Основы гидравлики и теплотехники - Физика и энергетика контрольная работа

Главная

Физика и энергетика
Основы гидравлики и теплотехники

Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Дано: Дt 0 =7 0 C, t = 10 -4 °С -1 ; w = 510 -10 Па -1
Коэффициенты объемного сжатия w и температурного расширения t определяются по формулам:
где W - изменение начального объема W н , соответствующее изменению давления на величину p или температуры на величину t ; W н - начальный объем, занимаемый жидкостью, до ее нагрева; W н1 - начальный объем, занимаемый жидкостью при атмосферном давлении после ее нагрева.
1. Силу избыточного гидростатического давления на 1 погонный метр длины стенки, предварительно построив эпюру гидростатического давления.
3. Запас устойчивости K подпорной стенки на опрокидывание.
4. Ширину стенки b 3 при запасе устойчивости K = 3.
1) Для построения эпюры гидростатического давления на стенку следует в точках А и В определить избыточное давление по формуле:
h - глубина погружения данной точки под уровень воды, м.
При построении эпюры гидростатического давления следует помнить, что давление всегда направленно перпендикулярно площадке, на которую оно действует.
В точке А h A =0, следовательно, по формуле (1) избыточное давление равно нулю р А =0
В точке В h В =h, следовательно, по формуле (1) избыточное давление равно нулю р B =1000•9,81•3,3=32373 Па=32,4 кПа
В масштабе в 1 см = 10 кПа строим эпюру гидростатического давления - треугольник.
Сила избыточного гидростатического давления на плоскую стенку вычисляется по формуле:
где p ц.т . - давление в центре тяжести смоченной поверхности, Па (Н/м 2 );
- площадь смоченной поверхности, м 2 , =h•1 п.м.
где h цт - расстояние от свободной поверхности жидкости до центра тяжести.
Точка приложения суммарной силы избыточного гидростатического давления называется центром давления. Положение центра давления определяется по формуле:
где L ц.д . - расстояние в плоской стенке от центра давления до свободного уровня жидкости, м; L ц.т . - расстояние в плоской стенке от центра тяжести стенки до свободного уровня жидкости, м; - площадь смоченной поверхности, м; J - момент инерции смоченной плоской площадки относительно горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести.
Удерживающий момент относительно точки О равен:
Вес стенки равен G=mg=склVg=скл b H 1 пм g
Запас устойчивости на опрокидывание равен отношению удерживающего момента сил относительно точки О к опрокидывающему моменту:
М=71,29/58,75=1,21, поскольку значение K получилось меньше трех, то определим ширину стенки b 3 , которая бы удовлетворяла запасу устойчивости K = 3.
Полученное значение округлить до 5 сантиметров в большую сторону, получим ширину стенки .
Дано: D=1,7 м, с=1000 кг/м 3 , Н=2 м
Определить величину и направление силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора
Суммарная сила избыточного гидростатического давления воды на цилиндрическую поверхность определяется по формуле:
где Р х - горизонтальная составляющая силы избыточного гидростатического давления, Н,
Р у - вертикальная составляющая силы избыточного гидростатического давления, Н.
Где h цт - расстояние по вертикали от центра тяжести вертикальной цилиндрической поверхности до уровня воды, м,
- площадь вертикальной проекции цилиндрической поверхности, м 2 .
Вертикальная составляющая силы избыточного гидростатического давления определяется по формуле:
Где W - объем тела давления, м 3 . Вертикальная составляющая силы давления равна весу жидкости в объеме тела давления. Для нахождения тела давления цилиндрической поверхности разделим ее на 2 части: АВ и ВС, причем тело давления для поверхности АВ будет положительным, для ВС - отрицательным. Результирующий объем тела давления на всю цилиндрическую поверхность АВС и его знак находятся путем алгебраического суммирования тел давления на криволинейные поверхности АВ и ВС. Тело давления на рис.3. заштриховано.
По формуле (5) равнодействующая силы давления:
Сила избыточного гидростатического давления направлена по радиусу к центру цилиндрической поверхности под углом ц к вертикали:
Положение центра давления определяется по формуле:
Дано: рис.5, k э = 0,1 мм, Q=3,5 л/с, d 1 =75 мм=0,075 м, d 2 =50 мм=0,05 м, d 3 =40 мм=0,04 м, l 1 =6 м, l 2 =2 м, l 1 =1 м, t=30 0 C
1. Определить скорости движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода.
2. Установить величину напора Н в резервуаре.
3. Построить напорную и пьезометрическую линии, с соблюдением масштаба.
Составим уравнение Д. Бернулли в общем виде для сечения 0-0 (на свободной поверхности жидкости в резервуаре) и сечения 3-3 (на выходе потока из трубы), за плоскость сравнения принимаем ось трубопровода:
где z 0 , z 3 - расстояние от центров тяжести сечений 0 и 3 до произвольно выбранной горизонтальной плоскости сравнения; z 0 -z 3 =H,
p 0 , p 3 - давление в центрах тяжести живых сечений 0 и 3, р 0 =р 3 =р ат ;
v 0 , v 3 - средняя скорость движения жидкости в живых сечениях 0 и 3;
0 , 3 - коэффициент кинетической энергии (коэффициент Кориолиса) - поправочный коэффициент, представляющий собой безразмерную величину, равную отношению истинной кинетической энергии потока в рассматриваемом сечении к кинетической энергии, подсчитанной по средней скорости.
Скоростным напором в сечении 0-0 пренебрегаем
Для ламинарного режима движения = 2, а для турбулентного можно принять равным 1;
h 0-3 - потери напора на преодоление сил сопротивления при движении потока от сечения 1 до сечения 2; = 1000 кг/м 3 ; g = 9,81 м/с 2 .
Определим скорости движения воды на каждом участке.
Определим режим движения жидкости на каждом участке.
где н - коэффициент кинематической вязкости, для воды при t=30 0 C по приложению 1 =0,009 cм 2 /c=0,009•10 -4 м 2 /c
Режим течения жидкости на всех участках турбулентный, потому коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Альтшуля:
где k э - эквивалентная шероховатость стенки трубы.
Потери напора равны сумме потерь по длине и местных потерь:
Потери напора по длине определяем по формуле Дарси:
1. Потери напора в местных сопротивлениях вычисляют по формуле Вейсбаха:
где V - средняя скорость за данным местным сопротивлением; - безразмерный коэффициент местного сопротивления определяется по справочнику.
Найдем потери напора во внезапном сужении.
При вычислении потери напора на вход в трубу коэффициент местного сопротивления вх равен 0,5.
Н=0,40+0,06+0,16+0,26+0,05+0,10+0,02=1,05 м
Строится напорная линия. Напорная линия показывает, как изменяется полный напор: (полная удельная энергия) по длине потока. Значения Н откладываются вертикально вверх от осевой линии трубопровода.
При построении напорной линии нужно вертикалями выделить расчетные участки. Таких участков в данной задаче будет три. Далее в произвольно выбранном вертикальном масштабе откладывается от осевой линии величина найденного уровня жидкости в резервуаре Н . Проводя по этому уровню горизонтальную линию, получаем линию исходного (первоначального) напора. От уровня жидкости в резервуаре по вертикали, отвечающей сечению при входе жидкости в трубопровод, откладывается в масштабе вниз отрезок, равный потере напора при входе жидкости в трубу (потеря напора в местном сопротивлении h вх ). На участке L 1 имеет место потеря напора по длине трубопровода h L 1 . Для получения точки, принадлежащей напорной линии в конце участка L 1 , нужно от линии полного напора после входа жидкости в трубу отложить по вертикали в конце участка L 1 вниз в масштабе отрезок, соответствующий потере напора на этом участке h L 1 . Затем от точки полного напора в конце участка L 1 откладывается в масштабе отрезок, соответствующий потере напора в местном сопротивлении (внезапное расширение h вр ), и так до конца трубопровода. Соединяя точки полного напора в каждом сечении, получим напорную линию. Пьезометрическая линия показывает, как изменяется пьезометрический напор (удельная потенциальная энергия), по длине потока. Удельная потенциальная энергия меньше полной удельной энергии на величину удельной кинетической энергии v 2 / ( 2 g ). Поэтому, чтобы построить пьезометрическую линию, нужно вычислить на каждом участке величину v 2 / ( 2 g ) в начале и в конце каждого участка и соединяя полученные точки, строим пьезометрическую линию.
Нижняя (красная) - пьезометрическая
Горизонтальный масштаб: в 1 см - 1,25 м
Вертикальный масштаб: в 1 см - 0,2 м
Дано: d=200 мм=0,2 м, L=200 м, L вс =20 м, d вс =200 мм=0,02 м, Q=47,1 л/с=0,0471 м 3 /с, Н=2,2 м
1. Давление при входе в насос (показание вакуумметра в сечении 2 _2), выраженное в метрах водяного столба.
2. Как изменится величина вакуума в этом сечении, если воду в колодец подавать по двум трубам одинакового диаметра d ?
Для определения искомой величины вакуума при входе в насос (сечение 2-2) -необходимо знать высоту расположения оси насоса над уровнем воды в водоприемном колодце. Эта высота складывается из суммы высот H + z . Поскольку величина Н задана, необходимо определить перепад уровней воды в реке и водоприемном колодце z .
Величина z при заданных длине и диаметре самотечной линии зависит от расхода Q и определяется из уравнения Бернулли, составленного для сечений О-О и 1-1 (рис. 9):
Принимая за горизонтальную плоскость сравнения сечение 1-1 и считая v 0 = 0 и v 1 = 0, а также учитывая, что давления в сечениях О-О и 1-1 равны атмосферному ( р о = p a т и р 1 = p a т ), имеем расчетный вид уравнения:
Таким образом перепад уровней воды в бассейне и водоприемном колодце равен сумме потерь напора при движении воды по самотечной линии. Она состоит из потерь напора по длине и в местных сопротивлениях
Скорость в самотечном трубопроводе:
Определим местные потери по формуле (13)
К местным сопротивлениям относятся вход в трубопровод и выход из него. При определении потерь напора в этих сопротивлениях коэффициент местного сопротивления входа следует принять вх = 3, а выхода вых = 1.
Принимаем кинематический коэффициент вязкости = 0,01х10 -4 м 2 /с, тогда по формуле (8) число Рейнольдса:
Принимаем эквивалентную шероховатость стенок труб k э = 1 мм
Коэффициент гидравлического трения по формуле (12):
Потерю напора по длине найдем по формуле Дарси:
Тогда из (15) перепад давлений z=0,46+3,33=3,79 м
Искомая величина вакуума при входе в насос определяется из уравнения Бернулли, составленного для сечений 1-1 и 2 - 2, при этом за горизонтальную плоскость сравнения берем сечение 1 - 1 :
Потери напора равны сумме потерь по длине и местных потерь.
Коэффициент местного сопротивления приемного клапана с сеткой по прил. 3 равен сет =5,2, колена кол = 0,2.
При движении воды по двум самотечным трубам одинакового диаметра новое значение вакуума в сечении 2-2 определяется из расчета прохождения по одной трубе расхода Q 1 = Q / 2=0,02355 м 3 /с
Скорость в самотечном трубопроводе:
Определим местные потери по формуле (13)
Коэффициент гидравлического трения по формуле (12):
Потерю напора по длине найдем по формуле Дарси:
Тогда из (15) перепад давлений z=0,12+0,86=0,98 м
Вакуум уменьшится в 63,3:12,6=5 раз.
Дано: d 1 =4,5 см, d 2 =3,5 см, Н 1 =1,5 м, h 1 =1 м, h 2 =0,5 м
2. Перепад уровней воды в отсеках h .
а) свободное истечение, б) истечение под уровень
Учитывая равенство расходов из отверстия и насадки, определяем
(h 2 + H 2 )=0,5+2,35=2,85м h 1 =1м, следовательно, отверстие затоплено, выполним пересчет, считая истечение из отверстия затопленным. В этом случае:
(h 2 + H 2 )=0,5+1,22=1,72м > h 1 =0,5 м и определяем искомый расход
h = (h 1 + H 1 ) - (h 2 + H 2 )=(1+1,5)-(0,5+1,22)=0,78 м
Дано: Q=60 л/с=0,06 м 3 /с, L=0,75 км=750 м, z=3 м, Н св =12 м, трубы чугунные, hм=0,1h l
Диаметр трубопровода назначается по таблице предельных расходов, представленной в прил. 4.
Для Q=60 л/с и чугунных труб назначаем d=250 мм
Необходимая высота водонапорной башни определяется из уравнения
где h w - потеря напора на участке трубопровода от точки А до точки В, которая складывается из потери напора по длине и потери напора в местных сопротивлениях:
где S 0 - удельное сопротивление трубы; K - расходная характеристика (модуль расхода) трубы.
Следовательно, поправка на неквадратичность не нужна.
По приложению 5 удельное сопротивление трубы, работающей в квадратичной области сопротивления при d=250 мм:
Тогда по формуле (21) высота башни:
Нб=7,51+12-3=16,51 м, округляем до Нб=17 м
Величина свободного напора в конечной точке сети при расходе, равном половине расчетного, определяется по формуле:
где - потеря напора в сети при расходе Q 1 .
Нужна поправка на неквадратичность ,
k 1 - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичнoсть, по прил. 6 k 1 =1,112
Дано: L 1-2 =600 м, L 2-3 =100 м, L 3-4 =0,5 км=500 м, L 2-5 =0,7 км=700 м, Q 2 =11 л/с=0,011 м 3 /с, Q 3 =9 л/с=0,009 м 3 /с, Q 4 =7 л/с=0,007 м 3 /с, Q 5 =16 л/с=0,016 м 3 /с, q 3-4 =0,01 л/с м, q 2-5 =0,02 л/с м, Нсв=15 м
1. Определить расчетные расходы воды на каждом участке.
2. Установить диаметры труб на магистральном направлении по предельным расходам.
3. Определить необходимую высоту водонапорной башни.
4. Определить диаметр ответвления от магистрали.
5.Вычислить фактические значения свободных напоров в точках водоотбора.
1. Определим путевые расходы Q n 3-4 , Q n 2-5 по формуле
где q - заданный удельный путевой расход на участке; L - длина участка.
Q n 3-4 = q 3-4 • L 3-4 =0,01•500=5 л/с
Q n 2-5 = q 2-5 • L 2-5 =0,02•700=14 л/с
2. Установим расчетные расходы воды для каждого участка сети, руководствуясь тем, что расчетный расход на участке равен сумме узловых расходов, расположенных за данным участком (по направлению движения воды). При этом равномерно распределенные путевые расходы заменяются сосредоточенными поровну в прилегающих узлах.
Q 1-2 =Q 3 +Q 4 +Q 2 +Q 5 +Q n 3-4 =9+7+11+16+5=48 л/с
Q 2-5 = Q 5 +0,5Q n 2-5 =16+7=23 л/с
3. Наметим основную магистраль трубопровода от водонапорной башни до самой удаленной точкой водопотребления 1-2-5.
4. Наметим диаметры чугунных труб основной магистрали по величинам предельных расходов, пользуясь прил. 4:
4. Определим потери напора на участках магистрали.
Нужна поправка на неквадратичность ,
k 1 - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичнoсть, по прил. 6 k 1 =1,032
Поправка на неквадратичность не нужна.
6. Вычислим высоту водонапорной башни по формуле
где H св - свободный напор в конечной точке магистрали; h сумма потерь напора на участках магистрали от башни до конечной точки.
Полученное значение H б округляем до Нб=33 м.
Определить напор воды в начале ответвления от магистрали (в точке 2) по формуле
где h 1-2 - потеря напора на участке магистрали от башни до ответвления.
Средний гидравлический уклон для ответвления определяем по формуле
где H св - требуемый свободный напор в конечной точке ответвления; L отв - длина ответвления (длина участка 2-4).
Диаметр трубы выбирается по расходной характеристике
соответствующей среднему гидравлическому уклону ответвления.
Пользуясь прил. 5 и полученной величиной K по большему ближайшему табличному значению K выбираем диаметр ответвления d 2-3 =150 мм
Пользуясь прил. 5 и полученной величиной K по большему ближайшему табличному значению K выбираем диаметр ответвления d 3-4 =125 мм
Определим потери напора на участках ответвления.
Нужна поправка на неквадратичность ,
k 1 - поправочный коэффициент, учитывающий неквадратичнoсть, по прил. 6 k 1 =1,003
10. Вычислим фактические значения свободных напоров в точках водоотбора по формуле
где Н i - напор в конечной точке i -го участка; H i-1 -напор в начальной точке i -1 -го участка; i - фактический гидравлический уклон для рассматриваемого участка; S 0 - удельное сопротивление рассматриваемого участка, определяемое с помощью прил. 5 и 6.
Н 3 =Н 2 -h 2-3 =29,39-1,64=27,75 м
Н 5 =Н 2 -h 2-5 =29,39-13,74=15,65 м
1.Лапшев Н.Н. Основы гидравлики и теплотехники : учебник для студ. учреждений высш. проф. образования / Н. Н. Лапшев, Ю. Н. Леонтьева. -- М. : Издательский центр «Академия», 2012. -- 400 с.
2.Чугаев Р.Р.Гидравлика: Учебник для вузов. 5-е изд., репринтное. - М.: ООО «БАСТЕТ», 2008. - 672 с.: ил.
3.Штеренлихт Д.В. Гидравлика. - М.: Колос, 2006, - 656 с. ил..
4.Лапшев Н.Н. Гидравлика. - М.: Академия, 2007. - 295 с.
5.Ртищева А.С. Теоретические основы гидравлики и теплотехники. Учебное пособие. - Ульяновск, УлГТУ, 2007. - 171 c.
6.Брюханов О.Н. Основы гидравлики и теплотехники.- М.: Академия, 2008.
7.Акимов О.В., Козак Л.В., Акимова Ю.М. Гидравлика: учеб. пособ. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008 - 94 с.: ил.
8.Акимов О.В., Козак Л.В., Акимова Ю.М. Гидравлика: метод. Указания по выполнению лабораторных работ. Часть 2. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009 - 27 с.: ил.
9.Акимов О.В., Акимова Ю.М. Гидравлика. Примеры расчета: учеб. пособ. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2009 - 75 с.: ил.
10.Акимов О.В., Козак Л.В., Акимова Ю.М, Бирзуль А.Н. Гидравлика: сб. лабораторных работ. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008 - 83 с.: ил.
11.Козак Л.В., Ромм К.М., Акимов О.В. Гидравлика. Гидростатика: Сборник типовых задач. В 3-х частях. - Части 1 и 2. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2001
12.Козак Л.В., Бирзуль А.Н. Гидравлика. Гидродинамика: сб. типовых задач. - Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2008 - 74 с.: ил.
Определение абсолютного и избыточного гидростатического давления воды на определенной глубине от поршня, максимальной глубины воды в водонапорном баке, силы избыточного гидростатического давления на заслонку, предельной высоты центробежного насоса. контрольная работа [195,9 K], добавлен 26.06.2012
Определение плотности бензина при заданных данных без учета капиллярного эффекта. Расчет давления жидкости, необходимого для преодоления усилия, направленного вдоль штока. Вычисление скорости движения воды в трубе. Определение потерей давления в фильтре. контрольная работа [358,4 K], добавлен 09.12.2014
Понятия и устройства измерения абсолютного и избыточного давления, вакуума. Определение силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения. Уравнение неразрывности для потока. контрольная работа [472,2 K], добавлен 08.07.2011
Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу. контрольная работа [11,4 M], добавлен 26.10.2011
Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих. презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013
Расчет характеристик установившегося прямолинейно-параллельного фильтрационного потока несжимаемой жидкости. Определение средневзвешенного пластового давления жидкости. Построение депрессионной кривой давления. Определение коэффициента продуктивности. контрольная работа [548,3 K], добавлен 26.05.2015
Определение расчетных выходных параметров гидропривода. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса. Определение диаметров трубопроводов, потерь давления в гидросистеме, внутренних утечек рабочей жидкости, расчёт времени рабочего цикла. курсовая работа [73,4 K], добавлен 04.06.2016
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Основы гидравлики и теплотехники контрольная работа. Физика и энергетика.
Доклад по теме Религиозная философия (Владимир Соловьев)
Дипломная работа по теме Организация индивидуализированного обучения устно-речевому аспекту английского языка в 7 классе средней общеобразовательной школы
Реферат: Совершенствование управления на предприятиях АПК
Лабораторная работа: Разработка операционного бюджета предприятия
Реферат: Проектирование автомобильных дорог. Скачать бесплатно и без регистрации
Инерция Сочинение В Моей Жизни
Реферат по теме Использование программы Word
Контрольная работа по теме Деревянные конструкции
Дипломная работа по теме Взаимосвязь тревожности со стилем поведения в конфликтных ситуациях
Эссе Критики
Реферат: Философия Плотина и становление патристического богословия. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Был ли Маркс утопистом?
Написать Текст Эссе
Стоит Ли Меняться Ради Любви Сочинение Олеся
Реферат по теме Политология в современном общественном мире
Реферат: True Love Or Infatuation Essay Research Paper
Эссе Золотое Сердце
Массовая Культура И Ее Признаки Реферат
Контрольная работа: Облік документів, що зберігаються в архіві підприємства
Культура Народов Севера Реферат
Оценка деятельности грузового транспорта общего пользования - Транспорт курсовая работа
Технология изготовления втулки - Производство и технологии курсовая работа
Географические особенности реки Нил - География и экономическая география реферат