2018-02-13
1081
Практическая работа № 1
Тема: Решение типовых задач по определению величин гидростатического давления, пьезометрического и полного гидростатического напоров, вакуумической высоты. Использование в решении задач закона сообщающихся сосудов и закона Паскаля.
Цель: Выработка умений самостоятельной работы по определению величин давления, напоров, работы со справочной литературой.
Задания:
Задача 1
Давление на поверхности воды в сосуде (рис.1) Ро>Ратм. В пьезометре, установленном в точке А на глубине ha, вода поднялась на высоту h.
Определить:
1. Р(кПа) -полное гидростатическое давление в точке А,
2. Рм (кПа) – избыточное (манометрическое) гидростатическое давление в точке А.
3. Ро- давление на свободной поверхности в сосуде;
4. Нп (м)-пьезометрический напор.
5. Н(м)-полный гидростатический относительно плоскости сравнения, лежащей ниже точки А на расстоянии Z.
Указания к выполнению работы:
1. Оформить исходные данные, используя таблицу 1 (номер варианта определяется по порядковому номеру в журнале).
|
|
|
2. Выполнить схему к задаче (рисунок 1)
3. Решить задачу
4. На схеме проставить величины напоров
При выполнении работы используются следующие формулы:
1. Полное гидростатическое давление в точке А со стороны пьезометра:
Р = Ратм + γ*h (1)
Где
γ - удельный вес воды
2. Полное гидростатическое давление в точке А со стороны сосуда:
Р = Ро + γ*hа (2)
3. Составим уравнение равновесия относительно горизонтальной плоскости 0-0,
Р=Р.
Тогда
Ратм + γ*h = Ро + γ*hа
4. Отсюда находим Ро =
5. Избыточное (манометрическое) гидростатическое давление в точке А:
Рм=Р - Ратм (3)
6. Пьезометрический напор
Н=z+Рм/ γ (4)
7. Полный гидростатический напор
Нп=z+ Р/ γ (5)
Рисунок 1 – Схема к задаче 1
Таблица 1- Исходные данные к задаче №1
| Вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| h, м | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 |
| hа,м | 0,3 | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 3,0 | 3,5 | 4,5 | 5,0 | 5,2 |
| Z, м | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 5 | 5,5 | 6 | 6,5 | 7 | 7,5 |
Продолжение таблицы 1
| Вар. | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| h, м | 0,7 | 1,5 | 1,9 | 3,2 | 2,5 | 3,8 | 3,9 | 4,5 | 4,7 | 5,5 | 6,5 | 6,9 | 6,5 | 7,5 | 7,0 |
| hа,м | 0,3 | 0,8 | 1,0 | 1,5 | 1,7 | 2,5 | 2,0 | 3,5 | 3,0 | 4,5 | 3,0 | 3,5 | 4,9 | 5,0 | 6,2 |
| Z, м | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 4 | 4,5 | 3 | 5,5 | 6,2 | 6,0 | 5 | 1,5 |
Задача 2.
| Определить высоту вакуума h вак (рисунок 2), если абсолютное гидростатическое давление в точке М, к которой присоединен вакуумметр, равно (№ варианта+5) кПа Указания к выполнению: 1. Оформить исходные данные. 2. Используя формулу, для определения высоты вакуума, находим hвак = (Ратм-Р) / γ Где, Р- абсолютное гидростатическое давление в точке М; γ – удельный вес воды; |
                    
|
Задача 3.
Определить на какой высоте h2 установится уровень в открытом сосуде с маслом (ρ2= 860 кг/м³), если в сообщающемся с ним сосуде с уровень воды выше линии раздела на h1 (ρ1 = 1000 кг/м³), исходные данные в табл. 2.
Таблица 2- Исходные данные
| № Вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| h1,м | 0,3 | 0,32 | 0,34 | 0,36 | 0,38 | 0,4 | 0,42 | 0,44 | 0,46 | 0,48 | 0,5 | 0,52 | 0,54 | 0,56 | 0,58 |
| № Вар | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| h1,м | 0,6 | 0,62 | 0,9 | 1 | 0,2 | 0,7 | 0,72 | 0,74 | 0,76 | 0,7 | 0,8 | 0,82 | 0,84 | 0,86 | 0,88 |
Рисунок 2.
Указания к выполнению:
3. Оформить исходные данные.
4. Используя формулу, характеризующую состояние равновесия жидкости в сообщающихся сосудах. Выражаем h2.
Задача 4..
Определить силу Р, с которой гидравлический пресс сжимает деталь, если известно:
диаметр большого поршня Д,
диаметр малого поршня - d,
а и b – длины рукояток рычага.
К рукоятке рычага приложено усилие N,
коэф. полезного действия η=0,8.
Определить во сколько раз получен выигрыш в силе. Исходные данные указаны в таблице 3.
Указания к выполнению:
1. Оформление исх. данных из табл. 3.
2. Используя формулу для гидравлического пресса, выведенную на основании закона Паскаля, определяем давление в гидр. прессе:
3. Определяем выигрыш в силе.
4. Записываем ответ.
Таблица 3- Исходные данные к задаче №4
| Вар. | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| Д, мм | 150 | 152 | 154 | 156 | 158 | 160 | 162 | 164 | 166 | 168 | 170 | 172 | 174 | 176 | 178 |
| d,мм | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| в, м | 0,8 | 0,81 | 0,82 | 0,83 | 0,84 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,88 | 0,89 | 0,9 | 0,91 | 0,92 | 0,93 | 0,94 |
| N, H | 100 | 105 | 110 | 115 | 120 | 125 | 130 | 135 | 140 | 145 | 150 | 155 | 160 | 165 | 170 |
| a, м | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Продолжение таблицы 3
| Вар. | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 |
| Д, мм | 180 | 182 | 184 | 186 | 188 | 190 | 192 | 194 | 196 | 198 | 200 | 202 | 204 | 206 | 208 |
| d,мм | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |
| в, м | 0,95 | 0,96 | 0,97 | 0,98 | 0,99 | 1 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 |
| N, H | 175 | 180 | 185 | 190 | 195 | 200 | 205 | 210 | 215 | 220 | 225 | 230 | 235 | 240 | 245 |
| a, м | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Вопросы для самоконтроля
1. Дать определение гидростатического давления.
2. Перечислить основные свойства гидростатического давления.
3. В каких единицах измеряется гидростатическое давление?
4. Что называется абсолютным давлением.
5. Что называется избыточным давлением.
6. Что называется вакуумом, вакуумической высотой и вакуумическим давлением.
7. Что называется поверхностью равного давления (укажите ее на рис.1 и рис.2).
8. Какой прибор называют манометром, что он измеряет
9. Какой прибор называют вакуумметром, что он измеряет и чем отличается от манометра.
10. Сформулируйте закон Паскаля.
Практическая работа № 2
Тема: Решение задач по определению величины силы давления на плоскую стенку, построению эпюры гидростатического давления и размещению ригелей на затворе.
Цель: Выработка умений самостоятельной работы по определению величины силы давления на плоскую стенку, построению эпюры гидростатического давления и размещению ригелей на затворе.
Задача №1
Плоский четырёхригельный затвор перекрывает прямоугольный канал с глубиной воды Н, ширина канала – в.
Расположить четыре горизонтальных ригеля (двутавровые балки) так, чтобы на каждый ригель приходилась одинаковая сила давления, которая передается на ригели через обшивку плоского затвора. Задачу решить графоаналитически.
|
|
|
Указания к выполнению:
1. Оформить исходные данные (таблица 1).
2. Построить эпюру гидростатического давления на затвор (рис.1).
3. Провести линию свободной поверхности взять точку О на свободной поверхности, где манометрическое давление равно 0
4. Вниз в масштабе 1:100 или 1:200 отложтить глубину воды перед затвором Н.
5. Из точки А на дне откладываем отрезок равный манометрическому давлению Рм=ρgh (Па) в маштабе 1:10000 или 1:20000 (эпюра примет вид равнобедренного треугольника).
6. Соединить две исходные точки О и А
|
Рисунок 1. Эпюра манометрического давления на затвор
7. Определяем силу давления воды на затвор
Р=Fb (H)
Где F- площадь эпюры (площадь треугольника ОАС)
На каждый ригель действует сила
Рi=P/n
а) Делим фигуры на одинаковые площади
h1 = H 
, h2 = H 
, h3= H 
где H – глубина воды перед затвором
n – количество ригелей = 4
в) Проводим среднюю линию
г) Используя графоаналитический метод, определяем место расположения ригелей. Рассматриваем каждую площадь. Откладываем длину нижней грани влево, верхней – вправо.
Соединяем полученные точки.
д) Линию пересечения со средней линией, проецируем на ось глубин и определяем место расположения ригелей
Таблица 1.
| Вар | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 |
| Н,м | 7,0 | 7.5 | 7,8 | 8,0 | 8,3 | 8,5 | 9,0 | 9,2 | 9,5 | 10,0 | 11,0 | 12,5 | 12,6 |
| В,м | 5,0 | 5,2 | 5,5 | 5,9 | 8,6 | 3,5 | 4,6 | 4,9 | 5,5 | 6,0 | 6,2 | 2,9 | 5,9 |
| Вар | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 |
| Н,м | 6,0 | 6.5 | 6,8 | 7,0 | 7,3 | 7,5 | 8,0 | 8,2 | 11,5 | 9,0 | 12,0 | 8,5 | 8,6 |
| В,м | 5,0 | 5,2 | 5,5 | 5,9 | 8,6 | 3,5 | 4,6 | 4,9 | 5,5 | 6,0 | 6,2 | 2,9 | 5,9 |
| Вар | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | ||||
| Н,м | 6,0 | 6.5 | 6,8 | 7,0 | 8,0 | 8,3 | 8,5 | 9,0 | 9,2 | ||||
| В,м | 8,0 | 8,2 | 9,2 | 4,5 | 5,0 | 5,2 | 5,5 | 5,9 | 8,6 |
Вопросы для самоконтроля
1. Дать определение эпюры гидростатического давления
2. Как определить равнодействующую гидростатического давления на плоские стенки?
3. Что называется центром тяжести и центром давления площадки?
4. Как определить силу давления жидкости на дно?
5. В чем заключается гидростатический парадокс?
|
|
|
6. По каким формулам определяются сила давления и центр давления на секторные затворы?
