Практическая работа № 4

 

Тема: Решение типовых задач по определению режимов движения жидкости и потерь напора (местных и по длине).

Цель: Выработка умений самостоятельной работы по определению режимов движения жидкости и потерь напора: местных и по длине.

 

Задача № 1

 

Определить потери напора в прямолинейном  стальном трубопроводе диаметром d и длиной  при пропуске расхода Q. Значение эквивалентной абсолютной шероховатости принять Δ_э=0,1мм. Значение коэффициента кинематической вязкости воды ν=0,000013м²/с

Исходные данные в табл. №1

 

Таблица №1

 

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
d, мм	100	200	300	400	500	550	560	570	580	590
,мм	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750
Q, л/с	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10

 

Вар	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20
d, мм	110	210	310	420	510	150	160	170	180	190
,мм	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750	1750
Q, л/с	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10

 

Вар	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
d, мм	100	200	300	400	500	550	560	570	580	590
,мм	2750	3750	750	900	956	856	625	1236	1500	1700
Q, л/с	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10

 

Указания к решению задачи 1:

- Записать исходные данные, перевести их в одинаковые единицы измерения.

-Для определения потерь напора используется формула Дарси- Вейсбаха

                                                        (1)

-Скорость v, м/с определяется из формулы:

Q = ω·v                                                     (2)

-Для того чтобы найти коэффициент гидравлического трения λ необходимо установить режим движения жидкости.

 

Определяем

Re =                                                                       (3)

 

-По таблице 2 определяем режим движения жидкости и формулу для определения λ.

-Полученные значения подставляем в формулу Дарси – Вейсбаха (1), определяем потери напора, записываем ответ.

Таблица 2

                                                                                   

 

 

Задача №2

Определить потери напора при внезапном расширении русла прямоугольного сечения рис. 1, если  известны площади ω ₁ и ω _2. Исходные данные по вариантам приведены в таблице 3.

Таблица №3

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
,м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8	1,9
,м	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,2	2,4	2,6	2,8	3	3,2	3,4	3,6	3,8
Q,м³/с	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	20	20	20	20	20

 

Вар	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
,м	2	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3	3,1	3,2	3,3	3,4
,м	4,0	4,2	4,4	4,6	4,8	5,0	5,2	5,4	5,6	5,8	6,0	6,2	6,4	6,6	6,8
Q,м³/с	20	20	20	20	20	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30

 

 

 

Рисунок 1

Указания к решению задачи 2:

-Записать исходные данные, перевести их в одинаковые единицы измерения.

-При внезапном расширении русла для определения потери напора воспользуемся формулой:

                                      (4)

-Определить  и .(скорость до расширения потока и после расширения потока), из формулы:

Q =  

-Подставив полученные значения  и   в формулу (4) находим  и записываем ответ.

Задача №3

По трубопроводу длиной  пропускается Q воды со скоростью . Определить потери напора в трубопроводе, если на нём установлены обратный клапан, задвижка и имеется колено с углом поворота на 90º.

Исходные данные в таблице №4

                                                                                

 Таблица 4

Вар	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
,м	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30
Q,л/с	30	30	30	30	30	31	31	31	31	31	32	32	32	32	32
,м/с	0,2	0,21	0,22	0,23	0,24	0,25	0,26	0,27	0,28	0,29	0,30	0,31	0,32	0,33	0,34
	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15
λ	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03

 

Вар	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
,м	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30	30
Q,л/с	33	33	33	33	33	34	34	34	34	34	35	35	35	35	35
,м/с	0,35	0,36	0,37	0,38	0,39	0,40	0,41	0,42	0,43	0,44	0,45	0,46	0,47	0,48	0,50
	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2	1,2
	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15	0,15	0,15	0,15	0.15	0,15
λ	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03

 

Записать исходные данные, перевести их в одинаковые единицы измерения.

1.Определяем потери напора

                     (5)

 

2. Сумма коэффициентов местных сопротивлений:

                          Σξ mi =ξ обр.кл + ξ кол + ξ з                                 (6)

 

3. Используя  определяем диаметр  трубопровода d;

4.Подставляем полученные величины в формулу (5) находим  и записываем ответ.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Какие два режима движения вы знаете и каковы их характерные особенности?

2. Какой критерий для определения режима движения жидкости был выведен?

3. Какие физические свойства жидкости и характеристики потока влияют на режим движения жидкости?

4. Как распределяется скорость и давление по живому сечению круглой трубы при ламинарном режиме движения?

5. Какие трубы называются гидравлически гладкими и гидравлически шероховатыми?

6. Как определить коэффициент гидравлического сопротивления λ при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости

7. Как определить потери напора при ламинарном режиме?

8. Какова формула для определения местных потерь напора?

9. По какой формуле определяется коэффициент сопротивления при внезапном расширении потока?

10. Приведите примеры местных гидравлических сопротивлений.

11. Какие виды потерь напора преобладают для случая движения жидкости по длинному трубопроводу?

12. Что означает коэффициент местного сопротивления ξ?

13. Как определить суммарные потери напора при движении жидкости по трубопроводу?