Гидравлика

Федеральное агентство по образования
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет
низкотемпературных и пищевых технологий
Кафедра процессов и аппаратов пищевых производств
Гидравлика/Гидродинамика
Рабочая программа, контрольные задания
для студентов специальностей 220301, 220200
факультета заочного обучения и экстерната
Санкт-Петербург
2008

Стоимость выполнения одной задачи на заказ составляет ... руб
Стоимость выполнения одного ответа на вопрос на заказ составляет ... руб
Готовы следующие вопросы и задачи:

Вариант 01 (задачи)

Задача 1
Определить вакуум в резервуаре, если заданы уровни ртути в коленах h1=0,1м и h2=0,2м и атмосферное давление ратм=100кПа, плотности воды и ртути соответственно ρв=1000 кг/м3 и ρрт=13600 кг/м3. Ответ дать в метрах водяного столба и Н/м2.

Задача 2
Цилиндрический сосуд диаметром D=0,6м и высотой H=0,6м, заполненный до краев жидкостью плотностью ρ=1000кг/м3, вращается вокруг вертикальной оси. Определить:
1) Частоту вращения сосуда при которой вращается три четверти первоначального объема жидкости;
2) Наибольшее избыточное давление на дно сосуда;
3) Силу давления на дно сосуда.

Задача 3
Определить диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l=20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q=0,0025м3/с, если располагаемый напор равен Н=3,4м. Шероховатость стенок трубы Δ = 0,15 мм.

Задача 4
По стальному трубопроводу длиной l=1000м подается вода с расходом Q=0,01м3/с, диаметр трубопровода d=55мм, а толщина стенок δ=3,0мм. Определить повышение давления в трубопроводе, если в его конечном отрезке будет закрыта задвижка в течение времени tзак=2. Ев=2,03 103 МПа, Ест=2,03*10^5 МПа.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания поршневого насоса, если диаметр поршня dп=100мм, а его ход S=80мм. Поршень делает n=60 1/мин двойных ходов в минуту. Диаметр стальной всасывающей трубы d=120мм, ее длина l=10м. Вода перекачивается из открытого резервуара. Температура воды t°C=20. Атмосферное давление 100 кПа.

Задача 6
Воду в количестве V=50м3 перекачивают из открытого сосуда в сосуд, находящийся под давлением р=1,5 атм и расположенный на высоте Н=15м. Диаметр трубопровода d=58мм, а его длина l=120м. Длина, эквивалентная местным сопротивлениям, соответствует 350 диаметрам трубопровода. Определить время, необходимое для перекачивания, если используется центробежный насос с характеристикой, представленной ниже:
Объемная производительность, Q 10-3, м3/с
1 2 3 4 5 6
Напор, м
39,0 38,5 37,5 36,0 34,0 32,2
Определить также мощность, потребляемую насосом, если его полный КПД равен 0,55. Коэффициент гидравлического трения по длине принять λ=0,03.

Вариант 03

Вопрос 3
В чем отличие понятия давления и силы давления?

Вопрос 8
В чем смысл закона Паскаля и его практическое применение?

Вопрос 13
Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли. Каково практическое применение этого уравнения для расчета трубопроводов различной конфигурации?

Вопрос 18
Формула Пуазейля. Потеря полной энергии потока по длине трубопровода; от чего она зависит?

Вопрос 23
Устройство и принцип действия центробежного насоса. Что такое план скоростей?

Вопрос 28
Для чего применяются параллельное и последовательное соединение насосов?

Задача 1
Определить вакуум в резервуаре, если заданы уровни ртути в коленах h1=0,15м и h2=0,3м и атмосферное давление ратм=100кПа, плотности воды и ртути соответственно ρв=1000 кг/м3 и ρрт=13600 кг/м3. Ответ дать в метрах водяного столба и Н/м2.

Задача 2
Цилиндрический сосуд диаметром D=0,4м и высотой H=0,75м, заполненный до краев жидкостью плотностью ρ=800кг/м3, вращается вокруг вертикальной оси. Определить:
1) Частоту вращения сосуда при которой вращается три четверти первоначального объема жидкости;
2) Наибольшее избыточное давление на дно сосуда;
3) Силу давления на дно сосуда.

Задача 3
Определить диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l=20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q=0,0038м3/с, если располагаемый напор равен Н=7,5м. Шероховатость стенок трубы Δ = 0,15 мм.

Задача 4
По стальному трубопроводу длиной l=2000м подается вода с расходом Q=0,028м3/с, диаметр трубопровода d=200мм, а толщина стенок δ=6,0мм. Определить повышение давления в трубопроводе, если в его конечном отрезке будет закрыта задвижка в течение времени tзак=3. Ев=2,03 103 МПа, Ест=2,03*10^5 МПа.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания поршневого насоса, если диаметр поршня dп=80мм, а его ход S=70мм. Поршень делает n=80 1/мин двойных ходов в минуту. Диаметр стальной всасывающей трубы d=100мм, ее длина l=8м. Вода перекачивается из открытого резервуара. Температура воды t°C=40. Атмосферное давление 100 кПа.

Задача 6
Воду в количестве V=70м3 перекачивают из открытого сосуда в сосуд, находящийся под давлением р=1,7атм и расположенный на высоте Н=11м. Диаметр трубопровода d=54мм, а его длина l=100м. Длина, эквивалентная местным сопротивлениям, соответствует 350 диаметрам трубопровода. Определить время, необходимое для перекачивания, если используется центробежный насос с характеристикой, представленной ниже:
Объемная производительность, Q 10-3, м3/с
1 2 3 4 5 6
Напор, м
39,0 38,5 37,5 36,0 34,0 32,2
Определить также мощность, потребляемую насосом, если его полный КПД равен 0,55. Коэффициент гидравлического трения по длине принять λ=0,03.

Вариант 06

Вопрос 31
Чему равна сила давления жидкости на плоскую стенку?

Вопрос 36
Закон распределения давления жидкости при относительном покое в равномерно вращающемся сосуде.

Вопрос 41
Местные сопротивления. Коэффициент местного сопротивления. Эквивалентная длина. Чем отличаются и в чем состоит сходство местных сопротивлений?

Вопрос 46
Что такое параллельное и последовательное соединение трубопроводов? Основные расчетные формулы.

Вопрос 51
Устройство и принцип действия поршневого насоса. Основные конструктивные особенности.

Вопрос 56
Устройство и принцип действия шестеренного насоса. Область применения и преимущества этого насоса.

Задача 1
К закрытому резервуару с жидкостью, имеющей плотность ρ, присоединены два ртутных пьезометра (ρрт=13600 кг/м3). Определить глубину погружения нижнего пьезометра h4 и верхнего пьезометра h1, если известны показания ртутных пьезометров h2=0,25м и h3=0,3м. На свободную поверхность действует избыточная сила давления Ризб=27440 Па.

Задача 2
В цилиндрический сосуд диаметром D=0,6м и высотой H=0,8м налита вода. Глубина воды hн=0,6м.
Определить:
1) Будет ли вытекать жидкость, если сосуд вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ω = 9 с-1;
2) На каком расстоянии от дна будет находиться наинизшая точка свободной поверхности;
3) С какой угловой скоростью надо вращать сосуд, чтобы расстояние от жидкости до верхней кромки сосуда у стенки было равно 10 см.

Задача 3
Вода в количестве Q=0,006м3/c перекачивается по чугунной трубе диаметром d=50мм, длиной l=1200м с толщиной стенки δ=7мм. Свободный конец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, что повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не будет превышать Δр = 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

Задача 4
По стальному трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 75 мм, требуется перекачать жидкость с расходом Q=25м3/ч плотностью 1200 кг/м3, вязкостью 1,7ּ10-3 Паּс. Конечная точка трубопровода выше начальной на Н=24м. Длина трубопровода l=112м. На нем установлены два прямоточных вентиля и 5 прямоугольных поворотов с радиусом закругления 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию (коэффициент шероховатости n = 0,013). Найти потребляемую мощность, если общий КПД насосной установки 0,6.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания центробежного насоса при n=2000 об/мин, создающего напора Н=100м и перекачивающего воду с температурой t=20˚C в количестве Q=600л/мин. Диаметр всасывающей стальной трубы d=80мм, а ее длина l=12м.

Задача 6
Из резервуара перекачивают охлажденную воду в конденсатор, расположенный на высоте h=11м над резервуаром. Воду подают по трубопроводу внутренним диаметром трубопровода d=80мм и длиной l=200м. Эквивалентная длина местных сопротивлений соответствует 100 диаметрам трубы. Коэффициент гидравлического трения по длине λ = 0,025. Определить КПД насоса и расход воды, если известно, что мощность, потребляемая насосом, составляет N=1,8кВт. Характеристика насоса представлена следующими значениями:
Напор Н, м 25,0 23,0 20,3 16,4 11,8
Подача Q, м3/с 10 14 18 20 21

Вариант 07

Вопрос 32
Чему равна сила давления жидкости на криволинейную стенку?

Вопрос 37
Основные свойства гидростатического давления и их применение при построении эпюры давления.

Вопрос 42
Истечение жидкости через малое круглое отверстие в тонкой стенке при переменном напоре. Чем оно принципиально отличается от истечения при постоянном напоре?

Вопрос 47
Что собой представляет сифонный трубопровод? Основы расчета.

Вопрос 52
Как рассчитывают производительность поршневого насоса простого действия? Какова производительность насоса двойного действия?

Вопрос 57
Определить производительность шестеренного насоса. Как влияет число зубьев шестерен на производительность и условия работы насоса?

Задача 1
К закрытому резервуару с жидкостью, имеющей плотность ρ=1000кг/м3; присоединены два ртутных пьезометра (ρрт=13600 кг/м3). Определить глубину погружения нижнего пьезометра h4 и верхнего пьезометра h1, если известны показания ртутных пьезометров h2=0,2м и h3=0,4м. На свободную поверхность действует избыточная сила давления Ризб=20776 Па.

Задача 2
В цилиндрический сосуд диаметром D=0,7м и высотой H=0,8м налита вода. Глубина воды hн=0,6м.
Определить:
1) Будет ли вытекать жидкость, если сосуд вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ω = 9 с-1;
2) На каком расстоянии от дна будет находиться наинизшая точка свободной поверхности;
3) С какой угловой скоростью надо вращать сосуд, чтобы расстояние от жидкости до верхней кромки сосуда у стенки было равно 10 см.

Задача 3
Вода в количестве Q=0,024м3/c перекачивается по чугунной трубе диаметром d=100мм, длиной l=1400м с толщиной стенки δ=8,5мм. Свободный конец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, что повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не будет превышать Δр = 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

Задача 4
По стальному трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 75 мм, требуется перекачать жидкость с расходом Q=20м3/ч плотностью 1200 кг/м3, вязкостью 1,7ּ10-3 Паּс. Конечная точка трубопровода выше начальной на Н=20м. Длина трубопровода l=100м. На нем установлены два прямоточных вентиля и 5 прямоугольных поворотов с радиусом закругления 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию (коэффициент шероховатости n = 0,013). Найти потребляемую мощность, если общий КПД насосной установки 0,6.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания центробежного насоса при n=2000 об/мин, создающего напора Н=80м и перекачивающего воду с температурой t=30˚C в количестве Q=500л/мин. Диаметр всасывающей стальной трубы d=80мм, а ее длина l=11м.

Задача 6
Из резервуара перекачивают охлажденную воду в конденсатор, расположенный на высоте h=10м над резервуаром. Воду подают по трубопроводу внутренним диаметром трубопровода d=78мм и длиной l=190м. Эквивалентная длина местных сопротивлений соответствует 100 диаметрам трубы. Коэффициент гидравлического трения по длине λ = 0,025. Определить КПД насоса и расход воды, если известно, что мощность, потребляемая насосом, составляет N=1,7кВт. Характеристика насоса представлена следующими значениями:
Напор Н, м 25,0 23,0 20,3 16,4 11,8
Подача Q, м3/с 10 14 18 20 21

Вариант 09

Вопрос 34
В чем смысл и практическое применение закона Архимеда?

Вопрос 39
Основные физико-механические свойства жидкости. В чем отличие свойств идеальной и реальной жидкостей?

Вопрос 44
Расчет короткого трубопровода. Формула для определения расхода, потерь напора.

Вопрос 49
Чем определяется сила давления струи на неподвижную преграду?

Вопрос 54
Что такое высота всасывания поршневого насоса и что влияет на ее величину?

Вопрос 59
Какие скорости характеризуют движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса?

Задача 1
К закрытому резервуару с жидкостью, имеющей плотность ρ=800кг/м3; присоединены два ртутных пьезометра (ρрт=13600 кг/м3). Определить глубину погружения нижнего пьезометра h4 и верхнего пьезометра h1, если известны показания ртутных пьезометров h2=0,3м и h3=0,46м. На свободную поверхность действует избыточная сила давления Ризб=36064 Па.

Задача 2
В цилиндрический сосуд диаметром D=0,5м и высотой H=0,7м налита вода. Глубина воды hн=0,5м.
Определить:
1) Будет ли вытекать жидкость, если сосуд вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ω = 9 с-1;
2) На каком расстоянии от дна будет находиться наинизшая точка свободной поверхности;
3) С какой угловой скоростью надо вращать сосуд, чтобы расстояние от жидкости до верхней кромки сосуда у стенки было равно 10 см.

Задача 3
Вода в количестве Q=0,094м3/c перекачивается по чугунной трубе диаметром d=200мм, длиной l=2000м с толщиной стенки δ=10,5мм. Свободный конец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, что повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не будет превышать Δр = 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

Задача 4
По стальному трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 75 мм, требуется перекачать жидкость с расходом Q=22м3/ч плотностью 1200 кг/м3, вязкостью 1,7ּ10-3 Паּс. Конечная точка трубопровода выше начальной на Н=18м. Длина трубопровода l=95м. На нем установлены два прямоточных вентиля и 5 прямоугольных поворотов с радиусом закругления 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию (коэффициент шероховатости n = 0,013). Найти потребляемую мощность, если общий КПД насосной установки 0,6.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания центробежного насоса при n=1700 об/мин, создающего напора Н=50м и перекачивающего воду с температурой t=50˚C в количестве Q=300л/мин. Диаметр всасывающей стальной трубы d=60мм, а ее длина l=9м.

Задача 6
Из резервуара перекачивают охлажденную воду в конденсатор, расположенный на высоте h=8м над резервуаром. Воду подают по трубопроводу внутренним диаметром трубопровода d=74мм и длиной l=170м. Эквивалентная длина местных сопротивлений соответствует 100 диаметрам трубы. Коэффициент гидравлического трения по длине λ = 0,025. Определить КПД насоса и расход воды, если известно, что мощность, потребляемая насосом, составляет N=1,5кВт. Характеристика насоса представлена следующими значениями:
Напор Н, м 25,0 23,0 20,3 16,4 11,8
Подача Q, м3/с 10 14 18 20 21

Вариант 10

Вопрос 35
Уравнение свободной поверхности при относительном покое жидкости в равномерно вращающемся сосуде.

Вопрос 40
Гидростатический парадокс, в чем он заключается?

Вопрос 45
Расчет длинного трубопровода..

Вопрос 50
Гидравлический удар в трубах, физическая сущность этого явления. Что такое ударная волна и какова ее скорость? Как бороться с гидравлическим ударом?

Вопрос 55
В чем состоит назначение воздушного колпака и как меняется график подачи в насосе с воздушным колпаком?

Вопрос 60
В чем состоит явление кавитации при работе колеса; причины возникновения кавитации и способы ее устранения?

Задача 1
К закрытому резервуару с жидкостью, имеющей плотность ρ=800кг/м3; присоединены два ртутных пьезометра (ρрт=13600 кг/м3). Определить глубину погружения нижнего пьезометра h4 и верхнего пьезометра h1, если известны показания ртутных пьезометров h2=0,3м и h3=0,46м. На свободную поверхность действует избыточная сила давления Ризб=36064 Па.

Задача 2
В цилиндрический сосуд диаметром D=0,5м и высотой H=0,8м налита вода. Глубина воды hн=0,5м.
Определить:
1) Будет ли вытекать жидкость, если сосуд вращается вокруг вертикальной оси с угловой скоростью ω = 9 с-1;
2) На каком расстоянии от дна будет находиться наинизшая точка свободной поверхности;
3) С какой угловой скоростью надо вращать сосуд, чтобы расстояние от жидкости до верхней кромки сосуда у стенки было равно 10 см.

Задача 3
Вода в количестве Q=0,148м3/c перекачивается по чугунной трубе диаметром d=250мм, длиной l=1500м с толщиной стенки δ=11,5мм. Свободный конец трубы снабжен затвором. Определить время закрытия затвора при условии, что повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не будет превышать Δр = 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

Задача 4
По стальному трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 75 мм, требуется перекачать жидкость с расходом Q=16м3/ч плотностью 1200 кг/м3, вязкостью 1,7ּ10-3 Паּс. Конечная точка трубопровода выше начальной на Н=17м. Длина трубопровода l=90м. На нем установлены два прямоточных вентиля и 5 прямоугольных поворотов с радиусом закругления 300 мм. Трубы имеют незначительную коррозию (коэффициент шероховатости n = 0,013). Найти потребляемую мощность, если общий КПД насосной установки 0,6.

Задача 5
Определить допустимую высоту всасывания центробежного насоса при n=1600 об/мин, создающего напора Н=40м и перекачивающего воду с температурой t=60˚C в количестве Q=200л/мин. Диаметр всасывающей стальной трубы d=50мм, а ее длина l=8м.

Задача 6
Из резервуара перекачивают охлажденную воду в конденсатор, расположенный на высоте h=7м над резервуаром. Воду подают по трубопроводу внутренним диаметром трубопровода d=72мм и длиной l=160м. Эквивалентная длина местных сопротивлений соответствует 100 диаметрам трубы. Коэффициент гидравлического трения по длине λ = 0,025. Определить КПД насоса и расход воды, если известно, что мощность, потребляемая насосом, составляет N=1,4кВт. Характеристика насоса представлена следующими значениями:
Напор Н, м 25,0 23,0 20,3 16,4 11,8
Подача Q, м3/с 10 14 18 20 21