Значення усереднених коефіцієнтів місцевих опорів (квадратична зона)
Поправна функціяjдляzкву формуліz= jzкв
при ламінарному та перехідному режимах руху
Теплофізичні властивості деяких рідин
ІІ. Завдання для виконання контрольних робіт студентами – заочниками
Варіант 1
Номери контрольних завдань вибираються згідно з останньою цифрою шифру залікової книжки студента (див. табл. 1.1), числові значення зазначених у задачі величин – за передостанньою цифрою шифру залікової книжки студента (табл. 1.2).
Таблиця 1.1.
Номери завдань для контрольних робіт
Завдання
1. Визначити величину та напрям силиF, прикладеної до штока поршня для утримання його на місці. Праворуч від поршня знаходиться повітря, ліворуч від поршня і в резервуарі, куди опущений відкритий кінець труби - рідинаЖ(рис. 1.1).
Показ пружинного манометра -PM.
2. Паровий прямодіючий насос подає рідину Ж на висоту Н (рис. 1.2). Який абсолютний тиск пари, якщо діаметр парового циліндра D, а насосного циліндра d? Втратами на тертя знехтувати.
3. Визначити силу пресуванняF, що розвивається гідравлічним пресом, у якого діаметр більшого плунжераD,діаметр меншого
плунжераd. Більший плунжер розташований вище меншого на величинуН,робоча рідинаЖ, зусилля, прикладене до ручки,R(рис. 1.3).
4. Замкнений резервуар розділений на дві частини плоскою перегородкою, що має квадратний отвір зі стороноюа,закритий кришкою (рис. 1.4). Тиск над рідиноюЖу лівій частині резервуара визначається показаннями манометраPM, тиск повітря у правій частині - показаннями мановакуумметра.Визначити величину та точку застосування результуючої сили тиску на кришку.
5. Куля діаметромDнаповнена рідиноюЖ.Рівень рідини в п'єзометрі, приєднаному до кулі, встановився на висотіНвід осі кулі. Визначити силу тиску на бічну половину внутрішньої поверхні кулі (рис. 1.5). Показати на кресленні вертикальну та горизонтальну складові, а також повну силу тиску.
6. Визначити силу тиску на конічну кришку горизонтальної циліндричної судини діаметромD, заповненого рідиноюЖ(рис. 1.6). Показ манометра в точці його приєднання –PM.Показати на кресленні вертикальну та горизонтальну складові, а також повну силу тиску.
7. При закінченні рідини з резервуару в атмосферу горизонтальною трубою діаметраdі довжиною2lрівень у п'езометрі, встановленому посередині довжини труби, дорівнюєh(рис. 1.7 ). Визначити витратуQі коефіцієнт гідравлічного тертя трубиl,якщо статичний напір у баку постійний і дорівнюєН. Побудувати п'єзометричну та напірну лінії. Опір входу в трубу знехтувати.
8. РідинаЖподається у відкритий верхній бак вертикальною трубою довжиноюlі діаметромdза рахунок тиску повітря в нижньому замкнутому резервуарі (рис. 1.8). Визначити тискPповітря, при якому витрата дорівнюватимеQ.Прийняти коефіцієнти опору вентиляxв=8,0; входу в трубуxвх=0,5; виходу в бакxвих=1,0. Еквівалентна шорсткість стінок трубиkЕ=0,2 мм.
9. Поршень діаметромDрухається рівномірно вниз у циліндрі, подаючи рідинуЖвідкритий резервуар із постійним рівнем (рис. 1.9). Діаметр трубопроводуd,його довжинаl. Коли поршень знаходиться нижче рівня рідини в резервуаріН=0,5 м, потрібна для його переміщення сила дорівнюєF.Визначити швидкість поршня і витрата рідини в трубопроводі . Побудувати напірну та п'єзометричну лінії для трубопроводу. Коефіцієнт гідравлічного тертя труби прийнятиl=0,03. Коефіцієнт опору входу трубуxвх=0,5. Коефіцієнт опору виходу резервуарxвых=1,0.
10. Визначити діаметр трубопроводу, яким подається рідинаЖз витратоюQз умови отримання в ньому максимально можливої швидкості при збереженні ламінарного режиму. Температура рідиниt=20°С.
11. При ламінарному режимі руху рідини горизонтальним трубопроводом діаметромd=30 смвитрата дорівнювалаQ,а падіння п'єзометричної висоти на ділянці даноїlсклалоН.Визначити кінематичний і динамічний коефіцієнти в'язкості рідини, що перекачується.
12. По трубопроводу діаметромdта довжиноюlрухається рідинаЖ(рис. 1.10). Чому дорівнює натискН,, при якому відбувається зміна ламінарного режиму турбулентним? Місцеві втрати натиску не враховувати. Температура рідиниt = 20 ° С.
Використання формули для втрат на тертя при ламінарному режимі (формула Пуазейля).
13. На поршень діаметромDдіє силаF(рис. 1.11). Визначити швидкість руху поршня, якщо в циліндрі знаходиться вода, діаметр отвору в поршніd,товщина поршняа.Силою тертя поршня об циліндр знехтувати, тиск рідини на верхнюплощину поршня не враховувати.
14. Визначити довжину трубиl, при якій витрата рідини з бака буде вдвічі меншою, ніж через отвір того ж діаметраd.Напір над отвором дорівнюєН.Коефіцієнт гідравлічного тертя у трубі прийнятиl = 0,025(рис. 1.12).
15. Визначити довжину трубиl, при якій випорожнення циліндричного бака діаметромDна глибинуНвідбуватиметься вдвічі повільніше, ніж через отвір того ж діаметра>d.Коефіцієнт гідравлічного тертя у трубі прийнятиl = 0,025(рис. 1.12).
У к а з а н і е. У формулі визначення часу випорожнення бака коефіцієнт витратиmвипускного пристрою визначається його конструкцією. Для труби
,
деx– сумарний коефіцієнт місцевих опорів.
16. Визначити діаметрdгоризонтального сталевого трубопроводу довжиноюl=20 м, необхідний для пропуску по ньому води в кількостіQ,якщо наявний напір дорівнюєН.Еквівалентна шорсткість стінок трубиk=0,15 мм.
У к а з а н і е. Для ряду значеньdі заданогоQвизначається ряд значень потрібного напоруHП. Потім будується графікНП=f(d)і по заданомуНвизначаєтьсяd.
17. З бакаА,в якому підтримується постійний рівень, вода протікає по циліндричному насадку діаметромdв бакВ,з якого зливається в атмосферу короткою трубою діаметромD,з краном (рис. 1.13). Визначити найбільше значення коефіцієнта опору кранаx, у якому витікання з насадка здійснюватиметься у повітря. Втрати на тертя у трубі не враховувати.
18. При раптовому розширенні трубопроводу швидкість рідини у трубі більшого діаметра дорівнює v. Відношення діаметрів трубD/d= 2 (рис. 1.14). ВизначитиН- різницю показань п'езометрів.
19. Горизонтальна труба служить для відведення рідиниЖу кількостіQз великого відкритого бака (рис. 1.15). Вільний кінець труби має кран.
Визначити ударне підвищення тиску трубі перед краном, якщо діаметр трубиd,довжинаl, товщина стінки d, матеріал стінки - сталь. Кран закривається заtзак за законом, що забезпечує лінійне зменшення швидкості рідини в трубі перед краном у функції часу.
20. Вода в кількостіQперекачується чавунною трубою діаметромd, довжиноюlз товщиною стінкиd. Вільний кінець труби має затвор. Визначити час закриття затвора за умови, щоб підвищення тиску в трубі внаслідок гідравлічного удару не перевищувалоDP=1 МПа. Як підвищиться тиск при миттєвому закритті затвора?
21. Визначити час закриття засувки, встановленої на вільному кінці сталевого водопроводу діаметромd,завдовжкиlз товщиною стінкиd, за умови, щоб максимальне підвищення тиску у водопроводі було втричі менше, ніж при миттєвому закритті засувки. Через скільки часу після миттєвого закриття засувки підвищення тиску пошириться до перерізу, що знаходиться на відстані 0,7 l від засувки?
Додатки до завдань варіанта 1
1. Питома вага g і щільність рідин r приt = 20° C.