Учебно-методическое пособие Нижний Новгород




НазваниеУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
страница4/11
Дата публикации20.06.2013
Размер0.94 Mb.
ТипУчебно-методическое пособие
www.lit-yaz.ru > Право > Учебно-методическое пособие
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Задачи
Задача 3.1. Определить силу гидростатического давления и центр давления воды на прямоугольный затвор шириной b = 1,2 м, закрывающий вход в прямоугольную трубу, высота которой h = 0,8 м. Глубина жидкости в резервуаре H = 3,5 м, а = 0,5 м.
Задача 3.2. Определить силу гидростатического давления жидкости на круглую крышку колодца диаметром D = 1,2 м. Относительная плотность жидкости δ = 1,25, глубины H1 = 4,5 м, H2 = 1,0 м.

Задача 3.3. Определить силу и центр давления воды на стенку шириной b = 15 м, глубина воды h = 3 м.

Задача 3.4. Определить равнодействующую силу и центр давления воды на наклонную прямоугольную стенку шириной b = 10 м, если глубина воды Н1 = 6 м, Н2 = 2 м, а угол наклона стенки α = 60°.

Задача 3.5. Прямоугольное отверстие высотой h = 0,4 м и шириной b = 1 м в вертикальной стенке открытого резервуара с водой закрыто щитом. Определить силу и центр давления воды на щит, если Н = 1,3 м.

Задача 3.6. Определить равнодействующую силу и центр давления воды на прямоугольную стенку шириной b = 10 м, если глубина воды Н1=5 м, Н2=3 м.



Задача 3.7. В вертикальной стенке имеется отверстие, перекрываемое щитом в виде равностороннего треугольника, сторона которого b = 1,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 2,3 м.



Задача 3.8. В вертикальной стенке имеется отверстие, перекрываемое щитом в форме эллипса с размерами а = 1,5 м, b = 2,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 0,3 м.



Задача 3.9. В боковой вертикальной стенке резервуара имеется отверстие, которое перекрывается равносторонним треугольным щитом со стороной b = 1,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 2,3 м, избыточное давление в резервуаре р0изб = 5 кПа.

Задача 3.10. В боковой вертикальной стенке резервуара имеется отверстие, которое перекрывается щитом в форме эллипса с размерами а = 1,5 м, b = 2,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 3,2 м, вакуумметрическое давление в резервуаре р0вак = 10 кПа.

Задача 3.11. Цилиндрический резервуар для хранения мазута диаметром D = 4 м имеем полусферическую крышку и сообщается с атмосферой через трубу диаметром d = 0,2 м. Определить вертикальную составляющую силы гидростатического давления мазута на крышку, если Н1 = 4 м, Н2 = 8 м, а плотность мазута ρ = 890 кг/м3.

Задача 3.12. Построить тело давления и определить силу, открывающую полусферическую крышку диаметром d = 1 м, Н = 2 м.

Задача 3.13. Построить тело давления и определить силу, прижимающую коническую крышку диаметром d = 1,2 м к основанию резервуара. Резервуар заполнен водой, глубина воды Н = 3 м, высота крышки h = 1 м.



Задача 3.14. Определить величину и направление силы давления воды на боковую поверхность цилиндрического затвора диаметром d = 1,6 м и длиной l = 4 м. Глубина воды Н = 3 м.



Задача 3.15. Построить тело давления и определить величину и направление силы гидростатического давления жидкости с относительной плотностью δ = 1,25 на затвор. Затвор является частью цилиндра радиусом R = 2,6 м, глубина жидкости в резервуаре Н = 3,8 м.

Задача 3.16. На щите, наклоненном к горизонту на угол α = 60°, имеется отверстие, которое перекрывается круглой крышкой диаметром d = 0,8 м. Определить силу гидростатического давления и центр давления воды на крышку люка, а = 1,0 м.

Задача 3.17. В вертикальной стенке имеется отверстие, перекрываемое щитом в виде равностороннего треугольника, сторона которого b = 2,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 3,4 м.

Задача 3.18. В боковой вертикальной стенке резервуара имеется отверстие, которое перекрывается щитом в форме эллипса с размерами а = 1,5 м, b = 2,5 м. Определить силу гидростатического давления и положение центра давления, если H = 0,3 м, вакуумметрическое давление в резервуаре р0вак = 20 кПа.

Задача 3.19. Построить тело давления и определить силу, прижимающую полусферическую крышку диаметром d = 1,2 м к основанию резервуара. Резервуар заполнен водой, глубина воды Н = 3 м.

Задача 3.20. Построить тело давления и определить величину и направление силы гидростатического давления жидкости с относительной плотностью δ = 0,8, действующей на цилиндрическую поверхность, если радиус и длина образующей цилиндра соответственно R = 1,2 м, b = 0,5 м.
Контрольные вопросы и задания
1. Как определить силу гидростатического давления на плоскую стенку?

2. К какой точке приложена эта сила?

3.  В чем смысл гидростатического парадокса?

4. Как найти силу гидростатического давления и точку ее приложения, если стенка цилиндрическая?

5. Что называется телом давления?

6. Как определить направление силы суммарного давления на цилиндрические поверхности?

4. Основные понятия гидродинамики

Гидродинамика - раздел гидравлики, изучающий законы движения жидкости и их практическое применение.

Движение жидкости может быть установившимся и неустановившимся, равномерным и неравномерным, напорным и безнапорным.

При неустановившемся движении скорость и давление в выбранной точке пространства зависит от координат и изменяется с течением времени. При установившемся движении его характеристики не изменяются с течением времени и зависят только от координат рассматриваемой точки.

При напорном движении поток жидкости со всех сторон ограничен твердыми стенками (закрытое русло), а давление отличается от атмосферного;

При безнапорном движении – поток имеет свободную поверхность, давление над которой атмосферное.

При изучении движущейся жидкости вводится ряд понятий, характеризующих гидравлические и геометрические элементы потока.

Живым сечением называют поверхность потока, проведенная перпендикулярно к направлению линий тока.

Живое сечение характеризуется площадью живого сечения ω (м²), смоченным периметром χ (м) и гидравлическим радиусом R (м).

Смоченный периметр χ – длина части периметра живого сечения, по которой поток соприкасается с ограничивающими его стенками.

Отношение площади живого сечения потока к смоченному периметру называется гидравлическим радиусом:

(4.1)

В приложении 6 приведены значения гидравлических радиусов для потоков разных сечений.

Расходом жидкости называется количество жидкости, протекающей через живое сечение потока за единицу времени.

Различают:

- объемный м3/с,

Здесь - средняя скорость потока в данном живом сечении - условная одинаковая во всех точках скорость, при которой расход потока будет такой же, как и при различных местных скоростях.

- массовый M , кг/с;

- весовой G , Н/с.

При установившемся движении расход жидкости для любого сечения есть величина постоянная.

Q = = сonst (4.2)

Выражение (4.1) представляет уравнение неразрывности потока.
Многочисленные экспериментальные исследования движущихся жидкостей позволили установить существование двух режимов движения жидкости: ламинарного и турбулентного.

При ламинарном режиме движения, наблюдаемом при малых скоростях, отдельные струйки жидкости движутся параллельно друг другу.

При турбулентном режиме наблюдается сильное перемешивание частиц жидкости и как следствие неупорядоченное движение ее элементов.

Скорость, при которой происходит смена режимов, называется критической.

Для характеристики режима движения жидкости введен безразмерный параметр – число Рейнольдса, которое для труб круглого сечения выражают через внутренний диаметр трубопровода:

(4.3)

Для потока произвольной формы число Рейнольдса выражается через гидравлический радиус

(4.4)

Минимальное значение, соответствующее переходу ламинарного режима в турбулентный определяется критическим числом Рейнольдса Reкр.=2320 или

Следовательно, значение критической скорости:

(4.5)

При ламинарном режиме движения в цилиндрической трубе радиусом r0 распределение местных скоростей подчиняется параболическому закону. Максимальная скорость имеет место на оси трубопровода, тогда местная скорость в слое жидкости, находящемся на расстоянии r от оси трубы



Средняя скорость .

Максимальная скорость

=

Касательная напряжения у стенки трубы



Касательные напряжения по сечению трубы распределяются по зависимости



При турбулентном режиме движения распределение осредненных скоростей по сечению трубы может быть приближенно принято по зависимости

,

где y – расстояние от стенки трубы до рассматриваемой точки;

– динамическая скорость.

Максимальная скорость связана со средней скоростью в сечении следующей зависимостью



Примеры гидравлических расчетов
Пример 4.1. Определить пределы изменения гидравлического радиуса R для канализационных самотечных трубопроводов, если их диаметр d изменяется от 150 до 3500 мм. Расчетное наполнение принять: a = h/d = 0,6 для труб диаметром d = 150 мм; a = h/d = 0,8 для труб диаметром d = 3500 мм.

Решение:

Гидравлический радиус определяем по формуле



где площадь живого сечения

,

смоченный периметр .
Угол α находим из соотношения





Проведем расчеты:

- для трубы диаметром d = 150 мм







Тогда гидравлический радиус равен

- для трубы диаметром d = 3500 мм







Тогда гидравлический радиус равен

Таким образом, гидравлический радиус изменяется от 0,04 до 1,07 м.
Пример 4.2. Определить режим движения воды в водопроводной трубе диаметром d = 300 мм, если протекающий по ней расход Q = 0,136 м3/с. Температура воды 10°С.

Решение:

Число Рейнольдса находим по формуле:



Средняя скорость движения воды в трубе



где живое сечение потока

Тогда

Кинематический коэффициент вязкости воды при температуре 10°С находим по таблице 4.5 (Приложение 4): ν = 0,0131·10-4 м2/с.

Следовательно,

Так как значит режим движения турбулентный.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

Похожие:

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Мордашов Ю. Ф., Димов Н. Н., Жустев И. В. / Учебно-методическое пособие. Н. Новгород: вгипу, 2010. – 62 с

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для абитуриентов, выпускников, учителей...
В 75 Воробьёва М. С. Н. В. Гоголь. «Шинель», «Ревизор», «Мёртвые души». Учебно-методическое пособие для абитуриентов, выпускников,...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальностям 190603. 65 Сервис транспортных машин и оборудования...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования...
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Нижний Новгород 2010 министерство образования...
Учебно-методическое пособие предназначено для курсового проектирования по специальности 061000 дисциплине «Основы транспортно-экспедиционного...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие для студентов, обучающихся по специальностям...
Конфликтология: теория и практика управления конфликтами: Учебно-методическое пособие: Для студентов, обучающихся по специальностям...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие. Н. Новгород: нгпу, 2008. 55 с
Теоретические и прикладные проблемы номинации в курсе «Теория языка»: Учебно-методическое пособие. – Н. Новгород: нгпу, 2008. – 55...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие Н. Новгород
...

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconУчебно-методическое пособие специальность 050104 «Безопасность жизнедеятельности»
Учебно-методическое пособие / М. Б. Звонкова, А. В. Неделяева, Ю. В. Егорова, Е. Л. Агеева Н. Новгород: нгпу, 2008. 48 с

Учебно-методическое пособие Нижний Новгород iconПрактикум Нижний Новгород 2011 Министерство образования и науки РФ...
Учебно-методическое пособие предназначено для преподавателей, аспирантов, студентов, занимающихся изучением истории экономики



Образовательный материал



При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
www.lit-yaz.ru
главная страница