Учебно-методическое пособие Нижний Новгород




НазваниеУчебно-методическое пособие Нижний Новгород
страница8/11
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

Задача 6.14. Определить расход в трубе для подачи воды с вязкостью ν = 0,01 Ст на высоту H = 16,5 м, если диаметр трубы d = 10 мм, ее длина l = 20 м и располагаемый напор в сечении трубы перед краном Hрасп = 20 м. При решении принять коэффициент сопротивления крана ζ1 = 4, колена ζ2 = 1, а потерями на расширение потока и скоростным напором в трубопроводе пренебречь. Трубу считать гидравлически гладкой.

Указание: Задачу решить методом последовательных приближений, задавшись коэффициентом Дарси λ, а затем, уточняя его, найти величину расхода Q с необходимой точностью.
Задача 6.15. Определить расход воды с вязкостью ν = 0,01 Ст, перетекающей через трубу из бака А в резервуар Б, если диаметр трубы d = 20 мм, ее длина l = 10 м, высота Н = 8 м. При решении принять коэффициент сопротивления крана ζ1 = 3, каждого колена ζ2 = 1, а эквивалентную шероховатость трубы Δ = 0,05 мм. Учесть потери на внезапное сужение потока при выходе из бака А и внезапное расширение при входе потока в резервуар Б.

Указание: Задачу решить методом последовательных приближений, задавшись коэффициентом Дарси λ, а затем, уточняя его.

Задача 6.16. Определить предельную высоту всасывания масла насосом при подаче Q = 0,4 л/с из условия бескавитационной работы насоса, считая, что абсолютное давление перед входом в насосе должно быть p ≥ 30 кПа. Длина и диаметр всасывающего трубопровода: l = 2 м; d = 20 мм. Плотность масла ρ = 900 кг/м3, вязкость ν = 2 Ст. Атмосферное давление 750 мм.рт.ст. Сопротивлением входного фильтра пренебречь.

Задача 6.17. При каком диаметре трубопровода подача насоса составит Q = 1 л/с, если на выходе из него располагаемый напор Hрасп = 9,6 м; длина трубопровода l = 10 м; эквивалентная шероховатость Δ = 0,05 мм; давление в баке p0 = 30 кПа; высота H0 = 4 м; вязкость жидкости ν = 0,015 Ст и ее плотность ρ = 1000 кг/м3? Местными гидравлическими сопротивлениями в трубопроводе пренебречь. Учесть потери при входе в бак.

Задача 6.18. Определить максимальный расход воды Q, который можно допустить во всасывающем трубопроводе насоса из условия отсутствия кавитации перед входом в насос, если высота всасывания h = 4 м, размеры трубопровода: l = 6 м; d = 24 мм; предельное давление бензина принять рв = 40 кПа. Режим течения считать турбулентным. Коэффициент сопротивления приемного фильтра ζф = 2; коэффициент сопротивления трения λт = 0,03; h0 = 750 мм.рт.ст.; ρб = 1000 кг/м3.

Задача 6.19. Определить абсолютное давление жидкости перед входом в центробежный насос при подаче Q = 1 л/с и высоте всасывания h = 0,6 м. Всасывающую трубу, длина которой l = 7,6 м, диаметр d = 20 мм, считать гидравлически гладкой. Учесть сопротивление приемного клапана с фильтрующей сеткой ζф = 3. Вязкость жидкости ν = 0,006 Ст, ее плотность ρ = 750 кг/м3. Скоростным напором при входе в насос пренебречь. Атмосферное давление соответствует 750 мм.рт.ст.

Задача 6.20. Вода с вязкостью ν = 0,02 Ст нагнетается насосом из колодца в водонапорную башню по вертикальному трубопроводу. Определить диаметр трубы от крана К до бака d2, если высота башни Н = 10 м, глубина погружения насоса Но = 5 м, высота уровня жидкости в баке h = 1 м, длина участка трубопровода от насоса до крана ζк = 3, показание манометра рм = 0,3 МПа, а подача насоса Q = 1,5 л/с. При решении пренебречь скоростным напором на выходе из насоса, но учесть потерю скоростного напора при входе в бак. Трубы считать гидравлически гладкими.

Указание: Задачу решить методом последовательных приближений, задавшись начальным значением диаметра трубопровода d, а затем, уточняя его, найти величину d с необходимой точностью.
Контрольные вопросы и задания
1. Назовите виды гидравлических сопротивлений, вызывающие потери напора.

2. Что называется коэффициентом гидравлического трения? От чего он зависит?

3.  Напишите уравнение Дарси для потерь напора на трение по длине потока и объясните его смысл.

4. Что называется местными сопротивлениями? Дайте определение в общей форме и перечислите наиболее распространенные виды сопротивлений.

5. Как определить потери напора при резком расширении потока?

6. Что называется коэффициентом местных потерь? Как он определяется?

7. Что понимают под эквивалентной длиной местного сопротивления?

8. Какие трубопроводы называют простыми и сложными.

9. Какие задачи ставятся при расчете трубопроводов?

10. В чем заключается расчет простого трубопровода?

11. Что такое высота всасывания? Каковы ее теоретические и практические значения для всасывающих труб?

Примерные темы докладов и рефератов
1. Классификация трубопроводов. Примеры их назначения и использования.

2. Сифоны, их практическое применение.

3. Гидравлический таран, устройство, принцип действия, область применения.

7. Истечение жидкости через отверстия, насадки
Основным вопросом, который интересует при изучении законов истечения жидкости, является определение скорости истечения и расхода жидкости для различных форм отверстий и насадков.

Отверстия делят на малые и большие. Отверстие считается малым, если напор превышает 10 наибольших вертикальных размеров отверстия. Отверстием в тонкой стенке считают отверстие, толщина стенки δ которого не превышает диаметр отверстия d.

Скорость струи при истечение через отверстие в тонкой стенке определяется по формуле

, (7.1)

где – расчетный напор;

- коэффициент местного сопротивления.

Расход жидкости определяется как произведение действительной скорости истечения на фактическую площадь сечения струи. Вследствие сжатия струи, площадь ее сечения меньше площади отверстия. Степень этого сжатия учитывается с помощью коэффициента сжатия:



где Sс и Sо - площади поперечного сечения струи и отверстия соответственно; dс и dо - диаметры струи и отверстия соответственно.

(7.2)

Часто вместо расчетного напора H используют перепад давления

, тогда

(7.3)

Траекторией оси струи называют ось струи жидкости, свободно падающей после истечения через отверстие. Координаты оси струи х и у связаны между собой соотношениями



Значения коэффициента сжатия ε, сопротивления ζ, скорости φ и расхода μ при истечении жидкости через отверстие в тонкой стенке определяются числом Рейнольдса. Для маловязких жидкостей (вода, бензин, керосин), истечение которых происходит при достаточно больших числах Рейнольдса (Re >105), коэффициенты истечения практически не меняются (ε = 0,64, ζ = 0,065, φ = 0,97, α = 1 и μ = 0,62).

При истечении жидкости под уровень скорость и расход определяются по таким же формулам, но коэффициенты истечения несколько меньше, чем при свободном.

Внешний цилиндрический насадок представляет короткую трубку, приставленную к отверстию снаружи, либо отверстие с диаметром в 2 и более раз меньше толщины стенки. Истечение через такой насадок в газовую среду может происходить в двух режимах: безотрывном и отрывном.

При безотрывном режиме струя после входа в насадок сжимается примерно так же, как и при истечении через отверстие в тонкой стенке, затем постепенно расширяется до размеров отверстия из насадка выходит полным сечением.

Коэффициент расхода μ зависит от относительной длины насадка l/d и числа Рейнольдса. Так как на выходе из насадка диаметр струи равен диаметру отверстия, то коэффициент сжатия ε = 1, следовательно, μ =φ =0,82, а коэффициент сопротивления ζ = 0,5.

Отрывной режим характеризуется тем, что струя после сжатия уже не расширяется, а сохраняет цилиндрическую форму и перемещается внутри насадка, не соприкасаясь с его стенками. Истечение становится точно таким же, как и из отверстия в тонкой стенке, с теми же значениями коэффициентов.

Внешний цилиндрический насадок имеет существенные недостатки: на первом режиме - большое сопротивление и недостаточно высокий коэффициент расхода, на втором - очень низкий коэффициент расхода. Он может быть значительно улучшен путем закругления входной кромки или устройства конического входа.

Внутренний цилиндрический насадок представляет короткую трубку, приставленную к отверстию изнутри. В этом случае возможны те же режимы истечения с другими значениями коэффициентов: ζ = 1, μ = 0,71 и μ ε = 0,5 при первом и втором режимах, соответственно. Коэффициенты истечения из различных насадков представлены в приложении 10.

При истечении жидкости при переменном напоре часто требуется определить время наполнения или опорожнения резервуара.

В случае отсутствия притока жидкости для резервуаров с постоянной площадью свободной поверхности время частичного опорожнения через отверстие

(7.4)

где , - уровни жидкости в начальный и конечный моменты времени; - площадь горизонтального сечения резервуара (площадь поверхности жидкости в резервуаре); - площадь сечения отверстия.

Время полного опорожнения определятся по формуле

(7.5)

где - объем жидкости в резервуаре в начальный момент времени; расход жидкости в начальный момент времени.
Примеры гидравлических расчетов
Пример 7.1. Вода вытекает из закрытого резервуара в атмосферу через отверстие диаметром d = 20 мм и коэффициентом расхода μ = 0,62. Глубина погружения центра отверстия h = 0,45 м, избыточное давление на поверхности жидкости p = 8,3 кПа. Определить расход жидкости. Как изменится избыточное давление для пропуска того же расхода, если к отверстию присоединить внешний насадок длиной l = 0,1 м.

Решение:

Расход при истечении жидкости через отверстие определяется по формуле



где - расчетный напор, - перепад давления на отверстии ( = p, т.к. за отверстием давление равно атмосферному); – площадь отверстия.

Вычислим расход воды через отверстие

Если к отверстию в дне резервуара присоединить цилиндрический насадок длиной l того же диаметра, то формула примет следующий вид



тогда избыточное давление

1830 кПа
Пример 7.2. В пароохладитель через трубку со сверлениями поступает охлаждающая вода температурой 20°С расходом Q = 0,00278 м3/с. Давление воды в трубке p1 = 106 Па, давление в корпусе пароохладителя p2 = 0,7×106 Па. Определить, сколько отверстий диаметром d = 0,003 м нужно просверлить в трубке для обеспечения заданного расхода воды.

Решение:

Плотность воды при температуре 20°С ρ = 998,2 кг/м3 (табл.4.1), кинематический коэффициент вязкости ν = 10-6 м2/с (табл.4.5).

Определим число Рейнольдса, характеризующее истечение из отверстий:



По графику (Приложение 8) определяем коэффициент расхода отверстия μ = 0,6.

Расход воды протекающей через одно отверстие,



Таким образом, необходимое число отверстий


Пример 7.3. Определить время опорожнения цистерны с мазутом при следующих данных: объем мазута в цистерне W = 50 м3; диаметр цистерны D = 2,8 м; диаметр сливного патрубка d = 0,1 м; кинематическая вязкость мазута ν = 0,69·10-4 м2/с.

Решение: Для определения времени опорожнения при известном объеме наполнения резервуара воспользуемся формулой



где – площадь сливного патрубка; r – радиус цистерны.

Коэффициент расхода определим по графику в Приложении 9 в зависимости от числа Рейнольдса. Число Рейнольдса определим по теоретической скорости



в начале истечения при Н = 2,8 м:



в конце истечения при Н = 0,01 м:



По графику определяем, что соответствующие коэффициенты расхода будут: (в начале истечения), (в конце истечения).

Принимая для расчета среднее значение и подставляя его в формулу, получим:


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