Домашняя контрольная работа

1. Плотность морской воды ρ = 104,8 кгс·с²/м⁴. Определить ее удельный вес γ.

2. Определить удельный вес смеси жидкостей γ см, имеющей следующий состав: керосина 40%, мазута 60% (проценты весовые), если удельный вес керосина γ₁ = 790 кгс/м³, мазута γ₂ = 890 кгс/м³.

3. При нормальных условиях, т. е. при t = 0 °С и давлении 760 мм рт. ст., плотность кислорода ρ = 0,1457 кгс·с²/м⁴. Определить его плотность при температуре t = – 60 °С и том же давлении.

4. Нефть, имеющая удельный вес γ = 9·10³ Н/м³, обладает при температуре t = 50°С вязкостью μ = 6,0·10^-4 кгс·с/м² = 5,884·10^-4 Н∙с/м. Определить ее кинематическую вязкость ν.

5. Кинематическая вязкость нефти при температуре t = 10 °С составляет 12·10^-6 м²/с. Определить динамическую вязкость μ, если при температуре t = 20°С плотность нефти ρ = 890 кг/м³.

6. При экспериментальном определении вязкости нефти вискозиметром Энглера найден: время истечения 200 см³ воды τ₁ = 51,2 с, время истечения 200 см³ нефти

τ₂ = 163,4 с. Определить кинематическую вязкость нефти.

7. В автоклав объемом V = 50 л под некоторым давлением закачано 50,5 л эфира. Определить, пренебрегая деформацией стенок автоклава, повышение давления в нем Δ P, если коэффициент объемного сжатия эфира при t = 20 °С β = 1,91·10^-4 cм²/кгс = 1,95·10–9 м²/Н.

8. Определить плотность рабочих жидкостей при различных температурах. Температурный коэффициент объёмного расширения всех маселβ_t =8,75·10^-4 °С^-1. Значения ρ₂₀ при температуре 20 °С этих масел даны в прил. 2.

9. Уровень мазута в вертикальном цилиндрическом баке диаметром 2 м за некоторое время понизился на 0,5 м. Определить количество израсходованного мазута, если плотность его при температуре окружающей среды 20 °С равна ρ = 990 кг/м³.

10. Стальной барабан подвергается гидравлическому испытанию под избыточным давлением 2 МПа. Определить, какое количество воды дополнительно к первоначальному объёму при атмосферном давлении необходимо подать насосом в барабан, если его геометрическая ёмкость равна 10 м³. Деформацией барабана пренебречь, коэффициент объёмного изотермического сжатия воды β = 1/2·10^-9 Па.

11. Определить объём расширительного сосуда V _pc, который необходимо установить в системе водяного отопления с объёмом воды V ₀, если известно, что максимальная разность температур воды в подающем и обратном трубопроводах 25°С. Запас по объёму расширительного сосуда принять трёхкратным. Температурный коэффициент объёмного расширения воды β_t = 0,0006 °С^-1.

12. По условиям гидравлического испытания водопровода диаметром d = 200 мм и длиной l = 1000 м давление должно быть поднято от атмосферного до 2 МПа. Определить объем воды, который потребуется дополнительно подать в водопровод. Деформацией труб пренебречь.

13. Определить изменение объёма 27 т нефтепродукта в хранилище при колебании температуры от 20 до 50 °С, если при t = 20 °С плотность нефтепродукта равна

ρ₂₀=900 кг/м³, а температурный коэффициент объёмного расширения β_t = 0,001°С^-1.

14. Предельная высота уровня мазута в вертикальной цилиндрической цистерне равна h₀ = 10 м при температуре 0°С. Определить, до какого уровня можно налить мазут, если температура окружающей среды повысится до 35 °С. Расширением цистерны пренебречь, температурный коэффициент объёмного расширения для мазута принять равным β_t = 0,001 °С^-1.

15. Определить давление воды на корпус подводной лодки при погружении на глубину 50 м.

16. Определить величину избыточного гидростатического давления р _а в точке А под поршнем и р _в в точке В воды на глубине z = 2 м от поршня, если на поршень диаметром d = 200 мм производится давление силой p = 314 кгс (рис. 3.3).

17. Определить давление р в котле с водой и пьезометрическую высоту z₁, если высота поднятия ртути в трубке манометра= 50 мм (рис. 3.4).

 

Рис. 3.3.

18. В ртутном вакуумметре, подключенном к камере конденсатора паровой машины, столб ртути в ближайшем к нему колене выше, чем в другом, на 600 мм. Барометрическая высота h_б = 755 мм рт. ст. (рис. 3.6). Определить разрежение и абсолютное давление в конденсаторе.

19. В печи А дымовые газы имеют в среднем температуру t₂ = 300 °С и удельный вес γ₂ = (1,25 – 0,0027 t₂) кгс/м³. Температура наружного воздуха t_В = 14 °С, давление 760 мм рт. ст. (рис. 3.7). Определить при высоте дымовой трубы Н =5 м разность напоров Δ Н по обе стороны печной дверки В, если ее закрыть.

Рис. 3.4

рис. 3.5.

20. Для измерения высоты полета на аэростате применяется точный барометр. Перед вылетом барометр показывал давление h₁ = 745 мм рт. ст., а в наивысшей точке подъема – давление h₂ = 500 мм рт. ст. Считая температуру воздуха по всей высоте постоянной и равной t = 10 °С, определить высоту подъема аэростата Н.

21. Подпорная прямоугольная вертикальная стенка шириной b = 200 м сдерживает напор воды высотой Н = 10 м (рис. 3.7). Определить силу полного давления Р на стенку и опрокидывающий момент М. Построить эпюру давлений.

Рис. 3.6.

Рис. 3.7.

22. Определить силу Р полного давления воды на плоскую трапецеидальную стенку, имеющую размеры h = l,8 м, b = 26 м, В = 32 м, α= 45^o (рис. 3.8),

если удельный вес жидкости γ = 1000 кг/м³.

23. Манометр, установленный на водопроводе, показывает давление 2 кгс/см². Определить, чему равно абсолютное давление, измеренное в Па, м вод. ст. и мм рт. ст. Атмосферное давление принять равным р _ат = 1 кгс/см².

Рис. 3.8.

24. Вначале в U-образную трубку налили ртуть, а затем в одно колено трубки воду, а в другое бензин (рис. 3.9). При совпадении верхних уровней

бензина и воды высота столба воды равна 43 см. Определить разность уровней ртути. Плотность ртути ρ_рт= 13,6·10³кг/м³, плотность бензина ρ_б = 0,7·10³ кг/м³.

25. Определить абсолютное давление воды в трубопроводе, если U-образный ртутный манометр, подключенный по схеме (рис. 3.10), показал перепад Δ h = 500 мм рт. ст. Барометрическое давление 760 мм рт. ст.

Рис. 3.9

26. Определить уровень мазута в баке, если при замере S-образной трубкой разность уровней ртути Δ h = 250 мм. Плотность мазута ρ_м = 860 кг/м³.

27. Прямоугольный открытый резервуар предназначен для хранения 30 м³. Определить силы давления на стенки и дно резервуара, если ширина дна 3 м, а длина 5 м.

Рис 3.10

28. Определить силу давления воды на дно сосуда, если площадь дна его 0,25 м², а уровень воды расположен на высоте 2 м от дна.

29. Дизельное топливо хранится в цилиндрической ёмкости высотой 8 м и диаметром 5 м. Определить силу, действующую на боковую стенку хранилища. Плотность дизельного топлива ρ = 860 кг/м³.

30. Определить абсолютное давление, если показание вакуумметра равно 50 кПа при барометрическом давлении 100 кПа.

31. Определить давление, которое испытывает стенка сосуда, заполненного водой, на глубине h = l м от поверхности.

32. Определить горизонтальную силу, действующую на плотину (рис.3.11) длиной L = 1000 м при высоте воды перед плотиной Н ₁ = 100 м, а за плотиной Н ₂ = 10 м.

33. Два цилиндра соединены трубкой по схеме, изображенной на рис. 3.12. Известно, что диаметр первого цилиндра D ₁ = 50 см, а второго – D ₂ = 20 см. Цилиндр меньшего диаметра расположен выше цилиндра большего диаметра на h = 0,5 м. Определить, какое усилие Р ₁ необходимо приложить к большому поршню, чтобы система пришла в равновесие, если на поршень малого цилиндра действует сила Р ₂ = 500 Н.

Рис. 3.11

 

Рис. 3.12

 

Рис 3.13

Рис. 3.14

34 Вертикальный цилиндрический резервуар ёмкостью 314 м³ и высотой 4 м заполнен водой. Определить силы давления воды на боковую стенку и дно резервуара.

35. Определить силу Р полного давления на торцевую плоскую стенку горизонтальной цилиндрической цистерны диаметром D = 2,2 м, если уровень бензина удельного веса γ = 720 кгс/м³ в цистерне находится на расстоянии Н = 2,4 м от дна (рис. 3.14). Цистерна герметически закрыта, и избыточное давление паров бензина на свободную поверхность составляет h _б = 367 мм рт. ст.

36. Определить силы, растягивающие горизонтальную цистерну, заполненную жидкостью удельным весом γ = 950 кгс/м³, по сечениям АА и ВВ; диаметр цистерны D = 5 м, длина L = 10 м (рис.3.13).

37. Ареометр, изготовленный из полой стеклянной трубки, снабжен внизу шариком с дробью. Внешний диаметр трубки d = 30 мм; объем шарика V = 15 см³; вес ареометра G = 35,3 г. Определить глубину h, на которую погрузится ареометр в спирт удельным весом γ = 700 кгс/м³.

38. Определить, содержится ли примесь породы в самородке золота, если установлено, что вес самородка в воздухе G _o =9,65H, а в воде G _в = 9,15 H. Плотность чистого золота ρ_з = 19,3·103 кг/м³.

39. Определить силу, действующую на деревянный брусок длиной L = 50 см и поперечным сечением S = 200 см², полностью погруженный в воду. Плотность древесины принять равной ρд = 600 кг/м³.

40. В шлюзовой камере, имеющей ширину b = 40 м и длину l = 300 м, уровень воды за время τ = 0,5 ч понижается на Δ h = 8 м. Определить средний расход Q в водоспускных трубах.

41. По трубопроводу диаметром d = 156 мм перекачивают мазут удельным весом γ = 0,9 т/м³. Определить объемный расход Q и среднюю скорость u, если весовой расход G = 50 т/ч.

42. Теплообменник изготовлен из стальных труб диаметром 76×3 мм. По трубам проходит газ под атмосферным давлением. Требуется найти необходимый диаметр при работе с тем же газом, но под давлением р_изб = 5 кгс/см², если требуется скорость газа сохранить прежней при том же массовом расходе газа и том же числе труб.

43. Определить (пренебрегая потерями) теоретическое разрежение, которое может быть создано рабочей струей воды в камере А водоструйного насоса (рис. 3.15). Давление на выходе из диффузора атмосферное (1,013·10⁵ Па, или 760 мм рт. ст.), скорость струи в этом месте 2,7 м/с. Диаметр струи в сечении

I – 23 мм, в сечении II – 50 мм.

44. По горизонтальной трубе переменного сечения протекает идеальная жидкость удельного веса γ =0,95 т/м³ в количестве Q = 10 л/с. Определить пьезометрические высоты в сечениях 1, 2, 3, если d₁ = d₃ = 100 мм, d₂ =25 мм, p₁ = 3 атм (рис. 3.16).

Рис. 3.15

Рис. 3.16

45. Пожарный, стоя на лестнице, тушит огонь из брандспойта, диаметр которого у устья d = 2 см, а у корня (точка A) D = 8 см. Скорость струи на выходе из брандспойта υ = 15 м/с (рис. 3.17). Пренебрегая сопротивлением в стволе, найти силу R, с которой пожарному приходится удерживать брандспойт у точки А.

Рис. 3.17

46. Вода вытекает из открытого бака большого объема в атмосферу через короткое сопло. Уровень воды в баке над соплом Н = 3 м поддерживается постоянным. Найти массовый расход G воды через сопло, если выходная площадь сопла F = 10 см².

47. Вода вытекает из большого закрытого бака в атмосферу (давление р_а = 1·10⁵ Па) через сопло с выходной площадью F = 10 см². Высота воды в баке над соплом h = 12 м. Над уровнем воды находится воздух давлением p₁ =5·10⁵ Па. Определить скорость истечения воды из сопла.

48. Определить массовый расход горячей воды в трубопроводе с внутренним диаметром d _вн = 412 мм, если известно, что средняя скорость воды u = 3 м/с, а плотность ρ = 917 кг/м³.

49. На прямом участке реки одновременно сделаны замеры поперечного сечения и определены живые сечения в плоскостях А, В, С (рис. 3.18).

При этом F_А = 50 м₂; F_В = 60 м²; FС = 65,5 м². Расход воды в момент определения живых сечений составлял Q = 60 м³/с. Определить средние скорости течения в плоскостях А, В, С.

50. По трубопроводу подаётся 0,314 м³/с воды. Определить диаметр трубопровода, если скорость воды равна 2 м/с.

Рис. 3.18

51. Пар от двух котлов одинаковой производительности поступает в общий сборный коллектор и далее в турбину (рис. 3.26). Определить диаметр паропровода от коллектора к турбине d_t, если диаметры паропроводов от коллектора равны d ₁ = d ₂ = 150 мм, а скорость пара на всех участках одинаковая.

52. По условиям гидравлического испытания водопровода диаметром d = 200 мм и длиной l = 1000 м давление должно быть поднято от атмосферного до 2 МПа. Определить объём воды, который потребуется дополнительно подать в водопровод. Деформацией труб пренебречь.

53. Определить режим течения жидкости в межтрубном пространстве теплообменника типа «труба в трубе» при следующих условиях: внутренняя

труба теплообменника имеет диаметр 25×2 мм, наружная 51×2,5 мм; массовый расход жидкости 3730 кг/ч; плотность жидкости 1150 кг/м³; динамический коэффициент вязкости 1,2·10^-3 Па·с.

54. Определить характер движения нефти по нефтепроводу диаметром d = 305 мм, если ее расход Q = 60 л/с, а вязкость 0,082 см²/с.

Рис. 3.19

 

55. Нефть удельным весом γ = 8,5·103 Н/м³ и вязкостью μ =0,03 кгс·с/м² перекачивается по трубопроводу диаметром d = 203 мм. Определить весовой расход G, при котором движение переходит из ламинарного в турбулентное.

56. Определить наибольшую величину диаметра трубы d, при котором на достаточном удалении от входа будет иметь место ламинарное течение, если через поперечное сечение трубы протекает Q = 2 л/с керосина кинематической вязкостью ν _кр = 0,05 см²/с. Найти также, какова будет при этом средняя скорость течения керосина u.

57. По трубопроводу диаметром d = 203 мм перекачивается Q = 100 л/с мазута, кинематическая вязкость которого ν постепенно увеличивается вследствие остывания. Определить, при каком значении вязкости ν _кр в трубе будет иметь место критический режим движения.

58. Определить режим движения воды при состоянии насыщения по трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 125 мм, при объёмном расходе Q = 88,2 м³/ч. Температура воды 150 ºС. Физические характеристики воды даны в прил. 5.

59. Определить удельное линейное падение давления в трубопроводе тепловой сети. Внутренний диаметр трубопровода d =100 мм, температура воды t = 150 °C, скорость υ = 0,2 м/с, абсолютная шероховатость труб k = 0,5 мм. Физические характеристики воды даны в прил. 5.

60. Определить предельное значение скорости воды в трубопроводах тепловой сети, выше которой линейное падение давления (потери напора) прямо пропорционально квадрату скорости. Температура воды t =150°C, абсолютная шероховатость труб k = 0,5 мм. Физические характеристики воды даны в прил. 5.

61. Жидкость, имеющая плотность 1200 кг/м³ и динамический коэффициент вязкости 2 мПа·с, из бака 1 с постоянным уровнем самотёком поступает в реактор 2. Определить, какое максимальное количество жидкости (при полностью открытом кране) может поступать из бака в реактор. Уровень жидкости в баке находится на 6 м выше ввода жидкости в реактор. Трубопровод выполнен из алюминиевых труб с внутренним диаметром 50 мм. Общая длина трубопровода, включая местные сопротивления, 16,4 м. На трубопроводе имеются три колена и кран (рис. 3.27). В баке и реакторе давление атмосферное.

62. Трубопровод диаметром d = 100 мм имеет местное сужение, в котором его

диаметр d₁ = 25 мм. Определить весовой расход G, среднюю скорость в трубопроводе u и скорость в узкой его части u ₁, если перекачивается мазут удельным весом γ = 900 кгс/м³ в количестве Q = 10 л/с.

63. Определить гидравлический уклон i в трубопроводе постоянного диаметра длиною l = 10 км при перекачке воды, если в начале трубы давление p ₁ больше, чем давление в конце р ₂, на величину Δ р = 30 атм, и конец трубы расположен выше начала на Δ z = 20 м.

64. По нефтепроводу перекачивается нефть удельным весом γ = 900 кгс/см³ в количестве Q = 40 л/с. В одном сечении внутренний диаметр трубы d ₁ = 305 мм и давление р ₁ = 10 атм, в другом сечении, расположенном выше первого на Δ z = 10 м, внутренний диаметр трубы d₂ = 254 мм и давление р ₂ = 8 атм. Определить высоту потерянного напора h_r между этими сечениями.

65. Пожарный рукав диаметром d = 75 мм имеет на своем конце коническую насадку (брандспойт). Потеря напора при прохождении воды через нее равна

h = 0,5 м; расход воды Q = 7 л/с. Найти, какое давление должна иметь вода перед входом в брандспойт, для того чтобы струя из него била на высоту

Н = 15 м.

66. Определить скорость газов в газоходе парового котла, если динамический напор, измеренный с помощью спиртового манометра, равен h cп = 4 мм, средняя температура газов в газоходе t г = 367 °C. Плотность газов при нормальных физических условиях ρг = 1,29 кг/м³; плотность спирта ρ_с = 0,8·10³ кг/м³;

ϕ = 0,98.

67. Определить потерю напора в прямом трубопроводе длиной l =1000м, по которому прокачивается нефтепродукт плотностью ρ= 900 кг/м³ в количестве

Q = 31,4 л/с. Внутренний диаметр трубопровода d = 200 мм, коэффициент гидравлического сопротивления λ= 0,04.

68. Определить возможный расход из водопровода в здании, расположенном на расстоянии 1 км от водонапорной башни, если известно, что уровень воды в башне поддерживается постоянным на высоте 20 м. Вода в здание должна быть подана на высоту 10 м. Водопровод имеет внутренний диаметр d = 175 мм и проложен по прямой между водонапорной башней и зданием.

 

 

Номер варианта*	Номера задач

 

*Номер варианта – последние две цифры номера зачетной книжки

Срок сдачи ДКР – 10.01.2018 г.