Гидравлика

Санкт-Петербургский национальный исслед. университет информационных технологий, механики и оптики

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 И ГИДРОПРОВОД
Рабочая программа, контрольные задания
для студентов специальностей 260601, 260602
факультета заочного обучения и экстерната
Второе издание, исправленное
Санкт-Петербург
2007

Стоимость выполнения контрольных работ 1, 2 уточняйте при заказе

Контрольная работа 1
Варианты 1-5
Задача 1. Определить вакуум в резервуаре, если заданы уровни ртути в коленах h₁ и h₂ и атмосферное давление р_атм, плотности воды и ртути: ρ_в=1000 кг/м³ и ρ_рт=13600 кг/м³. Ответ дать в метрах водяного столба и Н/м².
Задача 2. Цилиндрический сосуд диаметром D и высотой H, заполненный до краев жидкостью плотностью ρ, вращается вокруг вертикальной оси. Определить: 1) Частоту вращения сосуда при которой три четверти первоначального объема жидкости остаются в сосуде; 2) Наибольшее избыточное давление на дно сосуда; 3) Силу давления на дно сосуда.
Задача 3. Определить силу давления на 1 пог. метр ширины наклонной стенки, поддерживающей два слоя жидкости с плотностями ρ₁=800 кг/м³, ρ₂=1000 кг/м³.
Задача 4. Определить величину и направление силы давления на цилиндрическую поверхность, удерживающую жидкость с плотностью ρ и глубиной Н=r и шириной b.
Варианты 6-10
Задача 1. К закрытому резервуару с жидкостью, имеющей плотность ρ, присоединены два ртутных пьезометра (ρ_рт=13600 кг/м³). Определить глубину погружения нижнего пьезометра h₄ и верхнего пьезометра h₁, если известны показания ртутных пьезометров h₂ и h₃. На свободную поверхность действует избыточная сила давления Р_изб.
Задача 2. В цилиндрический сосуд диаметром D и высотой H налита вода. Глубина воды h_н. 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. Определить, при каком манометрическом давлении рман воды внутри водопроводной трубы откроется клапан К, закрывающий при горизонтальном положении рычага ab отверстие трубы. Плечо b в 5 раз больше, чем плечо a. Диаметр трубы d, полого шара D. При расчете вес полого шара, а также вес рычага не учитывать. В резервуар заполнен водой.
Задача 4. Определить силу давления воды на одном метре ширины нижней криволинейной части сооружения.

Контрольная работа 2
Варианты 1-5
Задача 1. Определить длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие такого же диаметра. Напор над отверстием равен Н. Принять коэффициент гидравлического трения в трубе λ=0,025; коэффициент сопротивления входа в трубу ζ_вх=0,5; коэффициент расхода отверстия μ_отв=0,6.
Задача 2. Определить диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l=20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q, если располагаемый напор равен Н. Шероховатость стенок трубы Δ = 0.15 мм.
Задача 3. По стальному трубопроводу длиной l подается вода с расходом Q, диаметр трубопровода d, а толщина стенок δ. Определить повышение давления в трубопроводе, если в его конце будет закрыта задвижка в течение времени t_зак, а модули упругости равны Е_в=2,03 10³ МПа, Е_ст=2,03 10⁵ МПа.
Задача 4. Определить мощность, расходуемую при перекачке рассола в количестве Q по рассольной системе холодильной установки. Высота подъема h; вязкость рассола 9,5 сП; плотность 1200 кг/м³; диаметр трубопровода 32х2,5 мм; общая длина l. Стальные трубы имеют незначительную коррозию (коэффициент шероховатости n=0.013). На линии установлено 6 колен под углом 90° (r/R=0.25) и 4 прямоточных вентиля. Общий КПД насоса с электромотором принять равным 0,5.
Задача 5. Определить допустимую высоту всасывания поршневого насоса, если диаметр поршня d_п, а его ход S. Поршень делает n двойных ходов в минуту. Диаметр стальной всасывающей трубы d, ее длина l. Вода перекачивается из открытого резервуара. Температура воды t°C. Атмосферное давление 100 кПа.
Задача 6. Воду в количестве Q перекачивают из открытого сосуда в сосуд, находящийся под давлением р и расположенный на высоте Н. Диаметр трубопровода d, а его длина l. 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.
Варианты 6-10
Задача 1. Определить длину трубы l, при которой опорожнение цилиндрического бака диаметром D=1 м глубиной Н будет происходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять λ=0,025; коэффициент сопротивления входа в трубу ζ_вх=0,5; коэффициент расхода отверстия μ_отв=0,6.
Задача 2. Подобрать сечение трубопровода длиной l для пропуска из бака А в бак В расхода Q так, чтобы отметки горизонтов воды Н_А = 28 м и Н_В = 15,3 м в баках оставались постоянными. Трубы нормальные. Коэффициент шероховатости n = 0,014.
Задача 3. Вода в количестве Q перекачивается по чугунной трубе диаметром d, длиной l с толщиной стенки δ. Свободный конец трубопровода 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 перекачивать Q жидкости плотностью 1200 кг/м³, вязкостью 1,7 10^-3 Па с. Конечная точка трубопровода выше начальной на Н. Длина трубопровода l. 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, об/мин, создающего напор Н и перекачивающего воду с температурой t °C в количестве Q. Диаметр всасывающей стальной трубы d, а ее длина l. Критерий кавитационного подобия принять равным С.
Задача 6. Из резервуара перекачивают охлаждающую воду в конденсатор, расположенный на высоте h над резервуаром. Воду подают по трубопроводу внутренним диаметром d и длиной l. 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. Характеристика насоса представлена следующими значениями:
Напор, м                                    25,0     23,0      20,3    16,4    11,8
Производительность, Q, м³/ч       10        14          18        20        21