Дальков М.П. Гидравлика УрИ ГПС МЧС России Екатеринбург 2017
1.222 Ответить на теоретические вопросы:
- Основные физические свойства жидкостей. Их размерности в системе СИ.
- В чем отличие жидкостей от твердых тел и газов.
Задача 1.
В вертикальном стальном резервуаре, заполненном наполовину, хранится нефть (рис.1). Плотность нефти, при начальной температуре, равна 855 кг/м³. Определить массу хранящейся нефти и колебания ее уровня в резервуаре, если температура в течение года принимает значения от t1 ºС (зима) до t2 ºС (лето). Коэффициент температурного расширения нефти, температуры и вид резервуара принять согласно исходным данным.
Исходные данные к задаче
Таблица №1
| Вариант | αТ, 1/°С | t1, °С | Вид резервуара | t2, °С |
| 00 | 0,00065 | -25 | РВС-10000 | 30 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
2.421 Ответить на теоретические вопросы:
- Объясните понятия абсолютного и избыточного давления, вакуума. Какими приборами измеряется давление, вакуум. Устройство и принцип работы этих приборов.
- Вывод основного уравнения гидростатики и его физический смысл. Что такое поверхность равного давления и каким уравнением она описывается? Что является поверхностью равного давления для жидкости в поле сил тяжести?
Задача 2.
Какое усилие необходимо приложить к окончанию рычага гидравлического пресса (F), чтобы поднять груз массой G, при условии, что диаметр меньшего поршня d, а диаметр большего поршня D. Плечи рычага a и b. Силой трения пренебречь.
Исходные данные к задаче
Таблица № 3
| Вариант | G, кг | а, м | b, м | d, мм | D, мм |
| 00 | 1100 | 0,3 | 1 | 120 | 300 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
2.422 Ответить на теоретические вопросы:
- Гидростатическое давление и его свойства. Что такое “эпюра давления”? Принцип построения эпюр давления. Использование эпюр давления для определения величины гидростатического давления и центра давления.
- Методика определения силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности.
Задача 3
Определить на какой высоте z установится уровень ртути в сосуде относительно точки А, если манометрическое (избыточное) давление в этой точке составляет рa. Жидкости находится в равновесии. Плотность ртути принять равной 13600 кг/м³, вода 990 кг/м³.
Значения давления рa и высоты h принять по таблице согласно своему варианту.
Исходные данные к задаче
Таблица № 4
| Вариант | ра | h, см |
| 00 | 3,5 кгс/см² | 50 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
10.227 Ответить на теоретические вопросы:
- Как определяется средняя скорость в живом сечении потока? Что такое гидравлический радиус и гидравлический диаметр и зачем введены эти понятия? Чем отличается равномерное движение от неравномерного? Понятие идеальной жидкости.
- Приведите вывод уравнения неразрывности для элементарной струйки и для потока жидкости и объясните его физический смысл.
Решить задачу:
Определить, какое необходимо создать давление с помощью насоса, чтобы лафетный ствол обеспечивал расход равный Q. Потерями напора местными и по длине пренебречь. Диаметр выходного отверстия лафетного ствола d принять по таблице. Схема подсоединения лафетного ствола показана на рисунке 7. Плотность воды 1000 кг/м³.
Исходные данные к задаче
Таблица № 5
| Вариант | d, мм | Q, л/с |
| 00 | 28 | 28 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
7.308 Ответить на теоретические вопросы:
- Приведите уравнения движения идеальной и реальной жидкости и поясните, что характеризуют отдельные их члены.
- Напишите уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости и для потока реальной жидкости. Объясните его физический смысл и дайте геометрическую интерпретацию.
Решить задачу:
Рассчитать, какое минимальное давление необходимо создать на насосе автоцистерны, чтобы подать ствол РС-70 (ствол А) в окно 3-го этажа с расходом Q и длиной рукавной линии L. Рукавная линия проложена из рукавов диаметром dрук и одного разветвления. Коэффициент местных потерь ξствола = 0,343, ξразвл = 0,5. Плотность воды 1000 кг/м³.
Исходные данные к задаче
Таблица № 7
| Вариант | Q, л/с | L, м | dрук, мм |
| 00 | 7,2 | 190 | 77 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
8.184 Ответить на теоретические вопросы:
- Объясните причины сжатия струи при истечении жидкости через отверстия. Какие бывают виды сжатия? Что такое инверсия струи и в каких случаях наблюдается это явление?
- Как определяются скорость и расход жидкости при истечении через отверстие? Связь между коэффициентами скорости, расхода и степени сжатия.
Решить задачу:
В бак, разделенный перегородкой на два отсека, поступает расход воды Q (рис. 12). В перегородке имеется отверстие диаметром d1 = 75 мм. Из второго отсека вода вытекает в атмосферу через внешний цилиндрический насадок диаметром d2. Определить, на каких уровнях h1 и h2 установится вода в отсеках при достижении стационарного режима. Плотность воды 1000 кг/м³. Исходные данные для расчета приведены в таблице.
Исходные данные к задаче
Таблица №7
| Вариант | d2, мм | Q, л/с |
| 00 | 70 | 27 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
12.41 Ответить на теоретические вопросы:
- Каковы причины возникновения гидравлического удара? Как изменяется во времени давление у задвижки при гидравлическом ударе? Что такое прямой и непрямой гидравлический удар?
- Как рассчитать величину повышения давления в трубопроводе при прямом и непрямом гидравлическом ударе? Отчего зависит скорость ударной волны? Приведите примеры возникновения гидравлического удара при эксплуатации пожарной техники. Как можно уменьшить или предотвратить ударное повышение давления?
Решить задачу:
Стальной водовод от насосной станции до водонапорной башни имеет длину L, диаметр 100 мм, толщину стенок 5 мм. Напор воды перед водонапорной башней равен Н, расход воды Q. Температура воды 20ºС.
Определить величину повышения давления при гидравлическом ударе, фазу удара, напряжение в стенке трубопровода и время безопасного закрытия задвижки. Сравнить напряжение в стенке при гидравлическом ударе с допустимым значением (для стали σдоп = 30 ГПа) и сделать вывод о возможном разрушении трубопровода.
Исходные данные к задаче
Таблица №9
| Вариант | Н, м | L, м | Q, л/с |
| 00 | 75 | 70 | 28 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
9.174 Ответить на теоретические вопросы:
- Поясните понятия “свободная струя”, “незатопленная струя”, “затопленная струя”, “сплошная струя”, “раздробленная струя”. Причины распада сплошных струй и как обеспечить получение дальнобойных пожарных струй.
- Методика расчета огибающих кривых компактной и раздробленной части струи. Как зависит максимальная высота струи от давления перед насадкам и диаметра насадка? Способы получения распыленных струй.
Решить задачу:
Определить максимальную дальность боя и силу реакции струи, получаемой при помощи лафетного ствола. Угол наклона ствола 30º, диаметр насадка d, напор воды на выходе из насадка Н.
Во сколько раз измениться дальность боя струи и сила реакции струи если:
а) в два раза увеличить напор;
б) в два раза увеличить диаметр насадка.
Исходные данные к задаче
Таблица №11
| Вариант | Н, м | d, мм |
| 00 | 35 | 32 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
10.229 Ответить на теоретические вопросы:
- Расчет каких аппаратов пожарной техники основан на уравнении Бернулли? Привести пример методики расчета одного из указанных аппаратов.
- Сущность метода анализа размерностей. Вид формул для определения линейных и местных потерь напора. От каких величин зависят коэффициенты линейных (λ) и местных (ζ) потерь напора.
Решить задачу:
Вода по трубопроводу диаметром d и длиной l перекачивается с расходом Q. Уровень воды в резервуаре постоянный и равен Н. Определить давление при входе в насос, если температура воды равна t = 20ºС, эквивалентная шероховатость стенок трубы Δ, коэффициент сопротивления задвижки ξзадв, поворота – ξпов (коэффициент сопротивления входа в трубопровод ξвх = 0,5). Числовые значения параметров приведены в таблице.
Исходные данные к задаче
Таблица №12
| Вариант | d,
мм |
l,
м |
Q,
л/с |
Н,
м |
Δ,
мм |
ξзадв
|
ξпов
|
| 00 | 75 | 2000 | 10 | 8 | 1 | 0,6 | 0,5 |
Варианты задачи: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99.
