Задача № 1

Определить максимально возможную высоту установки над уровнем воды всасывающего окна центробежного насоса для подачи забортной воды, если на всасывании насос создает вакуум м, диаметр всасывающей трубы d = 0,25 м, ее длина 10 м, подача насоса Q = 20 л/с, коэффициент гидравлического трения , коэффициенты местных потерь: приемного фильтра с обратным клапаном ; поворота

При установке насоса на максимально возможной высоте весь создаваемый насосом вакуум будет расходоваться на подъем жидкости на эту высоту и преодоление всех сопротивлений.

где h – максимально возможная высота расположения всасывающего окна насоса над уровнем моря;

- скорость движения воды во всасывающем трубопроводе.

м/с.

м.

Задача № 2

Определить объемный и массовый расход воздуха плотностью =1,2 кг/м³ через горизонтальную всасывающую трубу с плавно закругленным входом и диаметром цилиндрической части d = 0,25 м, если дифференциальный манометр, заполненный водой, показывает при этом разность уровней в своих трубках м. Потерями напора на входе в трубу пренебрегаем.

Уравнение Бернулли для сечения, проведенного на некотором расстоянии перед входом в трубу и в сечении, где установлен v-образный пьезометр будет иметь вид:

Так как труба горизонтальная, то z ₁ = z ₂, скорость воздуха на некотором расстоянии от трубы можно принять равной нулю Скорость движения воздуха в трубе Давление р ₁ = р _атм, давление р ₂ – абсолютное давление во всасывающей трубе. Разность будет показана дифманометром, одна трубка которого сообщается с атмосферой.

Отсюда, замерив , можно определить скорость воздуха в трубе

Однако дифманометр показывает разность уровней воды – высоту водяного столба, а течет в трубе – воздух, поэтому от водяного столба следует перейти к разности уровней, выраженной значением воздушного столба.

Так как отсюда

Здесь кг/м³ – плотность воды;

- разность уровней водяного дифманометра;

кг/м³ – плотность воздуха при данной температуре.

м.возд.ст.

Таким образом, скорость воздуха в трубе составит:

.

Объемный расход воздуха

м³/с.

Массовый расход воздуха

кг/с.

Задача № 3

В системе подачи масла плотностью кг/м³ на трубопроводе диаметром d = 0,05 м смонтированы параллельно фильтр и перепускной клапан. При понижении температуры вязкость масла возрастает, что приводит к росту гидравлического сопротивления фильтра. При увеличении местного сопротивления до значения МПа перепускной клапан открывается, а масло подается в систему смазки, минуя фильтр. Определить значение кинематической вязкости масла, при котором происходит открытие клапана. Коэффициент местной потери напора на фильтре , расход масла Q = 1,2 л/с.

Найдем значение падения напора на фильтре

м масляного столба.

Местная потеря на фильтре рассчитывается

Отсюда можно рассчитать значение вязкости , при котором возникает местное сопротивление Н _м, провоцирующее открытие перепускного клапана.

Предварительно необходимо определить величину скорости масла в трубопроводе

м/с.

Тогда

м²/с = м²/с.

Контрольные вопросы

1. Чем характеризуется движение? Что такое движение установившееся и

неустановившееся, напорное и безнапорное?

2. Что такое элементарная струйка жидкости? Какие свойства она имеет?

3. Что такое живое сечение элементарной струйки и живое сечение потока

жидкости? Дайте определение понятия расхода элементарной струйки (элементарного расхода).

4. Дайте определение понятий «средняя скорость потока жидкости» и «расход потока жидкости».

5. Запишите уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости.

6. Как определить скорость, используя трубку Пито?

7. Раскройте геометрический смысл уравнения Бернулли.

8. Объясните энергетический смысл уравнения Бернулли.

9. Каковы будут относительные показания двух манометров, установленных до и после сужения потока?

10. Запишите уравнение Бернулли для потока реальной вязкой жидкости.

11. Классифицируйте виды потерь напора в потоке жидкости, объясните причины их возникновения.

12. Какие режимы движения жидкости существуют? Чем они различаются?

13. Объясните физический смысл критерия Рейнольдса, что такое нижняя и верхняя критические скорости, нижнее и верхнее критические значения критерия Рейнольдса?

14. Объясните причины потерь напора по длине и напишите формулу Дарси-Вейсбаха.

15. Как рассчитать коэффициент жидкостного трения для ламинарного режима?

16. Что такое гидравлически гладкие трубы?

17. Какие зоны сопротивлений существуют при турбулентном режиме течения? Запишите расчетные зависимости для них (формулы Блаузиуса, Альтшуля, Прандтля-Никурадзе).

18. Объясните причины местных потерь потока, запишите формулу Вейсбаха.

19. Какое теоретическое решение для случая внезапного расширения предложил Ж.Ш.Борда?