Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

Саратовский Государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А.

Строительно-архитектурно-дорожный институт

Кафедра «Теплоснабжение, вентиляция, водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика»

Специальность: «Теплогазоснабжение и вентиляция» (заочная форма обучения)

Контрольная работа

на тему: Механика жидкости и газа

Выполнил: студент(ка) 3 курса, группы б4СТЗСз31

Сотников Антон Андреевич

Принял: д.т.н. профессор Попов Виктор Сергеевич

21.01.2016

Саратов 2016



Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

Строительно-архитектурно-дорожный институт, кафедра «Теплоснабжение, вентиляция, водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика».

Задание № 98 на выполнение контрольной работы по дисциплине «Механика жидкости и газа» выдано Сотникову Антону Андреевичу, студенту 3 курса, учебной группы Б4-СТЗСз-31, форма обучения заочная.

Тема работы: Гидростатика и гидродинамика

I. Исходные данные

1.	Задача № 1.1 (вариант 4)	ИОС
2.	Задача № 2.4 (вариант 4)	ИОС
3.	Задача № 2.18 (вариант 4)	ИОС
4.	Задача № 3.1 (вариант 4)	ИОС
5.	Задача № 3.6 (вариант 4)	ИОС
6.	Задача № 4.1 (вариант 4)	ИОС
7.	Задача № 5.1 (вариант 4)	ИОС
8.	Задача № 6.1 (вариант 4)	ИОС
9.	Задача № 7.2 (вариант 4)	ИОС
10.	Задача № 8.1 (вариант 4)	ИОС

II. Содержание контрольной работы

1. Практическое решение поставленных задач. Оформление полученных расчетных данных.

2. Список литературы

III. Состав и объем контрольной работы

1. Расчетно-пояснительная часть

2. Графическая часть (Графики, схемы, рисунки)

Дата выдачи задания 06.2015 г. Срок выполнения работы21.01.2016 г



Содержание

• Гидростатика
• Задача 1.1
• Задача 2.4
• Задача 2.18
• Задача 3.1
• Задача 3.6
• Гидродинамика
• Задача 4.1
• Задача 5.1
• Задача 7.2
• Задача 8.1
• Список используемой литературы


Гидростатика

Задача 1.1

Давление в баллоне с кислородом для газовой сварки при хранении его на улице, где температура , °C, равно атм. Каково будет давление в баллоне при внесении его в помещение с температурой , °C?

№ варианта	4
, °C	-25
, °C	20
, атм	65

Дано:

= -25 °C

= 20°C

=65 атм

Решение:

В соответствии с формулировкой закона Шарля давление газа фиксированной массы и фиксированного объема прямо пропорционально абсолютной температуре.

Из положений закона Бойля-Мариотта следует

=

Ответ: P2=76,79 атм

Задача 2.4

Рис. 6

В поток жидкости, имеющий площадь поперечного сечения и расход , вливается другой поток той же жидкости с расходом . Определить площадь сечения бокового притока и сечение потока после слияния , считая скорости во всех сечениях одинаковыми

№ варианта	4
, м2	1,6
, м3/с	0,6
, м3/с	1,2

Дано:

= 1,6м²

= 0,6м³/с

V=const

= 1,2м³/с

-? -?

Решение:

Определим скорость жидкости в сечении 1

=

Зная скорость потока во всех сечениях определим площадь сечения 2

S2=

Определим расход жидкости в сечении 0

Ответ:

Задача 2.18

По цилиндрической трубе диаметром течет вода со средней скоростью . Какое количество воды в единицу времени необходимо отвести из трубопровода, чтобы скорость движения снизилась до .



№ варианта	4
, м/м	50
, м/с	4,2
, м/с	0,6

Дано:

= 50 мм

= 4,2 м/с

= 0,6 м/с

Q - ?

Решение:

Ответ:

Задача 3.1

Рис. 9



Закрытый резервуар , заполненный керосином, снабжен ртутным вакуумметром и парометром (рис. 9). Определить абсолютное давление над свободной поверхностью в резервуаре и высоту поднятия керосина в парометре , если глубина керосина в резервуаре , а разность уровней ртути в вакуумметре ; = 804 кг/м³, = 13600 кг/м³, = 98100 Па.

№ варианта	4
, м	1,7
, мм	80

Дано:

=1,7 м

= 80 мм

= 804 кг/м³

= 13600 кг/м³

= 98100 Па.

-?

h-?

Решение:

Запишем уравнения равновесия со стороны ртутного вакуумметра

Со стороны парометра



Таким образом, в резервуаре вакуум

Согласно основному уравнению гидростатики гидростатическое давление в точке А определяется

Избыточное давление в точке А

h=

Ответ: h=0,3447 м;

Задача 3.6

Определить силу натяжения троса, удерживающего прямоугольный щит шириной и длиной при глубине воды слева от щита и справа от него . Угол наклона щита к горизонту = 60°. Вес щита не учитывать. Построить эпюры давления на щит слева и справа.

№ варианта	4
, м	1,8
, м	1,1
, м	2,6
, м	4

Дано:

=1,8 м

= 1,1 м

=2,6 м

= 4 м

T-?

Определим силу суммарного давления воды на щит слева

где глубина погружения центра тяжести

=;

площадь смоченной поверхности

Тогда

Аналогично определим силу суммарного давления справа

Вертикальные координаты точек приложения сил (центр давления) определяем по формуле

=1,039

=1,944

=0,635

=0,45

Натяжение троса определим из уравнения моментов сил относительно точки А:

Ответ: T=6,47 Н



Гидродинамика

Задача 4.1

Центробежный вентилятор засасывает воздух из атмосферы через сопло (рис. 24). К цилиндрической части сопла диаметром присоединена стеклянная трубка, нижним концом опущенная в сосуд с водой. Определить количество нагнетаемого вентилятором воздуха, если вода в трубке поднялась на высоту . Потери не учитывать.

№ варианта	4
, м	0,65
, м	1,15

Дано:

= 0,65 м

= 1,15 м

Q-?

Решение:

Сечение 2-2 принимаем в цилиндрической части сопла, сечение 1-1 - на входе в сопло, где давление равно атмосферному (Р_а=101,6кПа).

Плоскость сравнения совмещаем с осью трубы, тогда



z₁=z₂=0

С учетом этого, уравнение Бернулли получим в виде

Определим величину вакуума, обеспечивающего поднятие воды по трубке на высоту h

Тогда

Учитывая, что

Следовательно,

где d₁ - диаметр устья сопла, м

Ответ:

Задача 5.1

сварка гидравлический сопротивление шевелев

Через трубопровод длиной пропускается расход воды со средней скоростью . Определить потери напора с учетом сопротивления обратного клапана , задвижки , при следующих данных: = 0,8, = 0,5, коэффициент гидравлического трения принять равным = 0,03.

№ варианта	4
, м	65
, м/c	0,8
, м3/ч	45

Дано

- 65 м

- 0,8м/c

- 45м³/ч

= 0,8

= 0,5

= 0,03

hобщ-?



Решение:

определим потери по длине

определим потери на местных сопротивлениях:

Ответ:

Задача 6.1

В резервуар, имеющий в боковой стенке отверстие диаметром (мм) поступает из водопровода вода с расходом (м³/ч). Определить, до какой высоты будет подниматься вода в резервуаре.

Истечение считать как из малого отверстия в тонкой стенке.

№ варианта	4
, мм	20
, м3/ч	4,3

Дано:

d=20мм=0,02 м

Q=4,3 м³/ч=0,0012 м³/c

H-?

Решение:

Определим площадь отверстия:

Вода будет подниматься при

Вода установиться на отметки H при

где коэффициент расхода, который примем в размере 0,62

0,0012=0,62*0,000314*

Ответ:

Задача 7.2

Определить, при какой разности уровней воды в резервуарах (рис.36) сифонный трубопровод длиной и диаметром пропускает расход . Труба стальная новая. Коэффициенты сопротивлений принять следующими: = 10,0; = 0,45; = 1,0.

№ варианта	4
, м	75
, мм	75
, л/с	65

Дано:

=75 м

= 75 мм=0,075 м

= 65 л/с= 0,065 м3/с

Н-?

По указанию преподавателя параметр = 65 л/с= 0,065 м3/с , принят в размере = 8 л/с= 0,008 м3/с



Решение:

Используя формулы Шевелева определим коэффициент гидравлического сопротивления:

Из уравнения Бернулли составленного для сифонного трубопровода следует, что,

P₁=P₂=P_ат,

скорости течения на поверхности жидкости в сечениях 1-1 и 2-2 малы.

Тогда

(

= 5,5 м

Ответ: Н=5,5 м



Задача 8.1

В водопроводной сети имеется участок А-В с тремя параллельными ветвями (рис. 41). Определить потерю напора на участке А-В и расходы ветвей _{, ,} , если расход в магистрали , диаметры и длины участков заданы. Трубы новые чугунные.

Указание. Для решения задачи необходимо на одном графике построить характеристики всех трех ветвей, а затем при нескольких значениях потерь получить суммарные расходы; на полученной таким образом кривой отложить заданный расход, который будет соответствовать искомому значению потерь.

№ варианта	4
, л/с	135
Диаметр трубы, мм		250
		200
		150
Длина участков, м		600
		1100
		1000

Дано:

=135 л/с = 0,135 м3/с

-?

-?

-?

-?

Решение:

В соответствии с уравнением неразрывности потока расход жидкости по данному трубопроводу будет:

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃

Потери напора в каждом участке одинаковы, так как концы их смыкаются в одних и тех же точках А и В, в которых возможен только один напор. Рассчитаем потери напора в каждом трубопроводе:

=>



Поскольку,

, то

=>

=>

Подставив выражения в

Q = Q₁ + Q₂ + Q₃ ,

получим

Q = Q₁ + +

Q₁ = =

Найдем

=2,752*0,007056*600=11,6508 м

тогда, поскольку

 

Список используемой литературы

1. Киселев П.Г. Гидравлика / П.Г. Киселев. М.: Энергия; 1980.

2. Альтшуль А.Д. Гидравлика и аэродинамика / А.Д. Альтшуль, Л.С. Животовский, Л.П. Иванов. М.: Стройиздат, 1975.

3. Калякин А.М. Основные уравнения динамики и жидкости. Гидростатика. Гидравлические сопротивления. Часть 3 / А.М. Калякин. Саратов: СГТУ, 2003.

4. Калякин А.М. Конспект лекций по курсу «Гидравлика» / А.М. Калякин. Саратов: СГТУ, 2003.

5. Справочник по гидравлическим расчетам / под ред. П.Г. Киселева. 4-е изд. М.: Энергия, 1972.

Размещено на Allbest.ru