . Отсюда может быть выражена скорость через разность давлений .

4. Массовый расход воздуха , где – средняя скорость потока.

Задача 5. Из верхней секции бака при постоянном уровне и показании манометра , вода перетекает в нижнюю секцию через 50 отверстий диаметром каждое (коэффициент расхода ).

Из нижней секции вода выливается в атмосферу через короткую трубу, снабженную вентилем.

Определить расход воды в верхнюю секцию, если показание дифференциального ртутного манометра, измеряющего разность давлений воздуха над уровнями воды в секциях, равно . Определить диаметр сливной трубы из условия, чтобы при открытом вентиле с коэффициентом сопротивления уровень воды в нижней секции установился на высоте .

Таблица к задаче 5

Параметры	Предпоследняя цифра шрифта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
H1, м	2	1,8	1,6	1,4	1,2	1,8	1,6	1,4	1,2	1,0
Рм , кПа	20	22	24	26	28	30	28	24	26	28
d0 , мм	8	9	10	8	9	10	8	9	10	8
hрт, мм рт.ст.	120	118	116	114	112	110	108	106	104	102
H2, м	2,8	2,6	2,4	2,2	2,0	2,2	2,4	2,6	2,8	2,6

Указания:

1. Полный напор над центрами тяжести отверстий определяется как сумма геометрического напора и напора, создаваемого за счет разности давлений воздуха в верхнем и нижнем отсеках, т.е. ;

2. Диаметр сливной трубы определяется из уравнения Бернулли, составленного для сечения на свободной поверхности воды в нижней секции бака и на выходе из трубы в атмосферу, а также из условия постоянства расхода жидкости через все отверстия и сливную трубу.

Задача 6. По стальному трубопроводу длиной движется вода с температурой 20 ^оС. Внешнее давление на свободной поверхности воды в резервуаре равно , геометрический напор , расход воды Q. На трубопроводе имеются два поворота под углом 90 ^о и задвижка (вентиль), абсолютная эквивалентная шероховатость поверхности трубы мм.

Определить диаметр трубопровода. Построить пьезометрическую линию.

Таблица к задаче 6

Параметры	Предпоследняя цифра шифра
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
, м	120	160	100	120	140	180	240	220	300	200
, кПа	226,6	180,4	76,8	67,6	60,55	62,57	69,65	51,14	61,42	24,30
, м	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3,0	3,2	3,4	3,6	3,8
Q, л/с	5,1	11,48	20,41	31,89	45,92	62,51	81,64	103,33	127,56	183,69

Указания:

1. Записав в уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1 относительно плоскости сравнения А-А находится расчетная формула

,

где средняя скорость , площадь сечения трубы . Коэффициенты местных сопротивлений можно принять ; ; ; . Тогда .

2. Решение состоит в подборе диаметра трубы, удовлетворяющего заданным условиям. Первое значение диаметра определяют по заданному расходу, предположив, что средняя скорость в трубе 2 м/с. Задаваясь значением диаметра трубы, определяют площадь сечения трубы , среднюю скорость движения жидкости , число Рейнольдса (кинематический коэффициент вязкости принимают из справочника для воды при температуре 20 ^оС ), коэффициент сопротивления трения и напор .

Коэффициент сопротивления определяется в зависимости от режима движения жидкости и зоны сопротивления:

при - ламинарный режим течения ;

при - переходный режим движения жидкости ;

при - гидравлически гладкая зона сопротивления турбулентного режима движения жидкости ;

при - доквадратичная зона сопротивления турбулентного режима движения ;