3.1.1.Контрольные вопросы и вопросы к заданию 1

1. Что такое гидравлика, аэродинамика, механика жидкости?

2. Какие вы знаете основные свойства капельных жидкостей?

3. Какая связь существует между плотностью и удельным весом жидкости?

4. Каково общее свойство капельных и газообразных жидкостей и что является их отличительным признаком?

5. Что такое вязкость жидкости?

6. В чем состоит сущность закона вязкости Ньютона?

7. Какая связь существует между динамической и кинематической вязкостью и какова их размерность в Международной системе единиц?

8. Какими приборами определяется вязкость жидкости? Что такое условная вязкость?

9. Как изменяется "кинематическая вязкость жидкостей и газов при изменении температуры?

10. Что понимают в гидравлике под идеальной жидкостью?

11. Что называется гидростатическим давлением?

12. Каковы основные свойства гидростатического давления?

13. В каких единицах измеряется гидростатическое давление?

14. Какими приборами измеряется гидростатическое давление?

15. В чем заключается физический смысл величин, входящих в дифференциальные уравнения гидростатики Эйлера?

16. Напишите уравнение поверхности уровня в общем виде.

17. В чем состоит сущность закона Паскаля?

18. Что такое центр давления?

19. Почему центр давления всегда находится ниже центра тяжести смоченной поверхности стенки?

20. В чем состоит закон Архимеда?

21. Как распределяется давление при равновесии газа под действием сил тяжести?

22. В чем различие между установившимся и неустановившимся движением жидкости?

23. В чем отличие траектории жидкой частицы и линии тока?

24. Что такое элементарная струйка?

25. В чем состоит условие неразрывности движения?

26. Какой закон физики лежит в основе уравнения неразрывности?

27. Что такое гидродинамическая сетка?

3.1.2.Контрольные задачи к заданию 1

Р ис. 3.1

Задача 1. В отопительный котел поступает вода с расходом Q₁ = 0,02 м³/с при температуре t₁ = 70°С. Сколько воды будет выходить из котла, если нагрев производится до температуры t₂ = 90°С? Значения коэффициентов температурного расширения взять из справочных данных.

Задача 2. Для периодического аккумулирования прироста объема воды, возникающего при изменении температуры, в системах центрального водяного отопления устраивают резервуары, которые присоединяются к системе в верхней ее точке и сообщаются с атмосферой. Определить наименьший объем расширительного резервуара, чтобы он полностью не опорожнялся. Допустимое колебание температуры воды во время перерывов в топке t = 95°°70 = 25°С. Объем воды в системе W = 0,75 м³. Значение плотности воды принять по табл. 1.

Задача 3. Определить величину давления p в котле и пьезометрическую высоту h₁, если высота поднятия ртути в ртутном манометре h₂ = 0,120 м (рис. 2). Величину плотности ртути принять по справочным данным.

Задача 4. Определить тягу p через дымовую трубу высотой H = 55 м, если плотность дымовых газов ρ_гор = 0,6 кг/м³, а температура наружного воздуха t_хол = 10°С (рис. 3).

Задача 5. Определить перепад давления, обусловливающий естественную тягу в печи, если высота дымовой трубы H = 25 м, температура дымовых газов t_гор = 280°С, а температура наружного воздуха t_хол = 20°С.

Примечание к задачам 4 и 5. Плотность воздуха при разных температурах принять по справочным данным. Влиянием барометрического давления и влажности пренебречь.

Задача 6. Трубопровод длиной l и внутренним диаметром d перед гидравлическим испытанием заполнен водой, находящейся под атмосферным давлением. Температура воды t. Определить, сколько нужно добавить в трубопровод воды, чтобы давление в нем повысить на величину Δp. Деформацией трубопровода пренебречь. Дано: ℓ = 90; d = 80; Δp = 20 10⁵ Па; t = 15°С, Значения коэффициента объемного сжатия воды принять по справочным данным.

Задача 7. Определить избыточное давление p в сосуде A (рис. 4) по показанию жидкостного манометра, если в левом открытом колене над ртутью налито масло, а в правом - вода. Дано: h₁ = l,6; h₂ = 0,40; h₃ = 0,14 м. Значения плотность воды, масла, ртути принять по справочным данным (задавшись температурой).

Задача 8. Определить величину давления p на поверхности воды в сосуде (рис. 5), если в трубке ртутного манометра вода поднялась на высоту h = 0,28 м, а поверхность воды в сосуде находится на расстоянии H = 1,6 м от нижнего уровня ртути в колене манометра.

Задача 9. Определить силу давления воды на круглую крышку люка диаметром D = 2,0 м, закрывающую отверстие на наклонной плоской стенке (рис. 6). Угол наклона стенки α = 60°С. Длина наклонной стенки от уровня воды до верха люка a = 1,5 м. Найти точку приложения равнодействующей. Атмосферное давление, действующее на поверхности воды, учитывать не следует.

Задача 10. Круглая труба диаметром D = 2 м перекрыта плоским дисковым затвором, который наклонен под углом α = 60° к оси трубы (рис. 7). Определить силу гидростатического давления воды на затвор и точку ее приложения (центр давления), если избыточное гидростатическое давление на оси трубы слева от затвора равно p = 1,5 10⁵ Па.

Задача 11. Котел системы водяного отопления (рис. 8) имеет лаз для осмотра диаметром D = 0,7. Лаз закрыт плоской крышкой, прикрепленной 10 болтами. Уровень воды в расширительном бачке находится на высоте H = 25 м, а центр тяжести крышки на высоте h = 1,5 м от осевой линии котла. Определить необходимый диаметр болтов.

Задача 12. Круглое отверстие в плоской вертикальной стенке сосуда, наполненного водой, закрывается плоской крышкой (рис. 9). Диаметр крышки d = 1,0 м. Расстояние от поверхности воды до верхней точки крышки l = 2,0 м. Определить силу суммарного давления воды на крышку и точку ее приложения. Выражение для момента инерции взять из справочных данных.

Задача 13. Две вертикальные трубы центрального отопления соединены горизонтальным участком, на котором установлена задвижка диаметром d = 0,15 м. Температура воды в паровой вертикальной трубе t_п = 80°С, а в левой t_л = 20°С. Найти разность давлений на задвижку справа и слева. Высота воды в вертикальных трубах h = 17 м (над уровнем горизонтальной трубы) (рис. 10). Значение плотность воды при заданных температурах принять по справочным данным.

Задача 14. Определить величину суммарного давления воды P на сегментный затвор радиусом R при заданных значениях ширины затвора b (в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа) и угла α (рис. 11). Построить эпюру гидростатического давления и найти точку приложения суммарного давления. Дано: b = 4,0; R = 3; α = 60°. Атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости, учитывать не следует.

Задача 15. Песок на строительство доставляется на деревянной шаланде, которая имеет вертикальные борта и площадь F в плане. Собственный вес шаланды Q. Определить, сможет ли пройти шаланда: а) в порожнем состоянии; б) с грузом песка объемом W, если наименьшая глубина по фарватеру равна h_min. Дано: F = 50 м²; Q = 32 10⁴ Н; W = 23 м³; h_min = 1, 38 м. Плотность песка взять из справочных данных.

Р ис. 2 Рис. 3

Рис. 4. Рис. 5.

Р ис. 6 Рис. 7

Р ис. 8.

Рис. 9.

Рис. 10 Рис. 11