3 Силы давления жидкости на плоские стенки
3.281 Патрубок маслобака квадратного сечения со стороной а перекрывается крышкой АВ, перемещающейся в вертикальных пазах (рис. 2.8).
Определить начальную силу F для открытия крышки, если показание манометра, установленного на верхней стенке патрубка, рман.
Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м³, коэффициент трения скольжения в пазах f = 0,5.
Массу крышки считать равной М.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | а, мм | рман, ат | М, кг |
| а | 150 | 0,12 | 2,0 |
Ответ: F = 159,0 Н.
ВУЗ: УГГУ
3.282 Выход из резервуара, заполненного водой, представляет патрубок, который закрывается круглой крышкой диаметром D. Крышка может поворачиваться вокруг шарнира А (рис. 2.13).
Определить силу Т для удержания крышки в закрытом положении, если показание U-образного ртутного манометра hрт, высота уровня масла над ртутью hм. Уровень ртути в правом колене манометра выше шарнира А на величину а.
Принять плотности жидкостей ρрт = 13,6·10³ кг/м³, масла ρмасл = 900 кг/м³.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | D, мм | hрт, мм | hм, мм | а, мм |
| а | 600 | 120 | 50 | 500 |
Ответ: Т ≥ 3,53 кН.
ВУЗ: УГГУ
3.283 Сферический резервуар с плоской круглой крышкой диаметром d = 0,8 м, описанный в задаче 1.28 и представленный на рис. 1.29, погружен в воду. Уровень воды над осью крышки Н = 1,0 м, внутри резервуара абсолютное давление рабс = 118 кПа.
Определить величину горизонтальной равнодействующей давления R, линию действия ее и положение центра давления для силы hDравн относительно свободной поверхности.
3.284 Патрубок резервуара с маслом перекрывается круглой крышкой, которая можем поворачиваться вокруг шарнира А (рис. 2.14).
Определить, каким должно быть показание U-образной трубки, заполненной ртутью (hрт), определяющей давление на поверхности масла, чтобы крышка находилась в закрытом положении за счет вакуума.
Принять: диаметр крышки D, глубину масла до шарнира А равной h.
Плотности жидкостей: масла ρмасл = 900 кг/м³; ртути ρрт = 13,6·10³ кг/м³.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | D, мм | h, мм |
| а | 600 | 200 |
Ответ: hрт = 38 мм.
ВУЗ: УГГУ
3.285 Аппарат, плавающий на поверхности воды, имеет люк, закрытый изнутри плоской вертикальной круглой крышкой диаметром d (рис. 2.16).
Определить горизонтальную равнодействующую давления на крышку, если внутри аппарата действует вакуум рвак.
Найти расстояние еравн от линии действия этой силы до оси люка. Принять плотность воды ρ.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | d, м | рвак, кПа | ρ, кг/м³ |
| а | 0,8 | 2,0 | 1020 |
Ответ: R = 1432 Н, еравн = 7 см.
ВУЗ: УГГУ
3.286 В вертикальной перегородке отстойника для воды, состоящего из двух резервуаров – А и В (рис. 2.17), сделано круглое отверстие диаметром d. Отверстие перекрывается квадратной крышкой со стороной а, которая может поворачиваться вокруг шарнира О.
Определить, какой вакуум (рвак) нужно создать на поверхности воды в закрытом резервуаре А, чтобы крышка открылась. Резервуар В открыт. Принять уровень воды над шарниром О в резервуаре А равным h1, в резервуаре В – h2.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | d, мм | а, мм | h1, м | h2, м |
| а | 250 | 350 | 2,2 | 0,4 |
Ответ: рвак = 0,22 ат.
ВУЗ: УГГУ
3.287 Квадратное отверстие со стороной а в вертикальной плоской стенке закрытого резервуара с водой перекрывается плоским щитом при помощи устройства с шарниром А (рис. 2.24). Щит прижимается к стенке грузом G на расстоянии b от шарнира А.
Найти величину силы тяжести G для удержания щита в закрытом положении, если глубина воды на уровне нижней кромки отверстия Н. Верхняя кромка отверстия находится на расстоянии h от шарнира А. Абсолютное давление на поверхности рабс.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | а, м | b, м | Н, м | h, м | рабс, ат |
| а | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 0,3 | 1,08 |
Ответ: G = 8,68 кН.
ВУЗ: УГГУ
3.288 Водопроводная труба диаметром d имеет поворот под углом α = 90º (рис. 2.25). Манометрическое давление в трубе рман.
Определить равнодействующую давления на упор.
Примечание: следует рассчитать силы давления в симметрично расположенных фланцевых соединениях А и В, затем равнодействующую этих сил.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | d, мм | рман, ат |
| а | 200 | 5,0 |
Ответ: R = 21,76 кН.
ВУЗ: УГГУ
3.289 Определить силу F на штоке золотника (рис. 2.28), если действующий напор в подводящей системе Н, показание вакуумметра (В) равно рвак. Избыточное давление в полости поршней ризб, диаметры поршней соответственно D и d. Система заполнена водой плотностью ρ = 10³ кг/м³.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | Н, м | D, мм | d, мм | рвак, ат | ризб, ат |
| а | 3,0 | 20 | 16 | 0,6 | 10,2 |
Ответ: F = 107 Н.
ВУЗ: УГГУ
3.290 Цилиндрический полый резервуар диаметром D в широкой части и d в узкой части через уплотнение входит в резервуар с водой, в котором выведен пьезометр (рис. 2.31).
Определить каким должно быть превышение уровня воды в пьезометре (h) для равновесного состояния цилиндрического резервуара, если высота широкой части цилиндра Н.
Плотность воды ρ = 10³ кг/м³.
Таблица 1 – Исходные данные
| Вариант | D, мм | d, мм | Н, м |
| а | 500 | 250 | 0,30 |
Ответ: h = 0,9 м.
ВУЗ: УГГУ
