Номера задач для контрольных работ

Вариант 2

Задачи

1. Определить величину и направление силы F, приложенной к штоку поршня для удержания его на месте. Справа от поршня находится воздух, слева от поршня и в резервуаре, куда опущен открытый конец трубы, – жидкость Ж (рис. 1.1).

Показание пружинного манометра – P_M.

Рис. 1.1.

2. Паровой прямодействующий насос подает жидкость Ж на высоту Н (рис. 1.2). Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилин­дра D, а насосного цилиндра d? Потерями на трение пренебречь.

Рис. 1.2.

3. Определить силу прессования F, развиваемую гидравлическим прес­сом, у которого диаметр большего плунжера D, диаметр меньшего

Рис. 1.3.

плун­жера d. Больший плунжер расположен выше меньшего на величину Н, ра­бочая жидкость Ж, усилие, приложенное к рукоятке, R
(рис. 1.3).

4. Замкнутый резервуар разделен на две части плоской перегородкой, имеющей квадратное отверстие со стороной а, закрытое крышкой (рис. 1.4). Давление над жидкостью Ж в левой части резервуара определяется пока­заниями манометра P_M, давление воздуха в правой части – показаниями мановакуумметра. Определить величину и точку приложения результи­рующей силы давления на крышку.

Рис. 1.4.

5. Шар диаметром D наполнен жидкостью Ж. Уровень жидкости в пьезометре, присоединенном к шару, установился на высоте Н от оси ша­ра. Определить силу давления на боковую половину внутренней поверхности шара (рис. 1.5). Показать на чертеже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную силу давления.

Рис. 1.5.

6. Определить силу давления на коническую крышку горизонтального цилиндрического сосуда диаметром D, заполненного жидкостью Ж
(рис. 1.6). Показание манометра в точке его присоединения – P_M. Показать на чер­теже вертикальную и горизонтальную составляющие, а также полную си­лу давления.

Рис. 1.6.

7. При истечении жидкости из резервуара в атмосферу по горизонтальной трубе диаметра d и длиной 2l уровень в пьезометре, уста­новленном посередине длины трубы, равен h (рис. 1.7). Определить расход Q и коэффициент гидравлического трения трубы l, если статический на­пор в баке постоянен и равен Н. Построить пьезометрическую и напорную линии. Сопротивлением входа в трубу пренебречь.

Рис. 1.7.

8. Жидкость Ж подается в открытый верхний бак по вертикальной тру­бе длиной l и диаметром d за счет давления воздуха в нижнем замкнутом резервуаре (рис. 1.8). Определить давление P воздуха, при котором расход будет равен Q. Принять коэффициенты сопротивления вентиля xв = 8,0; входа в трубу x_вх = 0,5; выхода в бак x_вых = 1,0. Эквивалентная шероховатость стенок трубы k_Э = 0,2 мм.

Рис. 1.8.

9. Поршень диаметром D движется равномерно вниз в цилиндре, пода­вая жидкость Ж в открытый резервуар с постоянным уровнем (рис. 1.9). 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 l = 0,03. Коэффициент сопротивления входа в трубу x_вх = 0,5. Коэффициент сопротивления выхода в резервуар x_вых = 1,0.

Рис. 1.9.

10. Определить диаметр трубопровода, по которому подается жидкость Ж с расходом Q из условия получения в нем максимально возможной скорости при сохранении ламинарного режима. Температура жидкости t = 20 °С.

11. При ламинарном режиме движения жидкости по горизонтальному трубопроводу диаметром d = 30 см расход равнялся Q, а падение пьезо­метрической высоты на участке данной l составило Н. Определить кине­матический и динамический коэффициенты вязкости перекачиваемой жидкости.

12. По трубопроводу диаметром d и длиной l движется жидкость Ж
(рис. 1.10). Чему равен напор Н, при котором происходит смена ламинарно­го режима турбулентным? Местные потери напора не учитывать. Темпе­ратура жидкости t = 20 °С.

У к а з а н и е. Воспользоваться формулой для потерь на трение при лами­нарном режиме (формула Пуазейля).

Рис. 1.10.

13. На поршень диаметром D действует сила F (рис. 1.11). Определить скорость движения поршня, если в цилиндре находится вода, диаметр отверстия в поршне d, толщина поршня а. Силой трения поршня о цилиндр пренебречь, давление жидкости на верхнюю плоскость поршня не учиты­вать.

Рис. 1.11.

14. Определить длину трубы l, при которой расход жидкости из бака будет в два раза меньше, чем через отверстие того же диаметра d. Напор над отверстием равен Н. Коэффициент гидравлического трения в трубе принять l = 0,025 (рис. 1.12).

Рис. 1.12.

15. Определить длину трубы l, при которой опорожнение цилиндри­ческого бака диаметром D на глубину Н будет происходить в два раза медленнее, чем через отверстие того же диаметра d. Коэффициент гид­равлического трения в трубе принять l = 0,025 (рис. 1.12).

У к а з а н и е. В формуле для определения времени опорожнения бака ко­эффициент расхода m выпускного устройства определяется его конструк­цией. Для трубы

,

где x - суммарный коэффициент местных сопротивлений.

16. Определить диаметр d горизонтального стального трубопровода длиной l = 20 м, необходимый для пропуска по нему воды в количестве Q, если располагаемый напор равен Н. Эквивалентная шероховатость стенок трубы k = 0,15 мм.

У к а з а н и е. Для ряда значений d и заданного Q определяется ряд значений потребного напора H_П. Затем строится график Н_П = f(d) и по заданному Н определяется d.

17. Из бака А, в котором поддерживается постоянный уровень, вода протекает по цилиндрическому насадку диаметром d в бак В, из которого сливается в атмосферу по короткой трубе диаметром D, снабженной кра­ном (рис. 1.13). Определить наибольшее значение коэффициента сопротив­ления крана x, при котором истечение из насадка будет осуществляться в атмосферу. Потери на трение в трубе не учитывать.

Рис. 1.13.

18. При внезапном расширении трубопровода скорость жидкости в трубе большего диаметра равна v. Отношение диаметров труб D/d = 2
(рис. 1.14). Определить Н – разность показаний пьезометров.

Рис. 1.14.

19. Горизонтальная труба служит для отвода жидкости Ж в количестве Q из большого открытого бака (рис. 1.15). Свободный конец трубы снабжен краном.

Рис. 1.15.

Определить ударное повышение давления в трубе перед краном, если диаметр трубы d, длина l, толщина стенки d, материал стенки - сталь. Кран закрывается за время t _зак по закону, обеспечивающему линейное уменьшение скорости жидкости в трубе перед краном в функции времени.

20. Вода в количестве Q перекачивается по чугунной трубе диаметром d, длиной l с толщиной стенки d. Свободный конец трубы снабжен затво­ром. Определить время закрытия затвора при условии, чтобы повышение давления в трубе вследствие гидравлического удара не превышало DP = 1 МПа. Как повысится давление при мгновенном закрытии затвора?

21. Определить время закрытия задвижки, установленной на сво­бодном конце стального водопровода диаметром d, длиной l с толщиной стенки d, при условии, чтобы максимальное повышение давления в водо­проводе было в три раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Через сколько времени после мгновенного закрытия задвижки повышение давления распространится до сечения, находящегося на расстоянии 0,7 l от задвижки?

Приложения к задачам варианта 1

Таблица 1.3.

1. Удельный вес g и плотность r жидкостей при t = 20° C.

Наименование	g, Н/м3	r, кг/м3
Бензин авиационный	7250÷350	739÷751
Вода пресная		998,2
Глицерин безводный
Керосин	7770÷8450	792÷840
Масло касторовое
Масло минеральное	8600÷8750	877÷892
Нефть	8340÷9320	850÷950
Ртуть
Спирт этиловый безводный		789,3
Масло трансформаторное	8870÷8960	904÷915
Масло турбинное	9200÷9300	940÷952

Таблица 1.4.

2. Кинематический коэффициент вязкости жидкостей n при t = 20° C.

Жидкость	n, см2/с	Жидкость	n, см2/с
Бензин авиационный	0,0073	Глицерин	8,7
Керосин Т-1	0,025	Воздух	0,149
Вода	0,010	Масло трансформаторное	0,3
Ртуть	0,0016
Масло индустриальное (веретенное)	0,5

Таблица 1.5

3. Давление насыщения паров, МПа (абс.)

Вещество	Температура, °С
Бензин Б-70	0,0163	0,0332	0,056	0,1	-
Керосин Т-1	0,0035	0,0058	0,0075	0,0012	0,02
Вода	0,0033	0,008	0,02	0,048	0,1
Спирт	0,008	0,02	0,049	-	-

Таблица 1.6.

4. Модуль упругости жидкостей при t = 50° C, МПа

Жидкость	Модуль упругости	Жидкость	Модуль упругости
Вода		Турбинное масло
Спирт
Нефть		Глицерин
Керосин
Ртуть

5. Модуль упругости металлов, МПа

Сталь ………………………………. 2×10⁵

Чугун ………………………………. 10⁵

Номера контрольных задач студент выбирает по последней цифре шифра зачетной книж­ки студента (табл. 2.1), а числовые значения – по предпоследней цифре (табл. 2.2).

В условиях контрольных работ не всегда указывают все цифровые значения параметров, необходимых для решения задач (например, может быть не указана плотность, коэффициент вязкости или другой параметр). Тогда недостающие па­раметры выбираются из таблиц, помещенных в приложении. В исключительных случаях можно пользоваться также данными других справочников, в каждом слу­чае указывая в своей контрольной работе название справочника, номер таблицы или графика.

Таблица 2.1.

Послед-няя цифра шифра	При выполнении одной контрольной работы	При выполнении двух контрольных работ
1 вариант	2 вариант	в первой	во второй
	1,4,10 2,5,11 3,6,12 1,5,11 2,6,12 3,4,10 1,6,12 2,4,11 3,5,10 1,6,10	1,6,16 5,11,17 3,4,18 2,6,16 3,5,17 1,10,18 3,12,16 1,10,17 2,11,18 2,10,18	1,6,7 2,5,8 3,4,9 3,5,8 2,6,9 1,4,9 1,5,8 2,4,7 3,6,7 2,5,9	11,13,16 12,14,17 10,15,18 11,15,17 12,15,16 10,13,18 11,14,17 12,13,16 10,14,16 11,14,18