9 Гидравлические сопротивления

9.1 Для ограничения расхода воды в водопроводной линии устанавливается дроссельная диафрагма. Избыточное давление в трубе до и после диафрагмы постоянно и равно соответственно p1=63,8 кПа и р2=20,6 кПа. Диаметр трубы D=0,076 м. Определить необходимый диаметр отверстия диафрагмы d с таким расчетом, чтобы расход в линии был равен Q=5,83·10-3 м³/с.

Ответ: d=0,0342 м.


9.2 Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем резервуаре (рис.8). Определить давление p воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξв=8,0; входа в трубу ξвх=0,5; выхода в бак ξвых=1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,2 мм.Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем резервуаре (рис.8). Определить давление p воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξв=8,0; входа в трубу ξвх=0,5; выхода в бак ξвых=1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,2 мм.

Таблица 2 — Исходные данные

ВариантЖидкостьQ, л/сl, мd, мм
1Вода4650

Ответ: р=26,9 кПа.

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


9.3 Из бака A, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак B, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной краном (рис.13). Определить наибольшее значение коэффициента сопротивления крана ξ, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.Из бака A, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак B, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной краном (рис.13). Определить наибольшее значение коэффициента сопротивления крана ξ, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.

Таблица 2 — Исходные данные

Вариантd, ммD, ммh, смН, см
115193598

Ответ: ξкр=5,8.

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


9.4 Определить потерю напора hтр в трубопроводе диаметром d1=0,257 м, длиной l=1000 м при эквивалентной шероховатости кэкв=0,15 мм, если весовой расход нефти, перекачиваемой по трубопроводу G=545 H/c, плотность нефти ρ=880 кг/м³ и вязкость v=0,276·10-4 м²/с. Обосновать выбор расчетной формулы.

Ответ: hтр=9,1 м.


9.5 (Вариант 69) Увеличение давления происходит при внезапном расширении трубы от d до D (рис.2), которому соответствует разность показаний пьезометров Δh, установленных в сечениях трубы 1-1 и 2-2. Учитывая местные потери hм на внезапное расширение трубы, определить скорости υ1, υ2 и расход жидкости Q.

Таблица 2 — Исходные данные

d, ммD, ммΔh, мм
4514060
Увеличение давления происходит при внезапном расширении трубы от d до D (рис.2), которому соответствует разность показаний пьезометров Δh, установленных в сечениях трубы 1-1 и 2-2. Учитывая местные потери hм на внезапное расширение трубы, определить скорости υ1, υ2 и расход жидкости Q.

Ответ: υ1=2,52 м/c, υ2=0,26 м/c, Q=0,004 м³/c.

Варианты задачи: 19, 18.

Еще задачи из этой методички: 13, 4, 5.


9.6 (Вариант 69) При ламинарном режиме движения жидкости по горизонтальному трубопроводу диаметром d расход жидкости равен Q (рис.4). Падение пьезометрической высоты на участке трубопровода длиной l составляет h. Определить кинематическую v и динамическую μ вязкости жидкости.При ламинарном режиме движения жидкости по горизонтальному трубопроводу диаметром d расход жидкости равен Q (рис.4). Падение пьезометрической высоты на участке трубопровода длиной l составляет h. Определить кинематическую v и динамическую μ вязкости жидкости.

Таблица 1 — Исходные данные

d, мl, мh, мQ, м3/cρ, кг/м3
0,259500,950,095977,8

Ответ: v=0,99·10-5 м²/c, μ=0,00968 Па·с.

Варианты задачи: 19, 18.

Еще задачи из этой методички: 2, 3, 4, 5.


9.7 Вычислить эквивалентную длину местного сопротивления в стальной трубе, бывшей в употреблении, если коэффициент местного сопротивления в формуле Вейсбаха равен ξ=1,65, диаметр трубы d=0,05 м, средняя скорость движения воды в ней V=1 м/c, температура воды t=10 ºС.

Ответ: lэкв=2,714 м.


9.8 По выкидной горизонтальной линии с внутренним диаметром d, мм, и длиной l, км, подается нефть в количестве М, т/сут, плотностью ρ=0,8 т/м³ и вязкостью ν=5·10-4 м²/c. Определить потери давления, выразив их в Па, кг/см² и м. Эквивалентная шероховатость трубы е=0,1 мм.

Таблица 1 — Исходные данные

Вариантd, ммl, кмМ, т/сут
74503,9800

Ответ: Δр=17 Па, Δр=0,17·10-3 кг/см², hтр=2,199 м.


9.9 (Вариант 0) Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость kэ=0,1 мм), состоящему из труб различного диаметра d и различной длины l, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q, температура t, ºC (рис.1).Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость Δэ=0,1 мм), состоящему из труб различного диаметра d и различной длины l, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q, температура t, ºC (рис.1). Требуется: Определить скорости движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода. 2 Установить величину напора H в резервуаре. Построить напорную и пьезометрическую линии на всех участках трубопровода.

Требуется:

1. Определить скорости движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода.

2 Установить величину напора H в резервуаре.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии на всех участках трубопровода.

Таблица 1 — Исходные данные

Q, л/cd1, ммd2, ммd3, ммl1, мl2, мl3, м t, ºC
0,52015200,50,50,510

Ответ: υ1=1,59 м/c, υ2=2,83 м/c, υ3=1,59 м/c, Н=1,029 м.

Варианты задачи: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.


9.10 Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем резервуаре (рис.8). Определить давление p воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξв=8,0; входа в трубу ξвх=0,5; выхода в бак ξвых=1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,2 мм.Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем резервуаре (рис.8). Определить давление p воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления: вентиля ξв=8,0; входа в трубу ξвх=0,5; выхода в бак ξвых=1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы кэ=0,2 мм.

Таблица 1

ЖидкостьQ, л/cl, мd, мм
Раствор CaCl2 10%2,5840

Ответ: р=33,6 кПа.