Основы гидравлики

  • Вид работы:
    Контрольная работа
  • Предмет:
    Физика
  • Язык:
    Русский
    ,
    Формат файла:
    MS Word
    133 Кб
  • Опубликовано:
    2012-06-25
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!

Основы гидравлики

Задача 1


Определить абсолютное и избыточное гидростатическое давление воды в точке А на глубине h от поршня, если на поршень диаметром 200 мм воздействует сила Р, атмосферное давление ра=0,1 МПа.

Дано:

H=0,68

D=0,0002 м

Р=6,5

ра=0,1 МПа

Найти: Рп- ? Рж - ?.

Согласно основного уравнения гидростатики абсолютное гидростатическое давление в точке А определится:

.

Избыточное давление в точке А равно:


Пьезометрическая высота для точки А равна:


Можно отметить, что пьезометром удобно измерять только относительно малые давления, в противном случае требуется большая высота пьезометра, что неудобно в эксплуатации.

Задача 2


Определить максимальную глубину воды в водонапорном баке объемом W, установленном на перекрытии. Дополнительная нагрузка на перекрытие от установки бака с водой не должна превышать Р. Масса бака с арматурой m.

Дано:

1. Абсолютное гидростатическое давление в сечении 0 - 0

атрт · hx (1)

2. Абсолютное гидростатическое давление в сечении а - а

= + γв · h1 = ρат + γрт · hх +γ · h1 (2)

3. Абсолютное гидростатическое давление в сечении а - а со стороны закрытого арматурой.

= γв · h2 (3)

4. Решая уравнения 2 и 3 определить hх

 + γрт · hх + γв · h1 = γв · y2

hх =  =  = 0,08 м

Задача 3


Определить силу избыточного гидростатического давления на заслонку размерами axb, закрывающую отверстие в стенке резервуара с бензином плотностью р=800 кг/м3. Высота слоя бензина до начала заслонки h. Построить эпюру избыточного гидростатического давления.

Определим горизонтальную составляющую силы Р:

Рx = ρ·g·hc·SB;

hc - глубина погружения центра тяжести вертикальной проекции;

hc =

SB - площадь вертикальной проекции смоченной поверхности;

SB = b·H = 0,7·0,4 =0,28 м2;

Тогда: Рx = 9,81·1000·0,2·0,28 = 549.36 Н;

Теперь определим вертикальную составляющую силы Р:

Рz = γ·V

где V - тело давления (BCC/В)

Так как тело давления не заполнено жидкостью, то Рz, будет направлена вверх

 значит

V = ;

R = м;

АС/ = R·cosα = 0,46·cos60o = 0,23 м;ACC/ =м2;ACC/ = b·SACC/ = 0,7·0,046 =0.032 м2;

тогда объем тела давления:

V =0.046 м3;

Поэтому Рz = 9810·0,046 = 451.26 H;

Тогда величина искомой силы:

 Н;

Определим угол, задающий направление силы Р:

tgβ =  

β =39,4°

Задача 4


Для заполнения пожарного водоема используется трубопровод длиной L. Определить необходимый напор насоса, если возвышение водоема над источником Z, гидравлический уклон i, свободный напор в конце линии Нсв.

Составим уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2, принимая

;

Учитывая, что z1 = z2 = 0, пренебрегая в первом потерями напора, т.е. принимая = 0 и полагая α1 = α2 = 1; получим:

;

Из уравнения неразрывности (постоянства расхода) течения имеем: V = S1·υ1 = S2·υ2;

, а , то ;

Обозначим: , тогда уравнение Бернулли запишется в виде:

;

Откуда:

;

Тогда расход воды в трубе:

;

Но так как мы пренебрегли потерями напора, то расход воды будет меньше. С учетом этих потерь формула для определения расхода запишется в виде:

μ·;

где μ - коэффициент, учитывающий уменьшение расхода вследствие потерь напора.

Примем μ = 0,98

тогда:

0.0618 м3/с;

μ зависит от  и числа Рейнольдса (по приложению 13 с. 233 «Примеры расчетов по гидравлике» под ред. Альтшуля, 1976 г.)

=0,5;


Скорость в сужении трубы:

 м/с;

Кинематическую вязкость воды находим по прил. 2 для t = 32 оС, ν = 0,81·10-6 м2/с;

Тогда Re =607407.4 > 2320 (значит режим турбулентный)

Ответ: V = 0,0618 м3/с.

Задача 5

давление поршень насос бак

Определить предельную высоту расположения оси центробежного насоса над уровнем воды в водоисточнике h, если расход воды из насоса Q, диаметр всасывающей трубы d. Вакуумметрическое давление, создаваемое во всасывающем патрубке Рв, потери напора во всасывающей линии 1 м.

Запишем уравнение Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе (линия всасывания) для сечений О-О и Н-Н:

 

И уравнение Бернулли для потока жидкости в напорном трубопроводе (линия нагнетания) для сечений К-К и 1-1:

 

Рассматривая выше представленные равнения, найдём приращение удельной энергии жидкости в насосе для единицы её веса:

 

Величина

 

Определяется трубопроводом и носит название кривой потребного напора, а величина (принимая αкн=1)

 

Называется напором насоса. Напор насоса является функций его объёмной подачи, т.е. объёма подаваемой жидкости в единицу времени Q.

Зависимость основных технических показателей насоса, в том числе напора, от подачи при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкости на входе в насос называется характеристикой насоса.

Необходимым условием устойчивой работы насоса, соединённого трубопроводом, является равенство, развиваемого насосом напора, величине потребного напора трубопровода.

 

Для расчета коэффициента гидравлического сопротивления (коэффициент трения) воспользуемся формулой Шифринсона:

 

 

 

Для расчёта линейного сопротивлении трубопровода, воспользуемся формулой Дарси-Вейсбаха (турбулентное течение жидкости):

 

 

Для вычисления общего сопротивления трубопровода, воспользуемся выражением:

 

Общее сопротивление трубопровода равно сумме линейного сопротивления трубопровода и местных сопротивлений трубопровода на данном участке.

Гидравлическое сопротивление вентиля по Л.Г. Подвидзу - 5,8 ед.

Поворот трубы - 1 ед.

 

 

 

 

 

Вычислим потребный напор:

 

 

 

 

 

 

 

Рабочая точка насоса:

Q=0,172 м3

Н=34 м

Допустимая высота всасывания: Н=36 м.

Задача 6


Для сохранения неприкосновенного пожарного запаса воды в резервуаре всасывающая линия оборудована воздушной трубкой, верхний срез которой находится на уровне пожарного запаса в резервуаре. Предполагается, что при снижении уровня воды до пожарного запаса, воздух вследствие возникновении вакуума в сечении, к которому приварена труба, проникает во всасывающий трубопровод насосов, произойдет срыв работы насоса и забор воды прекратится.

Определить, сохранится ли неприкосновенный запас воды, если уровень воды находится на высоте h выше оси всасывающей трубы. Диаметр трубы D, расход воды Q. Труба оборудована всасывающей сеткой с клапаном (ξ1=6,0) и имеет колено (ξ1=0,5).

Для определения путевого расхода пользуются понятием удельного расхода, т.е. расхода, приходящегося на единицу длины. Условно допускают, что вся территория населенного пункта заселена с одинаковой плотностью и водопотребление, отнесенное к 1 м магистрали, для всей распределительной сети является постоянной величиной.

Для определения путевого расхода пользуются понятием удельного расхода, т.е. расхода, приходящегося на единицу длины. Условно допускают, что вся территория населенного пункта заселена с одинаковой плотностью и водопотребление, отнесенное к 1 м магистрали, для всей распределительной сети является постоянной величиной. Удельный расход определяем по формуле:


Где q - максимальный расход воды на хозяйственно-питьевые нужды, л/с.

В знаменателе общая длина сети, из которой воду разбирают равномерно по всей длине. Путевой расход для каждого участка:


Где lуч - длина участка сети, м.


Расход воды в любом узле сети (без учета сосредоточенного), л/с:


Где åqпут. уч - сумма путевых расходов на участках сети, примыкающих к данному узлу, л/с.


При отсутствии сосредоточенного расхода в узле расчетный расход участка определяется из выражения:


где α - коэффициент, зависящий от характера отбора воды из линии.

Среднее значение коэффициента:

для кольцевой сети α = 0,5

для разомкнутой сети α = 1

,

,

Определение количества воды, поступающей в кольцо:


Определяем потери напора на участках:


Потери на отдельных участках суммируем и получаем общие потери напора по длине магистрали:


Общие потери составляют:


Высота водонапорной башни (до дна бака) определяем по формуле:


Где Hг - геометрическая высота подъема воды, м; Нсв - свободный напор, м; h - общие потери напора по длине магистрали, м.

Значения высоты башни (поддерживающей бак конструкции) обычно лежат в пределах 15…30 м.

Геометрическая высота подъема воды определяется по формуле:


Где zдт - отметка геодезического уровня диктующей точки, м;

zвб - отметка геодезического уровня у ВБ, м.

Свободный напор зависит от этажности. Определяется по формуле:


где m - количество этажей.

Объем бака рассчитывается по формуле:


где Wp -, регулирующий объем, м,


Похожие работы на - Основы гидравлики

 

Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу
Без плагиата!