Гидравлический расчёт трубопроводов. Задача 3-66. Определить потери напора при внезапном расширении стальной трубы диаметром до расширения D1 при расходе Q и
Задача 3-66.
Определить потери напора при внезапном расширении стальной трубы диаметром до расширения D1 при расходе Q и диаметром после расширения D2, если по трубе движется масло.
Задача 3-67. Из резервуара при постоянном манометрическом давлении рм = 20 кПа и постоянном уровне вытекает вода по вертикальной трубе переменного сечения, нижний конец которой погружен в открытый резервуар. Определить при Н = 1,0 м расход воды Q в трубе и полное давление р2 в сечении 2–2, расположенном на высоте h = 0,5 м от свободной поверхности воды в нижнем резервуаре, если заданы d1 и d2.
Указание: при решении задачи учитывать потери энергии только на преодоление местных сопротивлений. Задача 3-68. На горизонтальном трубопроводе длиной 50 м установили дифференциальный пьезометр, разность уровней ртути в котором равна h. Используя показания пьезометра, определить коэффициент Дарси. Вычислить гидравлический уклон, если известны d1 и расход Q.
Задача 3-69.
Определить угол открытия крана, который бы обеспечил пропуск воды расходом Q по трубопроводу, если известны длина и диаметр трубопровода, а также напор H и величина Z = H/4.
Задача 3-70.
 Из резервуара вытекает вода по трубопроводу переменного сечения с диаметрами d1, d2, d3 при уровне воды над осью входа в трубу H. Длина участков трубопроводов l 1, l 2, l 3. Определить скорость движения воды в выходном сечении трубопровода и построить пьезометрическую линию.
Задача 3-71.
Всасывающая труба вентилятора имеет диаметр d и длину l, коэффициент Дарси λ=0,02, коэффициент потерь на плавном входе ζвх=0,35. Температура на улице tво. Определить разряжение pвак перед вентилятором при производительности Q1.
Задача 3-72.
Всасывающая труба вентилятора имеет диаметр d и длину l, коэффициент Дарси λ=0,02, коэффициент потерь на плавном входе ζвх=0,35. Температура на улице tво. Определить производительность Q при заданном pвак.
Задача 3-73. Вода протекает из закрытого резервуара А в открытый В по трубе диаметром d и длиной l. Определить расход воды, если избыточное давление в сосуде А – рм, коэффициент местных сопротивлений вентиля ζв=4; длина трубы l =H2+1м, напоры Н1 и Н2, трубы стальные цельнотянутые, новые.
Задача 3-74.
 Лабиринтное уплотнение турбины расположено на диаметре D и работает с перепадом давления ∆p = p1 – p2. Определить расход масла через уплотнение (γм=880 кг/м3 ; V=0,1 см2/с), если известны зазор δ и длины участков l.
Задача 3-75. При проведении опытов со стальной трубой диаметром d установлено, что закон гидравлического сопротивления соответствует квадратичной зоне, а коэффициент Дарси λ=0,035. Определить эквивалентную шероховатость трубы.
Задача 3-76. В закрытом резервуаре поддерживается постоянное манометрическое давление pМ, под действием которого по новой стальной трубе диаметром d и длинами l 1, l 2 и l 3 вытекает вода при температуре tо. Определить расход воды в трубе Q.
Задача 3-77.
В закрытом резервуаре поддерживается постоянное манометрическое давление pМ, под действием которого по новой стальной трубе диаметром d и длинами l 1, l 2 и l 3 вытекает вода при температуре tо. Определить давление p в трубе в сечении 0-0, совпадающем со свободной поверхностью воды в резервуаре, если расход Q1.
Задача 3-78. Из открытого резервуара по сифонному трубопроводу вытекает вода с расходом Q. При заданных расстояниях Z1 и Z2, длине трубопровода l, расстояние от начала трубопровода до сечения Х-Х составляет l х, а коэффициент трения λ=0,03. Определить диаметр трубопровода.
Задача 3-79.
Задача 3-80.
Задача 3-81. Определить манометрическое давление, которое должен создавать насос, чтобы подать воду в количестве Q в водонапорный бак на высоту h по трубопроводу длиной l. Диаметр труб d. Трубы нормальные, бывшие в эксплуатации; температура воды tо, коэффициент сопротивления закругления ζз=0,29.
Задача 3-82.
На берегу реки предлагается устроить насосную станцию для подачи воды из реки Q. Высота оси насоса под уровнем воды в реке hн. Длина всасывающей трубы l, трубы чугунные, новые. Определить диаметр всасывающей трубы, исходя из допускаемой скорости V=0,8 – 1,2 м/с. Задача 3-83.
На берегу реки предлагается устроить насосную станцию для подачи воды из реки Q. Высота оси насоса под уровнем воды в реке hн. Длина всасывающей трубы l, трубы чугунные, новые. Определить величину наибольшего вакуума. Задача 3-84.
На берегу реки предлагается устроить насосную станцию для подачи воды из реки Q. Высота оси насоса под уровнем воды в реке hн. Длина всасывающей трубы l, трубы чугунные, новые. Вычислениями доказать, будет ли вакуум в сечении 1-1, расположенном на глубине h1.Температуры воды tо. Для определения ζзакр значение r/Rзак принять равным 0,45.
Задача 3-85.
Для условий предыдущей задачи при заданных Q, d, l определить высоту расположения оси насоса над уровнем воды. Вакуум во всасывающей трубе не должен превосходить hв. Трубы чугунные, нормальные.
Задача 3-86.
Давление в трубопроводе диаметром d при закрытом кране равно р. Определить расход воды в трубопроводе, если при открытом кране давление в нём изменилось до р1.
Задача 3-87. Давление в трубопроводе диаметром d при закрытом кране равно р. Определить давление в кране при расходе в трубопроводе Q. Задача 3-88.
Задача 3-89. Из резервуара вытекает вода по трубопроводу переменного сечения с диаметрами d1, d2, d3 при напоре воды над осью входа в трубу Н. Длины участков трубопровода соответственно l 1, l 2, l 3. Построить пьезометрическую линию и определить давление р0 на свободной поверхности воды в резервуаре, необходимое для создания скорости в выходном сечении трубопровода v3, если угол α ≠ 0.
Задача 3-90. Определить потери давления в стальном маслопроводе диаметром D и длиной l при кинематической вязкости масла ν = 0,36 см
Задача 3-91. Из бака при постоянном напоре Н по прямому горизонтальному трубопроводу длиной l и диаметром D вытекает вода в атмосферу, а на расстоянии l 1 от начала трубопровода установлен вентиль. Определить расход воды в трубопроводе при полном открытии вентиля и построить пьезометрическую и напорную линии, если λ = 0,03.
Задача 3-92.
Определить расход в трубопроводе длиной l = 120 м, построить пьезометрическую и напорную линии, если длина первого участка l 1, его диаметр D1, диаметр второго участка D2, напор в баке Н, отметка начала трубопровода ZH, отметка конца ZК, гидравлические коэффициенты трения λ1 и λ2.
Задача 3-93.
Из резервуара нефть протекает по стальному трубопроводу диаметром D = 250 мм и длиной l = 1 км. Плотность нефти ρ = 900 кг /м3, а кинематический коэффициент вязкости ν; = 1 см2/с. Определить необходимый уровень нефти в резервуаре над входом в трубопровод, если уклон трубопровода i, а расход нефти Q.
Задача 3-94.
Определить расход в стальном горизонтальном нефтепроводе диаметром D = 200 мм, при плотности нефти ρ = 880 кг /м3, кинематический коэффициент вязкости ν; = 0,9 см2/с, если уровень нефти в резервуаре в начале нефтепровода Н, а длина его l. Задача 3-95. При закрытом пробковом кране в трубе диаметром D избыточное давление составляет ризб/ρg. Определить на какой угол φ нужно повернуть пробковый кран, чтобы получить расход Q.
Задача 3-96. При закрытом пробковом кране в трубе диаметром D избыточное давление составляет ризб/ρg. Определить расход при повороте крана на угол φ.
Указание. Коэффициенты потерь в кране в зависимости от угла поворота приведены ниже, а промежуточные значения следует определять линейной интерполяцией.
Задача 3-97. Из реки в колодец поступает вода с расходом Q по трубе длиной l, имеющей сетку с обратным клапаном. Приняв коэффициент трения λ = 0,022, определить разность уровней Н в реке и в колодце при диаметре трубы d.
Задача 3-98.
Из реки в колодец поступает вода с расходом Q по трубе длиной l, имеющей сетку с обратным клапаном. Приняв коэффициент трения λ = 0,022, определить диаметр трубы при разности уровней в реке и в колодце Н1. Указание. Так как при неизвестном диаметре коэффициент трения по длине является неизвестным, то задача решается методом последовательных приближений. Скоростями воды на свободной поверхности в реке и в колодце следует пренебречь.
Задача 3-99.
Задача 3-100.
Вода перетекает из одного бака в другой при постоянных уровнях по трубе переменного сечения, диаметры и длины соответственно равны l 1, d1, l 2 и d2, а коэффициенты трения λ1 = λ2 = 0,03. Построить напорную и пьезометрическую линии и определить разность уровней воды в баках ΔН = Н1 – Н2 при расходе воды в трубе Q. Задача 3-101.
В двух закрытых резервуарах, соединённых трубой переменного сечения, при постоянной разнице уровней Н = 1,5 м поддерживается постоянное манометрическое давление рМ1 = 40 кПа и рМ2 = 20 кПа. Участок трубы диаметром d2 имеет на боковой поверхности отверстие А, расположенное посередине участка, и проходит через резервуар В с водой, уровень которой совпадает с уровнем воды во втором резервуаре. Длины и диаметры участков l 1 = l 3; d1 = d3; l 2; d2. Коэффициенты трения λ1 = λ2 = λ3 = 0,03. Определить будет ли вода из отверстия А выходить в открытый резервуар или поступать в трубопровод, если h = 1,0 м и давление на свободной поверхности воды в резервуаре р0 = рат.
Задача 3-102.
В двух закрытых резервуарах, соединённых трубой переменного сечения, при постоянной разнице уровней Н = 1,5 м поддерживается постоянное манометрическое давление рМ1 = 40 кПа и рМ2 = 20 кПа. Участок трубы диаметром d2 имеет на боковой поверхности отверстие А, расположенное посередине участка, и проходит через резервуар В с водой, уровень которой совпадает с уровнем воды во втором резервуаре. Длины и диаметры участков l 1 = l 3; d1 = d3; l 2; d2. Коэффициенты трения λ1 = λ2 = λ3 = 0,03. Определить какое давление р0 должно быть на свободной поверхности в резервуаре В при h = 1,0 м, чтобы вода не выходила через отверстие А и не поступала в него.
Задача 3-103.
В бак подаётся вода с постоянным расходом, а чтобы избежать переполнения бака, установлена сливная труба диаметром d и общей длиной l с коэффициентом трения λ = 0,025. Определить при каком напоре Н расходы притока и истечения воды из бака равны Q.
Задача 3-104.
В бак подаётся вода с постоянным расходом, а чтобы избежать переполнения бака, установлена сливная труба диаметром d и общей длиной l с коэффициентом трения λ = 0,025. Определить какой расход Q должен поступать в бак, чтобы постоянный напор имел значение Н1. Радиусы изгиба труб равны диаметру.
Задача 3-105.
Из верхнего резервуара в нижний поступает вода при t0C по новому стальному сифонному трубопроводу диаметром D, длиной l и расходом Q, а расстояние от начала трубопровода до сечения 1-1 равно l 1. Определить разность уровней Н в резервуарах.
Задача 3-106.
Из верхнего резервуара в нижний поступает вода при t0C по новому стальному сифонному трубопроводу диаметром D, длиной l и расходом Q, а расстояние от начала трубопровода до сечения 1-1 равно l 1. Определить вакуум в наивысшей точке сифона при превышении её отметки над уровнем воды в верхнем резервуаре h = 2,5 м. Указание. При решении задачи следует установить область гидравлических сопротивлений и в соответствии с ней принимать значение гидравлического коэффициента трения.
Задача 3-107.
Задача 3-108. Поршень диаметром D движется равномерно вверх в цилиндре, засасывая воду из открытого резервуара с постоянным уровнем. Когда поршень находится выше уровня воды в резервуаре на h, потребная для его перемещения сила равна F. Определить скорость подъема поршня, если длина и диаметр трубы ℓ;, d.
Задача 3-109.
Рисунок к задачам 3-109…3-110 Задача 3-110. Определить расход воды Q, пропускаемой по трубопроводу, при следующих данных: напор Н, поддерживаемый в резервуаре, диаметр трубы d, угол открытия крана α, длина трубы ℓ.
Задача 3-111. Вода вытекает в атмосферу из резервуара по трубопроводу диаметром d (λ = 0,03; α = 30°). Каков должен быть коэффициент сопротивления ζ3 задвижки, чтобы вакуумметрическая высота в конце горизонтального участка не превосходила 7 м? Какой расход будет при этом в трубопроводе? Построить график полных напоров по длине трубопровода.
Задача 3-112.
Задача 3-113.
Рисунок к задачам 3-113…3-114
Задача 3-114. Для подачи воды в количестве Q на расстояние ℓ1+ℓ2 можно использовать чугунные трубы диаметрами d1 и d2. Определить напор Н воды в трубопроводе, принимая шероховатость труб Δ = 1,4 мм. Построить график напоров.
Задача 3-115. Определить расход жидкости Ж, перетекающей по вертикальной трубе, которая соединяет резервуары А и Б, если диаметры трубы d1 и d2, ее длины ℓ1 и ℓ2, разность уровней в резервуарах Н. Показание жидкостного манометра h, жидкость в манометре ЖМ. Построить пьезометрическую линию.
Задача 3-116.
Задача 3-117. Определить расход воды, протекающей из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме. Разность уровней воды в баках Н. Диаметры труб (мм) указаны на схеме. Длина труб ℓ1; ℓ2; ℓ3.
Рисунок к задачам 3-117…3-119
Задача 3-118. Зная расход воды Q, протекающей из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме, разность уровней воды в баках Н, длины ℓ1, ℓ2, определить длину ℓ3.
Задача 3-119. Зная расход воды Q, протекающей из верхнего в нижний резервуар по системе труб, показанной на схеме, найти разность уровней воды в баках Н, если диаметры труб (мм) указаны на схеме, длины труб ℓ1, ℓ2, ℓ3.
Задача 3-120.
Рисунок к задачам 3-120…3-121
Задача 3-121. Определить расход воды Q, протекающей по трубопроводу, если известны рм, рвак, h, ℓ, d,
Задача 3-122. Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний открытый бак по вертикальной трубе за счет избыточного давления в нижнем баке рм. Определить расход воды Q при h1=h2=1,2м. Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости Δ = 0,2 мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления,
Рисунок к задачам 3-122…3-124
Задача 3-123. Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний открытый бак по вертикальной трубе за счет избыточного давления ризб, которое нужно определить, если расход воды Q, диаметр трубы d, длина ее ℓ; h1=h2=1,2м. Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости Δ = 0,2 мм, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления, коэффициент местного сопротивления вентиля
Задача 3-124. Вода подается из нижнего закрытого бака в верхний открытый бак по вертикальной трубе за счет избыточного давления в нижнем баке ризб. Определить длину трубы ℓ при h1=h2=1,2м,
|
Из открытого резервуара по сифонному трубопроводу вытекает вода с расходом Q. При заданных расстояниях Z1 и Z2, длине трубопровода l, расстояние от начала трубопровода до сечения Х-Х составляет l х, а коэффициент трения λ=0,03. Определить давление pх в сечении х-х, если диаметр трубопровода d.
По трубопроводу диаметром d1, который внезапно суживается до d2, подаётся масло (ρм=750 кг /м3). Давление в сечение с диаметром d1 составляет p1, а в сечении с d2 – p2. Геометрическая высота первого сечения над плоскостью сравнения, проходящей через центр тяжести второго сечения, равна Z. Расход масла в трубе Q. Определить потери напора на рассматриваемом участке и вычислить гидродинамический напор в первом сечении.
/с, плотности ρ = 900 кг /м3 и расходе Q.
Вода перетекает из одного бака в другой при постоянных уровнях по трубе переменного сечения, диаметры и длины соответственно равны l 1, d1, l 2 и d2, а коэффициенты трения λ1 = λ2 = 0,03. Построить напорную и пьезометрическую линии и определить расход воды в трубе при Н1 и Н2.
Определить напор Н, который необходимо поддерживать в резервуаре, чтобы расход воды, пропускаемый по трубопроводу диаметром d, равнялся Q. Угол открытия крана α, длина трубы ℓ. Скоростным напором в резервуаре пренебречь. Построить линию удельной энергии и пьезометрическую линию (удельной потенциальной энергии).
Найти, как распределяется расход воды Q между двумя параллельными трубами, одна из которых имеет задвижку (коэффициент сопротивления ее 
3 = 4). Какова будет потеря напора в разветвленном участке?
Для подачи воды в количестве Q на расстояние ℓ под напором Н можно использовать чугунные трубы диаметрами d1 и d2. Определить необходимые длины участков трубопровода ℓ1 и ℓ2, принимая шероховатость труб Δ =1,2 мм. Построить график напора.
Определить расход жидкости в горизонтальной трубе, соединяющей два резервуара, имеющей диаметры d1 и d2, длины ℓ1 и ℓ2, если возвышение жидкости над осью трубы в левом сосуде равно h٨, а в правом hn, показания манометров M٨ и Mn соответственно р٨ и рn, превышение оси трубы над дном сосудов равно а. Построить пьезометрическую линию.
Из нижнего бака с избыточным давлением рм по новой стальной трубе подается бензин в верхний бак, в котором поддерживается вакуум рвак. Разность уровней в баках h, длина трубы ℓ, диаметр d. При каком значении коэффициента сопротивления вентиля 
вен будет подаваться расход Q? Коэффициент сопротивления трения определить по формуле П.Н. Конакова для гидравлически гладких труб.
