Гидромеханика -Килеева

Министерство образования Российской Федерации ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ Декан факультета ___ ___ __________________ (И.О.Фамилия ) _________ (дата ) ГИДРАВЛИКА (название дисциплины ) Рабочая программа для направления (специальности , специализация )__ (номер и название направления , сп ециальности , специализации ) Обеспечивающая кафедра _ теплофизики и гидромеханики ____________ Курс Семестр ____ Учебный план набора ______года с изменениями ___ ____года Распределение учебного времени Лекции _______ часов (ауд ,) Лабораторные занятия _______ часов (ауд ,) Практические (семинарские ) занятия ___ _ __ часов (ауд ,) Курсовой проект в _____семестре _________ часов (ауд ,) Курсовая работа в _____ семестре _________ часов (ауд ,) Всего аудиторных занятий _________ часов Самостоятельная (внеаудиторная ) работа _______ часов Общая трудоемкость _________ часов Экзамен в __________ семестре Зачет в _________ семестре Дифзачет в _________ семестре ____ 2004__ (год ) 1. Рабочая программа составлена на основе ГОС ВПО по направлению (специальности )_____________________, утвержденного ___________, и ________________________ (код и наименование ) (дата ) (обозначение или наименование другого документа университетского у ровня по направлению , специальности , специализации ) РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры ___________ТГМ _____________ __ _ _ протокол № _______ (наименование кафедры ) (дата ) 2. Разрабо тчик (и ) Бульба Елена Евгеньевна , доцент , к.т.н. Медведев Геннадий Григорьевич , доцент , к.т.н. 3. Зав . обеспечивающей кафедрой ТГМ ___В.С.Логинов ____ 4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом , выпускающими кафедрами специальности ; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану. Зав . выпускающей кафедрой _____ _________ (подпись ) (И.О.Фамилия ) ПРЕДИСЛОВИЕ Методические указания , включающие программу курса “Гидравлика” и контрольные задания , предназначенные для студентов заочного обучения ИГНД. Каждый студент выполняет работы по индивидуальн ым заданиям . При выполнении контрольных работ каждый студент выбирает вариант задачи и номер вопроса в соответствии с номером своего задания. При самостоятельном изучении курса рекомендуем следующий порядок проработки материала : 1) познакомиться с програ ммой ; 2) подобрать литературу ; 3) изучить по литературным источникам одну тему программы , конспектируя в тетрадь основные положения и выводы ; 4) проверить свои знания данной темы по вопросам для самопроверки ; 5) приступить к изучению следующей темы. Каждый студент обязан включить в контрольные задания , высылаемые для проверки в институт все задачи . Часть величин в задачах приводятся в вариантах , сведенных в таблицу 1, причем номер графы следует брать соответственно последней цифре шифра студента . На пример , для шифра 326/17 необходимые данные брать из графы № 7. Задание должно быть выполнено аккуратно , написано разборчивым почерком . Условия задач можно не переписывать , но схему с буквенными обозначениями и основные данные необходимо привести . При решении задач , коротко записать вопросы , расчетные формулы , подставить цифры и дать цифровой ответ и размерность . Иногда литература составлена применительно к технической системе , однако необходимо решения выполнять в международной системе единиц “СИ”. Ла бораторные работы выполняются студентами перед сессией в институте на кафедре. Примерный перечень проводимых лабораторных работ : 1. Изучение физических свойств жидкости ; 2. Измерение гидростатического давления ; 3. Изучение режимов движения жидкости ; 4. Определение коэффициентов местных сопротивлений и потерь по длине в трубопроводе. ЧАСТЬ 1. ПРОГРАММА , МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ. ВВЕДЕНИЕ. “Гидравлика” вЂ“ наука , которая занимается изучением законов движения и равновесия жидкости , а также закономерностей взаимодействия последней с твердыми телами и преградами . Трудно найти какую-нибудь область инженерной деятельности , в которой не приходилось бы иметь дело с движением жидкости . Не составляет исключения и работа специалис т ов геологического профиля . При добыче нефти фонтанным и компрессорным способами определить оптимальный дебит скважин невозможно без наличия аналитических зависимостей , устанавливающих связь между расходом и давлением в данной точке потока . Одним из факто р ов , сопутствующих и осложняющих проведение горных работ , являются фильтрационные потоки грунтовых вод . В этой связи необходимо проведение гидрогеологических исследований , позволяющих определить гидравлические характеристики и фильтрационные свойства грунт о в . Законы течения жидкости в пористых средах (фильтрация ) также входят в сферу интересов гидромеханики . Изучение курса “Гидравлика” позволяет применять приобретенные знания при проектировании и эксплуатации систем трубопроводов , решении задач транспортиро в ки нефти и газа , правильного подбора насосов и компрессоров , работающих на различные гидросистемы. ТЕМА 1. КИНЕМАТИКА СПЛОШНОЙ СРЕДЫ . Описание движения по методам Лагранжа и Эйлера . Поле скоростей , траектория и линия тока . Трубка тока и струя . Ускорени е жидкой частицы . Уравнение неразрывности. Анализ составляющих движения жидкой частицы . Теорема Гельмгольца-Коши. Потенциальное и вихревое движение , их основные характеристики . ТЕМА 2. ДИНАМИКА ВЯЗКОЙ ЖИДКОСТИ. Силы , действующие в жидкости : объемные ( массовые ) и поверхностные . Тензор напряжений . Уравнение динамики сплошной среды в напряжениях . Обобщенный закон Ньютона . Уравнение Навье-Стокса . Условия однозначности. ТЕМА 3. РАВНОВЕСИЕ ЖИДКОСТИ И ГАЗА. Напряжение в покоящейся жидкости . Дифференциально е уравнение равновесия жидкости и газа . Равновесие несжимаемой и сжимаемой жидкости в поле сил тяжести . Относительное равновесие . Силы давления на плоские и криволинейные стенки . Плавание тел . Расчет поплавковых устройств. ТЕМА 4. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ И ТЕ ОРЕМЫ ДИНАМИКИ ИДЕАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ И ГАЗА. Модель идеальной жидкости . Уравнение движения идеальной жидкости – уравнение Эйлера . Уравнение Бернулли для идеальной жидкости (несжимаемой ). Уравнение Бернулли для изотермического и адиабатического течения идеал ьного газа . Общая форма уравнения энергии для установившегося движения сжимаемой жидкости. ТЕМА 5. ОДНОМЕРНЫЕ ТЕЧЕНИЯ ВЯЗКОЙ НЕСЖИМАЕМОЙ ЖИДКОСТИ . Основные признаки и свойства одномерных течений . Плавно изменяющееся движение и закон распределения по сечен ию . Средняя скорость и расход . Обобщение уравнения Бернулли на поток конечных размеров . Геометрическая и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли. Ламинарное и турбулентное течение , опыт Рейнольдса. Ламинарное движение жидкости в трубах . Закон внут реннего трения Ньютона . Распределение скоростей по поперечному сечению круглой трубы . Формула Пуазейля . Понятие начального участка ламинарного течения . Природа потерь энергии (напора ). Классификация гидравлических сопротивлений . Структура общих формул для вычисления потерь . Коэффициент гидравлического трения , опытные данные . Коэффициент местного сопротивления и его определение. ТЕМА 6. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДОВ Классификация трубопроводов . Основные расчетные уравнения . Последовательное и парал лельное соединение трубопроводов . Разветвленные трубопроводы . Сифоны . Определение гидравлически наиболее выгодного сечения трубопровода . Особенности расчета магистральных нефтепроводов . Понятие о гидротранспорте. ТЕМА 7. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ФИЛЬТРАЦИИ. О сновы теории фильтрации . Скорость фильтрации . Закон Дарси . О зависимостях отличных от закона Дарси . Методы определения коэффициента фильтрации . Гидравлическая характеристика фильтров . Равномерное движение грунтовых вод . Формула Дюпюи . Дифференциальное ура в нение движения грунтовых вод и его интегрирования . Приток грунтовых вод к колодцам. ТЕМА 8. ИСТЕЧЕНИЕ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ ОТВЕРСТИЯ И НАСАДКИ Истечения через малое отверстие в тонкой стенке в атмосферу и под уровень . Коэффициенты сопротивления , скорости , сжа тия струи и расхода . Истечение через большие отверстия . Виды и характеристики насадок . Истечение из отверстий и насадок при постоянном и переменном напоре . Формула для определения расхода. Гидравлические струи . Высота и дальность полета струи . Динамическо е воздействие струи на преграду . МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Перед выполнением задания по тому или иному разделу курса следует внимательно изучить основные положения и законы соответствующего курса и ответить на контрольные вопросы. В однородной , покоящейся под действием сил тяжести жидкости , согласно основному уравнению гидростатики : поверхность равного давления есть горизонтальная плоскость не завис имо от формы сосуда . Поэтому , если сосуд имеет несколько отводов , отделений , сообщающихся между собой и заполненных однородной жидкостью , то горизонтальная плоскость , пересекающая жидкость в разных отделениях сосуда , будет поверхностью равного давления . Следует обратить внимание на определение понятий : расход и средняя скорость потока . Необходимо усвоить уравнение неразрывности для потока конечного размера. Уравнение Бернулли является основным уравнением гидродинамики . Поэтому нужно уметь записать уравн ение Бернулли и уметь объяснить геометрический и энергетический смысл всех его слагаемых и их размерность , а также представлять в каких случаях оно применимо. При определении потерь напора предварительно следует выяснить режим движения жидкости . Для этого необходимо уметь вычислить число Рейнольдса и знать его критическое значение . Зависимость коэффициента сопротивления трения от числа Рейнольдса и относительной шероховатости следует проанализировать на графиках Никурадзе и Мурина. Обратить внимание на то , что если скорость в задаче нужно определить , задачу приходится решать путем последовательного приближения , считая в первом приближении трубу “шероховатой” , режим турбулентным , а коэффициент принять по данным для квадратичной зоны сопротивления . Во втором п риближении по вычисленной скорости и числу Рейнольдса Re уточнить значение и повторить расчет. При построении напорных и пьезометрических линий для коротких трубопроводов следует обратить внимание на то , что : 1. Напорная лин ия вдоль потока только понижается ; 2. Пьезометрическая линия проходит ниже напорной на расстоянии равном скоростному напору V 2 /2 g , соответствующему данному сечению потока ; 3. При истечении в атмосферу пьезометрическая линия проходит к оси потока в выходном сечении , а при истечении под уровень приходит к уровню жидкости водоема. 4. При расчете длинных трубопроводов величина скоростного напора мала по сравнению с общим напором и практически напорная и пьезометрическая линии совпадают . Для того , чтобы решить з адачу об истечении жидкости из отверстия , необходимо предварительно из условия задачи определить : влияет ли толщина стенки на характер истечения , “малое” отверстие или “большое” , каков тип сжатия струи. 5. При определении расхода из различных типов насадок следует помнить , что расчетным сечением является выходное сечение насадка и все справочные коэффициенты отнесены к этому сечению. ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ : 1. Каковы основные свойства жидкости , чем отличается капельная жидкость от газообразной , идеальн ая от реальной ? 2. Какова зависимость между удельным весом и плотностью ? 3. Сравните напоры и величины давления в двух любых точках покоящегося объема жидкости. 4. Какова максимальная величина вакуума и высоты вакуума ? 5. Напишите зависимость между абс олютным давлением и вакуумом , между манометрическим и абсолютным давлением. 6. Зависит ли подъемная сила в случае полностью погруженного в жидкость тела от давления на свободной поверхности и от глубины погружения ? 7. Как записывается уравнение неразрывн ости (уравнение расхода ) для потока конечного размера при установившемся движении ? 8. Напишите самостоятельно уравнение Бернулли для реальной элементарной струйки и для целого потока . Чему примерно равен поправочный коэффициент в выражении скоростного напора , подсчитанного через среднюю скорость при равномерном движении ? 9. Как можно определить скорость в данной точке потока ? 10. Чему равен гидравлический радиус для круглой трубы при полном и неполном заполнении ? 11. Как определить смоченный периметр для потока в открытом трапецеидальном канале ? 12. Как определить режим движения жидкости , если водопровод некруглого поперечного сечения ? Как отличаются значения критических чисел Рейнольдса , подсчитанных по гидравличес кому диаметру и гидравлическому радиусу ? 13. Всеобщий закон перехода количества в качество на примере режимов движения. 14. Что такое относительная шероховатость ? 15. Каковы особенности ламинарного и турбулентного движения жидкости ? 16. Как практически определить коэффициенты сопротивления трения при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости в трубах ? 17. Чему равна потеря напора при выходе потока из трубы в водоем большого сечения ? 18. Что называется короткими и длинными трубопроводами ? 19. Что такое коэффициент сопротивления системы ? 20. Как зависят потери напора по длине потока от диаметра трубы при постоянном расходе ? 21. Что такое совершенное , несовершенное , неполное сжатие струи ? 22. Почему второе расчетное сечение при составлении у равнения Бернулли принимается в сжатом сечении свободно вытекающей струи , а не по сечению , совпадающему с плоскостью отверстия ? Вспомните , для каких сечений потока уравнение Бернулли не применимо ? 23. Чему равен расчетный коэффициент сжатия струи для цил индрического насадка ? 24. Чем объяснить то , что при одинаковом напоре и диаметре “в свету” расход через цилиндрический насадок больше , чем при истечении через отверстие , а расход через конический расходящийся насадок больше , чем через цилиндрический ? 25. Каково предельное значение напора , при котором трубка длиною в четыре диаметра , работает как насадок ? 26. Перечислите типы насадок и их практическое применение. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ Задача 1. Определить манометрическое давление в трубопроводе А-С , если высота столба ртути по пьезометру h 2 =25 см . Центр трубопровода расположен на h 1 =40 см ниже линии раздела между водой и ртутью . Плотность воды в =1000 кг /м 3 , плотность ртути рт =13600 кг /м 3 . Схема задачи приведена на рис .10. Решение. Находим давление в точке В : Р в =Р а - в gh 1 , так как В выше точки А на h 1 , в точке с давление то же Рс =Рв =Р а - в gh 1 . Определим давление в точке С , подходя справа , учитывая атмосферное давление , тоесть : Р с =Р ат + рт gh 2 приравнивая оба уравнения , получаем Р а - в gh 1 = Р ат + рт gh 2 , отсюда можем найти манометрическое давление ка к разность давления в точке А и атмосферного давления : Р а -Р ат = рт gh 2 + в gh 1 =0, 37 10 5 Па . Задача 2. Для измерения расхода бензина , плотностью б =0,73 т /м 3 на трубопроводе , диаметром d 1 =350 мм , установлен расходомер Вентури . Диаметр суженной части трубопровода d 2 =110 мм . Определить , пренебрегая сопротивлениями , расход бензина Q б , если разность уровней ртути в дифференциальном манометре , присоединенном к расходомеру равна h =300 мм . Схема задачи – рис .11. Решение. Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, взяв в качестве плоскости сравнения ось трубы : Для определения V 1 и V 2 используем уравнение неразрывности Q 1-1 =Q 2-2 =Q=const Q 1-1 =V 1 F 1 =V 2 F 2 V 1 =Q/F 1 =V 1 ( d 1 2 /4), V 2 =Q/F 2 =V 2 ( d 2 2 /4) подставляя в исходное уравнение Бернул ли скорости , выраженные через расход , получим : отсюда выражаем расход бензина Чтобы найти разность давлений между сечениями 1-1 и 2-2, запишем уравнение гидростатического равновесия , выбрав плоскость равного давления по нижнему уровню ртути : Р 1-1 + б gh 1-1 =Р 2-2 + рт gh + б gh 2-2 по рисунку видно , что h 1-1 = h + h 2-2 , отсюда Задача 3. Определить расход во ды в трубе переменного сечения и давление в сечении Х-Х (перед входом в трубу меньшего диаметра ), если известны давления на поверхности воды в резервуарах Р 1 =Р изб =25,48 10 4 Па , Р 2 =Р вак =5,88 10 4 Па , коэффициент Дарси =0,025 и геометрические характеристики : Н 1 =3 м , Н 2 =2 м , d 1 = d 2 =3000 мм , d 3 =100 мм , d 4 =50 мм , l 3 =100 м , l 4 =50 м , =10 0 . Построить пьезометрическую и напорную линии . Схема приведена на рис .12. Решение. Поставленные в задаче вопросы можно решить с помощью уравнения Бернулли для потока вязкой жидкости : Первый этап – выбор плоскости сравнения . Она должна быть горизонтальной и может проходить на любом уровне . Конечный результат не зависит от положения плоскости сравнения , но желательно ее назначить так , чтобы решение было наиболее удобным и простым . Например , если плоскость будет проходить через центры тяжести используемых в решении сечений , то ординаты энергии положения в уравнении Бернулли обратятся в нуль . Если это невозможно , то желательно , что б ы все ординаты откладывались от плоскости сравнения вверх . В противном случае они будут иметь отрицательный знак , что заставит учитывать не только модуль , но и знак этих величин . В данном случае нас интересуют в основном сечения труб . Поэтому плоскость с р авнения 0-0, проведенная по центру тяжести входного сечения , будет наиболее удобна . При таком ее положении все расстояния от плоскости сравнения до центра тяжести любого поперечного сечения трубы (координаты z ) можно легко определить . Все они откладываются вверх , то есть положительны . Второй этап – выбор двух живых сечений для уравнения Бернулли . Сечения следует выбирать исходя из следующих соображений : во-первых , в уравнение Бернулли должны войти искомые величины . В данной задаче для определения расхода м огут быть использованы скорости , так как эти величины связаны уравнением неразрывности Q=VF; V 1 F 1 =V 2 F 2 =… =VF=const где V – скорость потока , F – площадь поперечного сечения канала. Во-вторых , уравнение Бернулли должно содержать минимальное число неизвес тных величин . Например , если взять для решения рассматриваемой задачи произвольное поперечное сечение по длине трубы , то в уравнении Бернулли появятся сразу два неизвестных слагаемых : и Решить уравнение будет невозможно . Выбираем сечения по свободной поверхности воды в резервуарах . Если жидкость в ытекает из трубы в атмосферу , то в качестве второго сечения может быть использовано выходное сечение трубы . В этих сечениях все величины известны , а искомая скорость войдет в выражение потерь энергии h w . Определим отдельные члены уравнения Бернулли для вы бранных сечений . Геометрические высоты сечений 1-1 и 2-2 равны : Z 1 = H 1 ; Z 2 = a + H 2 =( l 3 + l 4 ) sin + H 2 Избыточное давление в центре тяжести этих сечений равно : Р 1 =Р изб и Р 2 =-Р вак . Скоростными напорами V 1 2 /2 g и V 2 2 /2 g можно пренебречь в связи с тем , что скорость движения воды в резервуарах значительно меньше скорости в трубе . Диаметры резервуаров в 30-60 раз больше диаметров отде льных участков трубопровода , соответственно скорости меньше в 900-3600 раз . Для определения в уравнении Бернулли потерь энергии h w нужно решить , в каком направлении будет двигаться вода . Вычислим полную удельную энергию для выбранных сечений 1-1 и 2-2. Она в данном случае равна пьезометрическим напорам : Полная удельная энергия сечения 1-1 больше , чем сечения 2-2. Следовательно , вода будет двигаться из левого резервуара в правый. Находим потери э нергии : где h м вх – потери энергии на вход в трубу ; h тр 1 , h тр 2 – потери энергии по длине трубы ; h м суж – потери энергии на сужение ; h м вых – потери энер гии на выход . Каждую потерю энергии выражаем через соответствующие коэффициенты сопротивления и скоростной напор по формуле : (1), (2) Местные потери энергии по формуле (2) обычно выражают через скорость потока за местным сопротивлением : ; ; После дняя потеря энергии выражена через скорость перед сопротивлением . Определяем по соответствующим таблицам коэффициенты сопротивления , полагая , что движение жидкости подчиняется закону квадратичного сопротивления . Коэффициент сопротивления . Коэффициент сопр о тивления на вход при острых кромках входа можно принять вх =0,5. Коэффициент сопротивления на сужение суж =0,33 при . Коэффициент сопротивления на выход при истечении из трубы под уровень жидкости равен вых =1. Скоростной напор можно выразить через расход и площадь живого сечения по уравнению неразрывности Полученные результаты подставляем в исходное уравнение Бернулли и определяем расход : ; Q 2 =0,00001875; Q =0,00433 м 3 / c =4,33 л / c . Давление Р хх в сечении х-х можно определить тоже с помощью уравнения Бернулли , составив его для сечения х-х и любого поперечного сечения потока с известны ми характеристиками . Наиболее близким из таких сечений является поверхность воды в левом резервуаре . Для сечения 1-1 и х-х составляем уравнение Бернулли : где Z x = l 3 sin =17,4 м – координата центра тяжести сечения х-х относительно плоскости сравнения 0-0. Находим скоростной напор в сечении х-х и потери между выбранными сечениями : h w 1-х = h м вх + h тр 1 Используя полученные выражения для V 3 2 /2 g и h w 1-х , подставляя числовые значения входящих в уравнение величин , находим : =11,2 м ; Р 3 =110000 Н /м 2 =0,11 МПа. Для построения линии энергии (напорной ) и пьезометрической линии подсчитываем числовые значения всех потерь энергии и скоростных напоров : h м вх =0,00775 м ; h тр 1 = 0,0818 м ; h м суж =0,387 м ; h тр 4 =6,19 м ; h м вых =0,248 м ; V 3 2 /2 g =0,0155 м ; V 4 2 /2 g =0,248 м. Выбрав масштаб , откладываем от плоскости сравнения 0-0 значе ние гидродинамического напора для первого сечения , равное в данном случае пьезометрическому : Н 1 +(Р 1 / g )=29 м. Строим напорную линию , вычитая из этой величины потери энергии до соответствующего сечения . Для построения пьезомет рической линии достаточно вычесть из ординат линии энергии скоростные напоры , соответствующие живым сечениям. ЧАСТЬ 2. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ. 1. Определить давление Р 0 в сосуде (рис .1) и показание ртутного вакуум метра h , если дано Н (табл .1). 2. Определить разность полных давлений Р 2 -Р 1 , создаваемую в трубопроводе насосом (рис .2), если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопропроводов одинаковы . Показание вакуумметра Р в =0,35 кгс /см 2 в сечении 1-1, показа ние манометра в сечении 2-2 : Р м (табл .1). 3. Определить необходимое усилие Р [ H ], чтобы поршень (рис .3) находился в равновесии . Принять атмосферное давление Р а =1 кгс /см 2 . Дано : абсолютное давление Р 0 =2,0 кгс /см 2 , F =60 см 2 , жидкость – масло , h – дано в та блице . Плотность масла =850 кг /м 3 . 4. Определить силу избыточного давления на затвор (рис .4) при ширине его в =10 м , h (табл .1). 5. Определить манометрическое давление , которое должен создать насос для промывки водой скваж ины (рис .5). Дано : внутренний диаметр трубопровода d 1 =40 мм , внешний d 2 =50 мм . Внутренний диаметр обсадной трубы d 3 =125 мм . Коэффициент местного сопротивления у основания скважины принять =20. Расход Q и длину скважины и труб опровода принять по таблице 1. Указание : при определении потерь напора в межтрубном пространстве расчет вести по гидравлическому диаметру. 6. Определить допустимую высоту установки насоса h над поверхности воды в колодце (рис .6). Дано : диаметр всасывающей чугунной трубы d =200 мм , расход Q (табл .1), вакуум в трубе перед входом в насос не должен превысить величины Р в =0,7 кгс /см 2 , длина всасывающей трубы L (табл .1). Вход защищен сеткой , при входе имеется обратный клапан =7 (рис. 6), =0.03, кол =0.6. 7. Определить скорость распространения ударной волны , величину повышения давления при мгновенном закрытии затвора стального трубопровода . Модуль упругости стали Е =2,1 10 6 кгс /см 2 , толщина стенки 4 мм . Начальная скорость движения воды V 0 и диаметр трубопровода d выбрать из таблицы 1. 8. Определить потери напора на участке АВ и расход в трех параллельных ветвях водопроводной сети (рис .7). L 1 =1000 м , L 2 =600 м , L 3 =1500 м . Диа метры d 1 , d 2 , d 3 и расход Q в таблице 1. 9. Во избежание переполнения водой резервуар снабжен поплавковым клапаном , диаметром d мм , с тягой длиной L мм и диаметром поплавка D мм (рис . 8). При уровне воды в резервуаре H мм клапан откроется , если вес клапан а с тягой G кг , а длина тяги L мм . Найти одну из величин : ( D , d , H , G ). Варианты в табл . 1. 10. При истечении воды из большого резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе диаметром d и длиной L (табл . 1) при статическом напоре Н = 10 м , получено , что уровень в пьезометре , установленном по середине трубы , равен h =4.5 м . Определить расход Q и коэффициент сопротивления трения трубы (рис . 9) . Сопротивлением входа в трубу пренебрегать . ТАБЛИЦА 1. № за да- ния Назва- ния вели- чин В -1 В -2 В - 3 В -4 В - 5 В - 6 В - 7 В - 8 В - 9 В -10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Н , м Р м , кгс /см 2 h , м h , м Q , л /сек L , м Q , л /сек L , м d , мм V 0 м /сек Q , л /сек d 1 , мм d 2 , мм d 3 , мм H , м L , мм D , мм d , мм G , кг d , мм L , м 0,5 0,4 0,25 1,5 15 500 45 12 40 2,75 100 300 250 150 - 10 3 200 100 3,1 30 8 1 0,5 0,5 1,8 17 450 40 12,5 45 2,5 110 250 200 125 1,5 1100 - 120 3 35 10 1,2 0,6 0,75 2 20 400 35 13 50 2,25 115 200 150 100 1,6 1200 225 - 3,7 40 12 1,5 0,7 1 2,2 22 350 30 13,5 55 2 120 350 300 100 1,7 800 200 125 - 45 14 1,8 0,8 1,25 2,4 25 300 27 14 60 1,75 125 400 350 125 - 900 250 120 3,5 50 16 2 0,9 1,3 2,6 27 250 25 14,5 65 1,5 130 450 400 150 1,4 850 - 125 3,6 55 8 2,2 1 2 2,8 30 200 20 15 70 1,25 135 300 250 200 1,5 950 225 - 3,1 60 10 2,5 1,1 2,25 3 35 150 32 15 75 1,6 140 350 350 100 1,55 1050 200 110 - 65 12 2,8 1,2 2,5 3,2 37 100 42 16 80 2,2 145 400 300 150 - 1150 250 150 3,2 70 14 3 1,3 3 3,4 40 75 37 17 85 2,4 150 450 400 125 1,45 10 3 200 100 - 75 16 ЛИТЕРАТУРА 1. Рабинович Е.В . Гидравлика , Недра , 1978. 2. Угинчус А.А . Гидравлика и гидравлические машины , Госэнергоиздат , 1970. 3. Башта Т.М . Гидропривод и гидропневмоавтоматика , 1973. 4. Кап ырин М.А . Гидравлика и гидравлические машины , Высшая школа , 1961. 5. Под . ред . Куколевского И.И . и Подвиза Л.Г . Задачник по гидравлике , Госэнергоиздат , 1960. 6. Идельчик И.Е . Справочник по гидравлическим сопротивлениям , Госэнергоиздат , 1960. 7. Киселев Н.Г . Справочник по гидравлическим расчетам , Госэнергоиздат , 1950. 8. Гейер В.Г ., Дулин В.С ., Борулевский А.Г . Гидравлика и гидропривод , Недра , 1970. 9. Дмитриевский В.И . Гидромеханика , 1962. 10. Старк С.Б . Основы гидравлики , насосы и воздуходувные машин ы , 1961. Рис .1. Рис .2. Рис .3. Рис .4 Рис .5. Рис .6 Рис .7. Рис .8 Рис .9. Рис .11. Рис .12. ГИДРАВЛИКА Методические указания , примеры и контрольные зад ания Составители : Бульба Елена Евгеньевна , доцент , к.т.н. Медведев Геннадий Григорьевич , доцент , к.т.н. Подписано к печати Формат 60 84/16. Бумага писчая № 2. Плоская печать . Усл.Печ.л . Уч.-изд.л. Тираж 300 экз . Заказ . Бесплатно. ИФП ТПУ . Лицензия ЛТ № 1 от 18.07.94. Ротапринт ТПУ . 634034, Томск , пр.Ленина , 30.

Приложенные файлы

  • rtf 8869794
    Размер файла: 6 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий