10 Расчет простых трубопроводов

10.1 (Вариант 3) Определить расход воды в трубопроводе постоянного сечения диаметром d и длиной l, если выходное отверстие трубопровода расположено ниже входного отверстия на величину z (рис.3.11). Напор над центром тяжести поддерживается постоянным и равным H. Коэффициенты местных сопротивлений и гидравлического трения приведены в табл.58. Построить пьезометрическую и напорную линии.Определить расход воды в трубопроводе постоянного сечения диаметром d и длиной l, если выходное отверстие трубопровода расположено ниже входного отверстия на величину z (рис.3.11). Напор над центром тяжести поддерживается постоянным и равным H. Коэффициенты местных сопротивлений и гидравлического трения приведены в табл.58. Построить пьезометрическую и напорную линии.

Таблица 58

d, ммl, мz, мζвхζкрλ, 10-3Н, м
1254520,554,5215

Ответ: Q=0,039 м³/c.


10.2 Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилиндре, подавая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис.9). Диаметр трубопровода d, его длина l. Когда поршень находится ниже уровня жидкости в резервуаре на Н=0,5 м, потребная для его перемещения сила равна F. Определить скорость поршня и расход жидкости в трубопроводе. Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода. Коэффициент гидравлического трения трубы принять λ=0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх=0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар ξвых=1,0. Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилиндре, подавая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис.9). Диаметр трубопровода d, его длина l. Когда поршень находится ниже уровня жидкости в резервуаре на Н=0,5 м, потребная для его перемещения сила равна F. Определить скорость поршня и расход жидкости в трубопроводе. Построить напорную и пьезометрическую линии для трубопровода. Коэффициент гидравлического трения трубы принять λ=0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу ξвх=0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар ξвых=1,0.

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантЖF, НD, ммd, ммl, м
1Вода124001806018

Ответ: υп=1,1 м/с, Q=0,027 м³/с.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


10.3 Вода перекачивается насосом I из открытого бака в расположенный ниже резервуар В, где поддерживается постоянное давление р по трубопроводу общей длиной l и диаметром d. Разность уровней воды в баках h (рис.17). Определить напор, создаваемый насосом для подачи в бак B расхода воды Q. Принять суммарный коэффициент местных сопротивлений ξ=6,5. Эквивалентная шероховатость стенок трубопровода кэ=0,15 мм.

Таблица 2 — Исходные данные

Вариантрв, МПаl, мd, ммh, мQ, л/с
10,17 (абс.)901002,015
Вода перекачивается насосом I из открытого бака в расположенный ниже резервуар В, где поддерживается постоянное давление р по трубопроводу общей длиной l и диаметром d. Разность уровней воды в баках h (рис.17). Определить напор, создаваемый насосом для подачи в бак B расхода воды Q. Принять суммарный коэффициент местных сопротивлений ξ=6,5. Эквивалентная шероховатость стенок трубопровода кэ=0,15 мм.

Ответ: Нн=10,2 м.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


10.4 Чему должно быть равно манометрическое давление рм на поверхности жидкости в закрытом резервуаре А (рисунок 23) для того, чтобы обеспечить подачу жидкости Ж в количестве Q при температуре 20 ºC в открытый резервуар Б? Разность уровней в резервуарах Н. Трубопровод из материала М имеет длину 2l и диаметр d. Посредине трубопровода установлен обратный клапан K, коэффициент местного сопротивления которого ζкл. Построить пьезометрическую и напорную линии. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из таблицы 10.Чему должно быть равно манометрическое давление рм на поверхности жидкости в закрытом резервуаре А (рисунок 23) для того, чтобы обеспечить подачу жидкости Ж в количестве Q при температуре 20 ºC в открытый резервуар Б? Разность уровней в резервуарах Н. Трубопровод из материала М имеет длину 2l и диаметр d. Посредине трубопровода установлен обратный клапан K, коэффициент местного сопротивления которого ζкл. Построить пьезометрическую и напорную линии. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из таблицы 10.

Таблица 10 – Исходные данные

ВариантМатериал
трубопровода, М
Жидкость, ЖQ, л/c
дЧугунБензин
авиационный
2,80

Конец таблицы 10

Т, ºСН, мl, мd, ммζкл
69,06,705,00706,0

Ответ: рм=49 кПа.

Все задачи из:


10.5 По сифонному трубопроводу длиной l жидкость Ж при температуре 20ºC сбрасывается из отстойника A в отводящий канал Б. Какой должен быть диаметр d трубопровода (его эквивалентная шероховатость Δэ), чтобы обеспечить сбрасывание жидкости в количестве Q при напоре H?

Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой (ξк), а плавные повороты имеют углы 45º и радиус округления R=2r. Построить пьезометрическую и напорную линии.

По сифонному трубопроводу длиной l жидкость Ж при температуре 20ºC сбрасывается из отстойника A в отводящий канал Б. Какой должен быть диаметр d трубопровода (его эквивалентная шероховатость Δэ), чтобы обеспечить сбрасывание жидкости в количестве Q при напоре H? Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой (ξк), а плавные повороты имеют углы 45º и радиус округления R=2r. Построить пьезометрическую и напорную линии.

Таблица 1

ВариантЖQ, л/сН, мl, мΔэ, ммξк
1Вода1,24,0012,00,0606,0

Ответ: d=28 мм.

Варианты задачи: 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0.


10.6 Резервуары A и B  (рис.23) соединены горизонтальной новой чугунной трубой переменного сечения с длинами участков l1=10 м, l2=6 м и диаметрами d1=0,05 м и d2=0,075 м. По трубе движется вода при температуре t=15 ºC и напоре Н=8 м. Определить расход в трубопроводе и построить напорную и пьезометрическую линии, если в резервуаре А манометрическое давление на свободной поверхности воды рм=0,02 МПа, высота h=1 м.Резервуары A и B (рис.23) соединены горизонтальной новой чугунной трубой переменного сечения с длинами участков l1=10 м, l2=6 м и диаметрами d1=0,05 м и d2=0,075 м. По трубе движется вода при температуре t=15 ºC и напоре Н=8 м. Определить расход в трубопроводе и построить напорную и пьезометрическую линии, если в резервуаре А манометрическое давление на свободной поверхности воды рм=0,02 МПа, высота h=1 м.

Ответ: Q=0,011 м³/c.


10.7 Труба, соединяющая два бака, заполнена жидкостью с вязкостью v=0,01 Ст и плотностью ρ=1000 кг/м³. Определить, при какой высоте Н жидкость будет двигаться из верхнего бака в нижний с расходом Q=0,05 л/c, а при какой высоте H будет двигаться в обратном направлении с тем же расходом, если длина трубы l=2,5 м; ее диаметр d=8 мм; коэффициент сопротивления каждого колена ζ=0,5; избыточное давление в нижнем баке р0=7 кПа; вакуум в верхнем баке рвак=3 кПа. Трубу считать гидравлически гладкой.Труба, соединяющая два бака, заполнена жидкостью с вязкостью v=0,01 Ст и плотностью ρ=1000 кг/м³. Определить, при какой высоте Н жидкость будет двигаться из верхнего бака в нижний с расходом Q=0,05 л/c, а при какой высоте H будет двигаться в обратном направлении с тем же расходом, если длина трубы l=2,5 м; ее диаметр d=8 мм; коэффициент сопротивления каждого колена ζ=0,5; избыточное давление в нижнем баке р0=7 кПа; вакуум в верхнем баке рвак=3 кПа. Трубу считать гидравлически гладкой.

Ответ: Н1=1,67 м, Н2=0,37 м.


10.8 (Вариант 1) По трубе диаметром d и длиной l перекачивается вода с расходом Q. Определить давление p2 в сечении 2-2, если в сечении 1-1, расположенном на высоте H, давление равно p1. Температура перекачки воды 10 ºC, абсолютная шероховатость стенок трубы Δ, коэффициент сопротивления задвижки ζз, поворота — ζп.По трубе диаметром d и длиной l перекачивается вода с расходом Q. Определить давление p2 в сечении 2-2, если в сечении 1-1, расположенном на высоте H, давление равно p1. Температура перекачки воды 10 ºC, абсолютная шероховатость стенок трубы Δ, коэффициент сопротивления задвижки ζз, поворота - ζп.

Таблица 1 — Исходные данные

d, ммl, мQ, л/cН, мр1·105, ПаΔ, ммζзζп
4010022514,90,4

Ответ: р2=0,4 МПа.


10.9 Какое давление должен создавать насос при подаче масла Q=0,4 л/c и при давлении воздуха в пневмогидравлическом аккумуляторе р2=2 МПа, если коэффициент сопротивления квадратичного дросселя ζ=100; длина трубопровода от насоса до аккумулятора l=4 м; диаметр d=10 мм? Свойства масла ρ=900 кг/м³; ν=0,5 Ст. Коэффициент ζ отнесен к трубе d=10 мм.Какое давление должен создавать насос при подаче масла Q=0,4 л/c и при давлении воздуха в пневмогидравлическом аккумуляторе р2=2 МПа, если коэффициент сопротивления квадратичного дросселя ζ=100; длина трубопровода от насоса до аккумулятора l=4 м; диаметр d=10 мм? Свойства масла ρ=900 кг/м³; ν=0,5 Ст. Коэффициент ζ отнесен к трубе d=10 мм.

Ответ: р1=3,47 МПа.


10.10 Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром d=25 мм, длиной l=10 м. Определить расход воды Q, если избыточное давление в баке р1=200 кПа; высоты уровней Н1=1 м; Н2=5 м. Режим течения считать турбулентным. Коэффициенты сопротивления принять: на входе в трубу ζ1=0,5; в вентиле ζ2=4; в коленах ζз=0,2; на трение λт=0,025.Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром d=25 мм, длиной l=10 м. Определить расход воды Q, если избыточное давление в баке р1=200 кПа; высоты уровней Н1=1 м; Н2=5 м. Режим течения считать турбулентным. Коэффициенты сопротивления принять: на входе в трубу ζ1=0,5; в вентиле ζ2=4; в коленах ζз=0,2; на трение λт=0,025.

Ответ: Q=2,17 л/c.