Часть 9-1 Расчет простых трубопроводов
Задача (Куколевский И.И.) 9-1. Вода сливается из бака А в бак В по трубопроводу, диаметр которого d = 80 мм и полная длина L=2*l= 10 м. Из бака В вода вытекает в атмосферу через цилиндрический насадок такого же диаметра d1 = 80 мм (μ = 0,82). Коэффициенты сопротивления колена и вентиля в трубе равны С =0,3 и С = 4; коэффициент сопротивления трения 0,03. Определить, какой напор Н нужно поддерживать в баке А, чтобы уровень в баке В находился на высоте h =1,5 м.
Ответ. H = 9,6 м.
Скачать решение задачи 9-1 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-2 Поршень диаметром D = 200 мм движется равномерно вверх в цилиндре, засасывая воду из открытого резервуара с постоянным уровнем. Диаметр трубопровода d = 50 мм; длина каждого из его участков l = 4 м; коэффициент сопротивления каждого из колен ξк=0,5; коэффициент сопротивления трения λ = 0,03. Когда поршень находится выше уровня в резервуаре на h = 2 м, потребная для его перемещения сила равна P = 2350 Н.
Определить скорость подъема поршня vn и найти, до какой высоты hmax его можно поднимать с такой скоростью без опасности отрыва от него жидкости, если давление насыщенных паров воды Pнп = 4,25 кПа, ее плотность р = 995 кг/м3 (t = 30°С), а атмосферное давление Pат = 98,7 кПа. Весом поршня, трением его о стенки и потерями напора в цилиндре пренебречь.
Ответ. vn = 0.212 м/сек; hmax = 4 м.
Скачать решение задачи 9-2 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-3. Вода вытекает в атмосферу из резервуара с постоянным уровнем по трубопроводу диаметром d=100 мм, состоящему из горизонтального и наклонного участков одинаковой длины l = 50 м. Горизонтальный участок заглублен под уровень на h1 = 2м, наклонный участок имеет высоту h2 = 25 м.
Каков должен быть коэффициент сопротивления ξ задвижки, установленной в наклонном участке трубопровода, чтобы вакуум в конце горизонтального участка не превосходил 7 м? Какой расход Q будет при этом в трубопроводе?
Построить график напоров по длине трубопровода. Коэффициент сопротивления трения принять λ = 0,035, потери напора на повороте не учитывать.
Ответ. ξ = 20,5; Q = 24 л/сек.
Скачать решение задачи 9-3 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-4. По сифонному трубопроводу, для которого задан напор H = 6 м, необходимо подавать расход воды Q = 50 л/сек при условии, чтобы вакуум в трубопроводе не превосходил 7 м. Опасная точка С расположено выше начального уровня воды на h= 4 м, длина восходящей линии трубопровода до этого сечения l1=100м, а нисходящей линии l2 = 60 м. Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой (ξк = 5) и задвижкой. Определить диаметр трубопровода d и коэффициент сопротивления задвижки ξ удовлетворяющие условиям задачи. Для коэффициента сопротивления трения воспользоваться формулой (9.21), потерями на поворотах пренебречь. Построить график напоров по длине трубопровода.
Ответ d= 200 мм; ξ = 13.
Скачать решение задачи 9-4 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9.5. Определить максимальный расход Q воды, который можно подавать в бак, снабженный сифонной сливной трубой диаметром d = 100 мм и общей длиной L = 10м, если выходное сечение трубы ниже предельного уровня в баке на Н1 = 4 м. Труба имеет два сварных колена (ξ = 1,3) и вентиль (ξ = 6,9). Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх = 0,5. Коэффициент сопротивления трения λ = 0,025. Определить вакуум Pв в сечении С, если это сечение выше предельного уровня на h = 1,5 м и длина участка трубы до него Каков будет вакуум в этом сечении, когда уровень в баке понизится на H2 = 2 м?
Скачать решение задачи 9-5 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Указание. Из-за срыва потока у внутренней стенки в сечении С возникает сжатие потока (коэффициент сжатия Е = 0,5), вызывающее местное понижение давления. Потерями капора на участке поворота в колене до этого сечения можно пренебречь.
Ответ. Q= 19 л/с, Pв = 34,3 и 44,1 кПа.
Задача (Куколевский И.И.) 9.6. Жидкость вытекает из открытого бака в атмосферу по вертикальной трубе диаметром d = 40 мм.
1. Установить зависимость расхода Q и избыточного давления Pи в начальном сечении трубы A от уровня Ь воды в баке и высоты трубы l.
2. Указать, при каком уровне h давление в сечении А будет равно атмосферному и расход не будет изменяться с высотой трубы.
3. Построить в масштабе графики напоров по высоте трубы при l = 1 м и двух значениях уровня Н = 0,5 и 2 м. Сопротивлением входа в трубу пренебречь, коэффициент сопротивления трения принять λ = 0,04.
Скачать решение задачи 9-6 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-7 При истечении воды из большого резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе, диаметр которой d = 40 мм и длина l = 10м, при статическом напоре Н = 10 м получено, что уровень в пьезометре, установленном по середине длины трубы, h = 4,5 м. Определить расход Q и коэффициент сопротивления трения трубы. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.
Ответ. Q = 5,5 л/с; λ = 0,036.
Скачать решение задачи 9-7 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9.8. Резервуары А и В с постоянными уровнями воды соединены двумя параллельными трубами одинаковой длины l = 8 м, диаметры которых d1 = 40 мм и d2 = 10 мм. Определить разность уровней Н в резервуарах и расходы Q1 и Q2 в трубах, если известно, что показание ртутного дифманометра, присоединенного к трубам по середине их длины, равно h=67 мм. Потерями входа в трубы пренебрегать, значения коэффициента сопротивления трения принять для них равными λ1 = 0,02 и λ2 = 0,04. Построить графики напоров для обеих труб.
Ответ. H=10м; Q1 = 7,9 л/сек; Q2 = 0,19 л/се к.
Скачать решение задачи 9-8 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-9. Вода подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе (d = 25мм; l = 3 м; h = 0,5м) за счет избыточного давления М в нижнем замкнутом баке. Определить давление М, при котором расход будет равен Q= 1,5 л/сек. Коэффициент сопротивления полностью открытого вентиля ξ = 9,3. Коэффициент сопротивления трения определить по заданной шероховатости трубы 0,2 мм, предполагая наличие квадратичного режима. Построить график напоров по высоте трубы.
Ответ. М = 0,149 МПа.
Скачать решение задачи 9-9 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-10. Какой предельной длины L можно сделать пожарный рукав диаметром D = 65 мм, если при давлении М = 0,8 МПа (по манометру на гидранте) подача через установленный на конце ствола насадок, выходной диаметр которого d = 30мм, должна равняться Q = 1,2 м3/мин? Ствол поднят выше манометра на Н=10м; коэффициент сопротивления ствола с насадком ξ = 0,1 (сжатие струи на выходе отсутствует). Местные потери в рукаве не учитывать. Задачу решить, предполагая, Что используются непрорезиненные (л = 0,054) и прорезиненные (λ = 0,0245) рукава.
Ответ. L = 17,3 и 37,5 м.
Скачать решение задачи 9-10 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-11. Для горизонтального трубопровода, размеры которого указаны на схеме, определить расход Q при заданном давлении М = 4 атм и уровне воды в резервуаре Н = 5 м. Коэффициенты сопротивления вентиля С = 4 и сопла ξ = 0,06 (сжатие струи на выходе из сопла отсутствует). Шероховатость каждого из участков трубопровода 1 мм (старые водопроводные трубы). Как изменится Q, если диаметр первого участка увеличить до d1 = 200 мм? Построить графики напоров по длине трубопровода.
Ответ. Q = 67,8 и 128 л/сек.
Скачать решение задачи 9-11 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-12. Наполнение бассейна из магистрали с заданным давлением М = 245 кПа производится по горизонтальной трубе общей длиной l = 45 м, снабженной вентилем (ξ = 4) и отводом (ξ = 0,3). Определить диаметр трубы, который обеспечит наполнение бассейна объемом воды W= 36 м3 за время t=30мин. Для коэффициента сопротивления трения воспользоваться формулой (9-21).
Ответ. d=80 мм.
Скачать решение задачи 9-12 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-13. По трубопроводу размерами l1 = 5м, d1 = 20 мм и l2 = 5 м, d2 = 40мм подается бензин (у = 750 кГ/м3, v=0,005ст) из бака с избыточным давлением М = 90 кПа в расположенный выше бак, где поддерживается вакуум V = 30 кПа; разность уровней в баках h = 6 м. Шероховатость трубопровода 0,1 мм, коэффициент сопротивления полностью открытого вентиля ξ = 4. Определить расход бензина и найти значение ξ, при котором расход уменьшится в два раза. В обоих случаях построить графики напоров по длине трубопровода.
Ответ. Q=1,2 л/сек; ξ = 45.
Скачать решение задачи 9-13 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-14. Сопоставить истечение воды под постоянным напором Н = 50 м через трубопровод диаметром D = 250мм, длиной L = 400 м и через тот же трубопровод с присоединенным к нему сходящимся насадком d=100мм. В обоих случаях определить расход Q, мощность струи N и к. п. д. трубопровода, а также построить графики напоров по длине трубопровода. Коэффициент сопротивления трения в обоих случаях принять одинаковым и равным λ = 0,02, коэффициент сопротивления насадка ξ = 0,06 (сжатие на выходе из насадка отсутствует).
Скачать решение задачи 9-14 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-15. Мощность N1 = 300 кВт. передается потоком воды от насоса к гидродвигателю по горизонтальному трубопроводу длиной l=1500 м. и диаметром D = 400 мм при расходе Q = 0,2 м3/сек. Найти величину мощности, теряемой в трубопроводе, принимая коэффициент сопротивления трения 0,03. Какое давление р1 развивает насос в начале трубопровода и каково давление р2 перед гидродвигателем в конце трубопровода?
Указание. В общем выражении мощности потока
Скачать решение задачи 9-15 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-16. По напорному стальному трубопроводу диаметром d = 0,3 м и общей длиной L = 50 км вода подается насосом на высоту h1 = 150м в количестве Q= 6000 м3 за сутки.
1) Определить потерю напора hп в трубопроводе и давление нагнетания ря насоса, учитывая только сопротивление трения, если шероховатость стенок трубопровода 0,2мм и кинематический коэффициент вязкости воды v=1,3-10-2 Ст.
2) Найти величину вакуума в сечении С, расположенном выше выходного сечения трубопровода на h2 = 35 м, длина участка трубопровода между этими сечениями l=10км.
Ответ. hп=150м и Pн = 3 МПа; Pв = 0,05 МПа.
Скачать решение задачи 9-16 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-17. Для трубопровода диаметром D = 0,5 м и длиной L = 1000 м, снабженного в конце соплом и работающего под напором Н = 400 м, установить зависимость мощности струи на выходе из сопла и к. п. д. трубопровода от диаметра d выходного отверстия сопла.
Определить, при каком d мощность струи будет максимальной. Каков будет при этом к. п. д. трубопровода? В трубопроводе учитывать только потери на трение (λ = 0,02). Коэффициент сопротивления сопла ξ = 0,04, сжатие струи на выходе отсутствует. См. указание к задаче 9-12.
Ответ. Максимум мощности имеет место при
Скачать решение задачи 9-17 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-18. Какова максимальная мощность, которую можно получить в турбинной установке, работающей под заданным располагаемым напором H= 180 м, если напорный трубопровод, подводящий воду к турбине, имеет длину L = 2200 м и диаметр D = 1,2 м, а к. п. д. турбины - 0,88?
Каковы будут при этом расход через турбину Q и кпд. трубопровода? В трубопроводе учитывать только потери на трение, приняв λ = 0,02.
Скачать решение задачи 9-18 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-19. Система водяного отопления с естественной циркуляцией состоит из водогрейного котла, в котором вода нагревается до температуры t1 = 95° С, и кольцевого трубопровода общей длиной l = 16 м и диаметром d = 50 мм, включающего калорифер, где вода охлаждается до t2 = 65 °С. Разность высот между центрами котла и калорифера Н = 4 м,. Определить расход циркулирующей в кольце воды, принимая, что местные потери составляют 50% потерь трения и пренебрегая охлаждением воды в трубах. Шероховатость трубопровода 0,2 мм.. Плотность воды при температуре t1 = 95 °С равен ρ1= 962 кг/м3 И при t2 = 65 °С ρ2= 980 кг/м3.
Указание. Движение жидкости в кольце поддерживается за счет разности удельных весов столбов жидкости в вертикальных участках кольца высотой Д. Применяя уравнение Бернулли для
Скачать решение задачи 9-19 (Куколевский И.И.) (цена 100р)
Задача (Куколевский И.И.) 9-20. В котельной установке с естественной тягой при расходе дымовых газов M = 18000 кг/ч вакуум у основания дымовой трубы (обусловленный сопротивлением газового тракта) должен равняться Рв = 20 мм водяного столба. Определить, какую высоту Н должна иметь труба, создающая такой вакуум, если ее диаметр d = 1 м. Средний плотность дымовых газов ρ1= 0,6 кг/м3 и окружающего атмосферного воздуха ρ2= 1,2 кг/м3. Коэффициент сопротивления трения в трубе принять λ = 0,03.
Скачать решение задачи 9-20 (Куколевский И.И.) (цена 100р)