Физика в гидравлике

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Определить максимальный объем жидкости W, который можно залить в резервуар при условии, что она не выльется из него при нагревании от начальной температуры до конечной температуры . Вычислить высоту столба жидкости при .

Решение:

Находим разность температур:

Находим объем резервуара:

Объем жидкости после нагрева

Объем жидкости при

Высота столба жидкости при

где S - площадь резервуара

Высота столба жидкости при

Задача 2

Определить усилие на днище сосуда и разрывное усилие в сечении 1-1 при наполнении на высоту . Построить эпюры давлений на днище и боковые стенки.

Дано:

Решение:

Давление на дно сосуда:

Усилие на плоские поверхности:

где F- площадь дна

Разрывное усилие в плоскости 1-1:

где - площадь плоскости 1-1

Задача 3

Определить отрывное усилие, действующее на крышку люка диаметром , расположенного на боковой стенке резервуара. Во сколько раз увеличится отрывное усилие при создании в резервуаре избыточного давления .

Дано:

Решение:

Сила давления на плоские стенки:

где S - площадь люка

Р - давление в центре тяжести люка

Если

Усилие увеличится в 7 раз.

Задача 4

Зазор между цапфой и опорой постоянен и равен Цапфа вращается с частотой Считать, что скорость жидкости в зазоре изменяется по линейному закону от 0 у стенки опоры до у поверхности цапфы. Определить мощность, требуемую на преодоление трения в подшипнике, если зазор заполнен жидкостью, заданной в исходных данных. Каким должен быть кинематический коэффициент вязкости , чтобы снизить момент силы трения вдвое?

Дано:

Решение:

Градиент скорости в зазоре:

Площадь цапфы:

Динамический коэффициент вязкости

Сила трения подшипника

Момент силы трения

Мощность:

Снижаем момент силы вдвое:

Находим динамический коэффициент вязкости:

Задача 5

Определить высоту цилиндрического поплавка , обеспечивающего открытие тарельчатого клапана с диаметром седла в днище резервуара, при погружении в жидкость 2/3 объема. Вес клапана с тягой и поплавком принять равным , а диаметр поплавка .

Дано:

Решение:

Сила давления на клапан:

Из условия равновесия поплавок-клапан

из условия

Высота поплавка

Задача 6

Определить максимальное время разгона резервуара на подвижной платформе в направлении, параллельном размеру 1 до скорости 60 км/ч при наполнении на высоту , чтобы жидкость не вылилась из резервуара.

Дано: резервуар давление кинематический

Решение:

При поступательном движении сосуда с ускорением свободная поверхность жидкости образует с горизонталью угол .

Угол определяем:

Задача 7

Определить расход жидкости Q через отверстие полностью открытого клапана в днище резервуара при его наполнении на высоту . Диаметр отверстия принять равным диаметру клапана. Определить время истечения всей жидкости и половины жидкости из резервуара. Отверстие считать малым с коэффициентом расхода .

Во сколько раз увеличится время истечения всей жидкости при уменьшении диаметра отверстия вдвое? Во сколько раз уменьшится время истечения при создании в резервуаре постоянного избыточного давления .

Дано:

Решение:

Расход через малое отверстие:

где S - площадь отверстия

- действительный напор,

Время истечения жидкости

где - начальная высота жидкости

Площадь резервуара

Время истечения половины жидкости

Отверстие уменьшаем наполовину

Время истечения

Время увеличится примерно в 4 раза

Время истечения при

Время уменьшится примерно в 4,3 раза

Задача 8

Определить требуемую производительность насоса для заполнения резервуара на высоту , за время . Выбрать диаметры всасывающего и нагнетающего трубопроводов по заданной скорости в нагнетающем трубопроводе , скорость во всасывающем трубопроводе принять на 30% меньше .

Дано:

Решение

Определяем расход

Где W- объем жидкости

Диаметры трубопроводов:

Всасывающий

Принимаем стандарт

Нагнетающий

Принимаем стандарт

Задача 9

Рассчитать напорные характеристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов в диапазоне от 0 до 1,4 при заданной высоте всасывания и нагнетания . Длину нагнетающего трубопровода принять , а длину всасывающего трубопровода . Эквивалентную шероховатость стенок трубопроводов принять . Считать, что всасывающий трубопровод имеет один плавный поворот на с коэффициентом местного сопротивления и приемный клапан с коэффициентом сопротивления . Нагнетающий трубопровод имеет один плавный поворот на , колено с коэффициентом сопротивления и стандартный вентиль с коэффициентом сопротивления (полностью открытый):

Местное сопротивление на входе в резервуар считать равным . Повышением уровня жидкости в резервуаре по мере его наполнения пренебречь.

Размещено на Allbest.ru