Короткі методичні вказівки до розв'язку завдань

1 2 3 4 5

1. Тиск у будь-якій крапці спочиваючої рідини можна визначити по основнім рівнянню гідростатики:

де p - тиск у шуканій крапці рідини, [Па]:

p₀ - тиск на вільній поверхні [Па];

ρ – щільність рідини, [кг/м³]; (густина води при нормальнихумовах ρ_в₌1000кг/м3).

g – прискорення вільного падіння [м/с²];

7 h – глибина занурення точки від вільної поверхні, [м].

Знаючи закон зміни тиску по глибині, можна графічно побудувати епюри тиску на поверхні резервуара. Для цього знаходять тиск у крайніх крапках, відкладають його величину в масштабі нормально до поверхні й з'єднують лініями.

2. Силу тиску на будь-яку плоску поверхню можна визначити як:

P = p_с S,

де P- сила тиску на поверхню S, [Н];

p_c – тиск у центрі ваги поверхні,[Па];

S – площа цієї поверхні,[м²].

3. Силу тиску на криволінійну поверхню можна розрахувати, попередньо розклавши її на складові – горизонтальну Р_г і вертикальну Р_в і потім визначити кожну окремо, тобто:

Горизонтальна складова Р_г =р_с S_{пр y},

де р_с – тиск у центрі ваги,[Па];

S_{пр y} – площа проекції криволінійної поверхні на вертикальну площину, [м²].

Так наприклад, якщо криволінійна поверхня являє собою півсферу або конус, те їх проекція буде являти собою просто коло й площа проекції буде дорівнює площі кола, для напівциліндричного люка його проекцією на вертикальну площину буде прямокутник.

Вертикальна складова сили тиску

Р_в = ρg W_тд,

де W_тд – обсяг тіла тиску, [м³];

Тілом тиску називається тіло, укладене між самою криволінійною поверхнею, п'єзометричною площиною й вертикальною утворюючої циліндричною площиною (тобто для побудови тіла тиску необхідно від криволінійної поверхні відновити перпендикуляри до п'єзометричної площини). Для криволінійних поверхонь, розташованих на бічних гранях резервуарів, обсягом тіла тиски буде обсяг цього геометричного тіла. Так наприклад, якщо на бічній поверхні резервуара розташований конічний або напівсферичний люк, то обсяг тіла тиску – це обсяг конуса або півсфери.

4. Витрата рідини, що перетікає з бака 1 у бак 2 по простому трубопроводу можна визначити графоаналітичним способом, побудувавши графік залежності потребного напору Н_потр від витрати Q і по розташовуваному напору H_р знайти шукану витрату.

Найбільш загальне вираження рівняння потребного напору має вигляд:

Н_потр = Н_ст+ 0,0827 ,[м]

При Н_ст=0 рівняння потребного напору перетворюється в характеристику мережі і являє собою залежність втрат питомої енергії (напору) від витрати.

Для графічної побудови цього рівняння (тобто графіка виду:

Н_потр = f(Q)) задаються декількома значеннями витрат і визначають усі величини, що входять у рівняння.

Максимальну величину витрати, що задається, можна приблизно визначити по формулі:

де μ – коефіцієнт витрати отвору (μ = 0,6);

f – площа трубопроводу - , [м²];

Н_р – розташовувані напір на вході в трубопровід, [м], визначається по основнім рівнянню гідростатики;

Н_р= ,

де р₀ – тиск на вільній поверхні, [Па], (якщо р₀ невідома величина, те можна знайти значення тиску в будь-якій крапці резервуара по відомій висоті. Так для завдання 3 тиск р₀ можна знайти на рівні Н₀, знаючи тиск на дні р_м і висоту Н₁)_.

Н₀ – відстань від вільної поверхні до входу в трубопровід, [м].

Розрахувавши максимальне значення витрати Qmax, задаються декількома значеннями поточних витрат Q (найчастіше трьома) і визначають інші величини в наступній послідовності:

4.1. Розраховуються поточні значення швидкості рідини в трубопроводі:

, [м/с];