Каталог

Помощь

Корзина

Гидравлика. Вариант 5

Оригинальный документ?

СОДЕРЖАНИЕ

Задание № 18

1.1. Гидростатическое давление и его свойства.

1.2. Основное уравнение гидростатики и его физический смысл.

1.3. Задача: Определить абсолютное и манометрическое гидростатическое давление  в точке А, погруженной в ртуть на глубину hА, и высоту столба жидкости в пьезометре (пьезометрическую высоту), установленном в точке А, при абсолютном гидростатическом давления   на   поверхности   ртути   р0   и   удельном   весе   этой   жидкости  γ = 13600 кгм3. р0 = 23 кПа; γ = 13600 кгм3; hА  = 2,0 м.

1.3. Задача Определить абсолютное и манометрическое гидростатическое давление в точке А, погруженной в ртуть на глубину

Задание № 211

2.1. Что понимают под пьезометрической высотой и пьезометрическим напором, вакуумметрической высотой?

2.2. Приборы для измерения давления и вакуума.

2.3. Задача:  В U-образный сосуд налиты ртуть и вода. Линия раздела жидкостей расположена ниже свободной поверхности ртути на hрт. Определить разность уровней h в обеих частях сосуда. hрm  = 9,0 см; ρрm = 13546 кг/м3; ρв  =  1000 кг/м3 

2.3. Задача В U-образный сосуд налиты ртуть и вода. Линия раздела жидкостей расположена ниже свободной поверхности

Задание № 313

3.1. Как  определяются  сила  и  центр  гидростатического  давления  на плоские поверхности?

3.2. Что называется эпюрой давления, и каковы принципы построения эпюр давления?

3.3.  Как определяется сила давления на криволинейные поверхности?

3.4. Задача: Определить силу гидростатического давления воды на квадратный щит со стороной d, закрывающий отверстие в наклонной плоской стенке, а также глубину погружения центра давления h0 . Удельный вес воды γ = 1000 кг/м3, α = 45ºγ = 1000 кг/м3; α = 45 º; d = 0,2 м; a = 3 м; Ра = 101,3 кПа

3.4. Задача Определить силу гидростатического давления воды на квадратный щит со стороной d, закрывающий отверстие в    

Задание № 417

4.1. Режимы движения жидкости и их принципиальное отличие.

4.2. Как изменяется коэффициент трения в трубах в зависимости от числа Рейнольдса?


4.3. Задача: Для сохранения пожарных запасов воды в запасных резервуарах водопровода предложено всасывающую линию хозяйственных насосов оборудовать воздушной трубкой небольшого диаметра. Верхний срез трубки находится на уровне пожарного запаса в резервуаре. Полагали, что при снижении уровня воды до пожарного запаса (сечение 1-1) воздух вследствие вакуума в сечении 2-2 проникнет через трубку во всасывающую трубу хозяйственных насосов, произойдет срыв работы насоса, и забор воды прекратится. Определить, сохранится ли пожарный объем воды, если уровень воды находится   на   высоте  h  выше  оси  всасывающей  трубы   (0-0).  Диаметр всасывающей трубы d. расход воды Q, всасывающая труба оборудована сеткой с обратным клапаном (ζ = 6,0) и имеет колено (ζ = 0,5). h = 3,6 м; d = 250 мм; Q = 60 л/с; ζкл = 6,0; ζкол = 0,5

4.3. Задача Для сохранения пожарных запасов воды в запасных резервуарах водопровода предложено всасывающую линию хозяйственных насосов

Задание № 519

5.1. Сущность    кавитационных    явлений,    причины    возникновения кавитации.

5.2. Как    влияет   температура    перекачиваемой    жидкости,    высота всасывания на процесс забора воды?


5.3. Задача: Определить высоту расположения оси центробежного насоса Z над уровнем воды в водоисточнике, если подача насоса Q, диаметр всасывающей трубы d, потери напора во всасывающей трубе составляют 1,45м. вод. ст., вакуум, создаваемый насосом Pвакd = 250 мм; Q = 55 л/с; Pвак =7 •104 Па

5.3. Задача Определить высоту расположения оси центробежного насоса Z над уровнем воды в водоисточнике, если подача

 

Задание № 622

6.1 Каков   физический   смысл   уравнения   Бернулли   для   идеальной   и реальной   жидкости?   Что   такое   пьезометрический,   скоростной и гидродинамический напоры и как они измеряются?

6.2. Расчет каких аппаратов пожарной техники основан на использовании уравнения Бернулли?

6.3. Чем обусловливается низкий коэффициент полезного действия водоструйного насоса? Перечислите положительные качества водоструйных насосов.


6.4. Задача: Вода в количестве Qp подается в эжектор  центробежным насосом, создающим давление перед соплом Р1. Размеры эжектора следующие: диаметр подводящей трубы d1 = 70мм, диаметр сопла d2 = 20 мм. Вода из напорной линии установки изливается в атмосферу. Можно ли данным эжектором поднять воду из резервуара, расположенного на  высоте Н = 4,5 м   ниже  оси   эжектора?  Плотность воды ρ = 103 кг/м3, атмосферное давление Рат = 9, 81  · 104 Па. Qp= 6,4 л/с; Р1 = 80 • 104 Па; d1 = 70 мм; d2 = 20 мм; Н = 4,5 м; Ρ = 103 кг/м3; Рат 9,81 • 104 Па

6.4. Задача Вода в количестве Qp подается в эжектор центробежным насосом, создающим давление перед соплом Р1.

Задание № 725

7.1. Какова роль насадков пожарных стволов?

7.2. Почему пропускная способность насадка больше пропускной способности отверстия, равного с ним сечения?

7.3. Задача: Определить давление р1 в сечении 1-1 горизонтально расположенного сопла гидромонитора, необходимое для придания скорости воде в выходном сечении 2-2, V2, если скорость движения воды в сечении 1-1 V1. V1 = 3,2 мс; V2 = 39 мс

7.3. Задача Определить давление р1 в сечении 1-1 горизонтально расположенного сопла гидромонитора, необходимое для придания скорости

Задание № 827

8.1. Какие физические свойства жидкости и характеристики потока влияют на режим движения жидкости?

8.2. Какова структура потока  при ламинарном и турбулентном движении жидкости в круглой трубе? Как влияет температура жидкости на величину критической скорости, при которой происходит смена режимов движения?

8.3. Что вызывает потери напора в потоках реальной жидкости? Какие виды потерь напора вам известны и как они рассчитываются?

8.4. Задача: Определить диаметр  d суженой части горизонтального трубопровода, при котором вода поднимается на высоту h = 3,5 м при расходе Q, диаметре расширенной части D. Q = 8,0 л/с; D = 130 мм; h = 3,5 м; Р2 = Ра = 9,81• 104 Па

8.4. Задача Определить диаметр d суженой части горизонтального трубопровода, при котором вода поднимается на высоту h

Задание № 929

9.1. Объясните причину образования вакуума при истечении жидкости через цилиндрический насадок.

9.2. Упрощенные формулы для определения расходов из пожарных стволов и напора перед насадком. Раскройте физический смысл величин, входящих в эти формулы.

9.3. Задача: В верхний сосуд  поступает вода с расходом Q, которая затем перетекает через малое отверстие в дне диаметром d1, в нижний сосуд, имеющий также малое отверстие в дне диаметром d2. Определить: а) напоры Н1, и Н2, в обоих сосудах; б) при каком диаметре d2 напор Н2 будет вдвое меньше, чем Н1. d1 = 21 мм; d2 = 26 мм; Q = 0,35 л/с

Задание № 10……………………………………………………………..31

10.1. Как связаны между собой коэффициенты сопротивления, сжатия, скорости и расхода?

10.2. Как неполнота и несовершенство сжатия влияют на коэффициент расхода?

10.3. Задача: Цилиндрический резервуар диаметром D, заполненный спиртом, оборудован аварийным сливом в виде трубы диаметром d, длиной l, с задвижкой. Определить время опорожнения резервуара, если начальный уровень спирта в резервуаре равен Н. Значения коэффициентов местных сопротивлений: входа ζвхода = 0,5; задвижки  ζзадвижки = 1,4; коэффициент λ= 0,03. Возможно ли уменьшение времени опорожнения резервуара? Предложите свои варианты. D = 2,2 м; d = 125 мм; Н = 2 м; l = 40 м; ζвхода = 0,5; ζзадвижки = 1,4; λ= 0,03

Задание № 11……………………………………………………………..33

11.1. Каковы причины возникновения гидравлического удара?

11.2.  Как рассчитать величину давления в трубопроводе при этом явлении?

11.3. Приведите примеры возникновения гидравлического удара при эксплуатации пожарной техники. Как можно уменьшить или предотвратить повышение давления?

11.4. Задача: Определить повышение давления ΔР в стальном трубопроводе длинной L , диаметром d и толщиной стенок δ при гидравлическом ударе, если расход воды Q, модули упругости материала стенки трубы Е = 2 •1011 Па и воды Е0 = 2•109 Па. Время закрытия задвижки на трубопроводе τз.

L = 650 м; d = 0,15 м; δ = 2,8 мм; Q = 55 л/с; τз = 3 с.

Задание № 12……………………………………………………………..35

12.1. Классификация струй, применяемых в пожарном деле.

12.2. Способы получения распылённых струй.

12.3. Задача: Вода к месту пожара подается АН-40 (130)64 по рукавной системе, состоящей из магистральной линии длиной lм диаметром и трем рабочим линиям длиной lР, диаметром dp через стволы с dн = 13 мм. Рукава прорезиненные, стволы подняты на уровень второго этажа. Определить, обеспечит ли АН работу данной насосно-рукавной системы, если требуется получить струи с длиной компактной части струи не менее 17 м. АН-40(130)64; lм = 60 м; dм = 77 мм; lР = 20  м

12.3. Задача Вода к месту пожара подается АН-40 (130)64 по рукавной системе, состоящей из магистральной линии

Задание № 13……………………………………………………………..37

13.1.  Что вызывает потери напора в потоках реальной жидкости? Какие виды потерь напора вам известны и как они рассчитываются?

13.2. Какие способы перекачки воды автонасосами вам известны? Почему при работе автонасосов в перекачку необходимо следить за тем, чтобы во всасывающих патрубках  насосов давление не превышало допустимой величины?

13.3. Как определяется расстояние между соседними пожарными автомобилями в случае перекачки?


13.4. Задача: Требуется осуществить перекачку воды с расходом Q на расстояние L с помощью автонасоса АНР-40 по двум непрорезиненным рукавным линиям диаметром 77 мм. Превышение головного автонасоса над водоисточником z. Определить количество насосов перекачки и расстояние между ними. Что можно предпринять, чтобы уменьшить число насосов участвующих в перекачке и тем самым увеличить расстояние между ними? Q= 15 л/с; L =1400 м; Sр = 0,03; Z = 6 м

13.4. Задача Требуется осуществить перекачку воды с расходом Q на расстояние L с помощью автонасоса АНР-40

Задание № 14……………………………………………………………..40

14.1. Схемы подачи воды на пожар ручными стволами.

14.2. Методика определения напора пожарного насоса для подачи требуемого расхода воды по заданной рукавной схеме.

14.3. Задача: Определить время заполнения пожарного водоема объемом W. Схема заполнения водоема показана на рисунке 13. Истечение воды из рукавов свободное (пожарные стволы отсутствуют), высота подъема стволов Z. Подумайте, каким образом можно ускорить заполнение водоема? W = 100 м3; z = 4 м; d1 = 66 мм; d2 = 77 мм; n = 20 шт.

14.3. Задача Определить время заполнения пожарного водоема объемом W. Схема заполнения водоема показана на унке 13.

Задание № 15……………………………………………………………..42

15.1.  Расчет насосно-рукавных систем при параллельной работе автонасосов на лафетные стволы.

15.2. Задача: Определить количество рукавов каждой линии n, диаметром d, если из лафетного ствола с диаметром dн необходимо получить струю с радиусом компактной части струи Rк. Напор на насосе пожарного автомобиля АНР-40(130) Нн =90 м, высота подъёма ствола z, рукава прорезиненные. dр = 77 мм; dн = 32 мм; z = 6 м; Rк = 23 м

15.2. Задача Определить количество рукавов каждой линии n, диаметром d, если из лафетного ствола с диаметром

Список литературы……………………………………………………..44

 

Задание № 1:

 

1.1. Гидростатическое давление и его свойства.

Основным понятием гидростатики является понятие гидростатического давления в данной точке покоящейся жидкости. Это давление принято обозначать буквой  «р» и для краткости именовать «гидростатическим давлением».

Гидростатическим давлением «р» в данной точке называют предел отношения силы давления, действующий на элементарную площадку, при стремлении этой площадки к нулю.

                                      р = lim (Р/ω);

                                                              ω→0

Сила Р, действующая на всю рассматриваемую площадь «S», называется силой гидростатического давления (или суммарным гидростатическим давле­нием).      

За единицу давления в системе СИ принято равномерно распределенное давление, при котором на площадь в 1м2 перпендикулярно действует сила 1 Н; эта единица называется паскалем (Па). На практике широко используется внесистемная единица – техническая атмосфера (ат), равная 0,1 МПа.

Гидростатическое давление обладают двумя свойствами:

Первое свойство. Гидростатическое давление всегда направлено по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует.

Следовательно, единственно    возможным    является направление гидростатического     давления   по    нормали внутрь    рассматриваемого     объема    жидкости,    т. е. гидростатическое давление    представляет собой напряжение   сжатия.

Второе свойство. Гидростатическое давление в любой точке жидкости действует одинаково по всем направлениям, т. е. не зависит от угла наклона площадки, на которую оно действует.

Движение жидкости в трубке называется ламинарным (слоистым), если поток устойчиво движется в трубке несмешивающимися струйками или слоями. С увеличением скорости потока выше определённого значения  течение жидкости в трубке скачкообразно меняет свой характер. При этом окрашенная струйка теряет форму прямой нити и принимает волнообразные очертания и, наконец, полностью размывается. Движение становится беспорядочным и поток всё время перемешивается, такое движение называется турбулентным (беспорядочным). 

 

4.2. Как изменяется коэффициент трения в трубах в зависимости от числа Рейнольдса?

Рейнольдсом было установлено, что критерием течения жидкости является безразмерный параметр, представляющий собой отношение произведения скорости потока V и диаметра трубы d к кинематической вязкости жидкости v . Этот критерий режима течения жидкости называется  числом Рейнольдса (Re).           Re = V d / v.

Существует некоторое значение числа Рейнольдса Re, которые называют критическим и обозначают ReKp.

Критическое значение числа Рейнольдса ReKp является экспериментально определяемой константой, зависящей от сечения и длины трубы, от шероховатости ее поверхности и т. п. Так например, для длинных круглых труб нормальной шероховатости ReKp = 2320.

Следует отметить, что переход от одного режима течения к другому происходит в очень узком диапазоне изменения числа Re. При турбулентном режиме течения с числом Re, очень близким к ReKp (в длинном трубопроводе), возможно затухание турбулентности и переход к ламинарному течению без снижения числа Re. Однако при числах Рейнольдса, значительно больших Reкр наступает так называемая развитая турбулентность, с которой обычно приходится  иметь дело на практике.

 

Список литературы:

1. А.А. Качалов, Противопожарное водоснабжение. М. Стройиздат, 1985 г.

2. И.И. Куколевский, Задачник по гидравлике. Лен. Госэнергоиздат 1960 г.

3. О.В. Черник, Основы гидравлики. М.  Высшая школа. 1969 г.