Коэффициенты местных (технических) сопротивлений

Уральский федеральный университет

Кафедра Гидравлики

КОНТРОЛЬНАЯ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА

по дисциплине «Гидравлика»

Составил доц. Дорошенко В.А.

2019

Контрольная расчетно-графическая работа (КРГР) по Гидравлике предназначена для проверки практических знаний и навыков студентов, изучающих данную дисциплину.

РГР включает комплексные, вариантные задачи по основным разделам курса: «Гидростатика», «Основы гидродинамики (теория потоков», «Гидравлические расчеты трубопроводов и систем».

Требования к оформлению контрольной РГР

1. Работа выполняется на листах формата А4, текст на одной стороне, каждый лист, кроме титульного, нумеруется.

2. Титульный лист включает название вуза, института, кафедры; название работы, Ф.И.О. студента, номер группы и дату выполнения КРГР

3. Вычерчиваются схемы установок, дается описание,

4. Приводятся данные по варианту задания

5. При проведении расчетов и вычислений каждый пункт задания оформляется с представлением расчетных зависимостей, и числовых данных. Результаты расчетов приводятся с соблюдением размерностей.

6. При построении характеристик трубопроводов расчеты объединяются в таблицы.

7. Справочные данные, взятые из какой-либо технической литературы, должны сопровождаться ссылками на источник: № в списке использованной литературы, страница, таблица, график или номограмма. Эти сведения проставляются в квадратных скобках.

8. Работа должна завершаться списком использованной справочной или учебной литературы.

Рекомендуемая литература

1. Лапшев Н.Н. Гидравлика: учебник для студентов вузов – М.: Изд. центр «Академия», 2007. -272 с.

2. Дорошенко В.А. Основы гидрогазодинамики (краткий курс): учебное пособие. –Екатеринбург, изд-во АМБ, 2014. – 73 с.

3. Тужилкин А.М. и др. Примеры гидравлических расчетов: учеб. пособие – М.: Изд-во АСВ, 2007. -167 с.

4. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета стальных, чугунных, асбоцементных и пластмассовых водопроводных труб. – М.:1970.

Раздел I. ГИДРОСТАТИКА

Задача 1.1

V_кл

р_о

ρ₁

Z₁

ρ₂

Z₂

ρ₃

Z₃

КлD Кр

Гравитационный сепаратор предназначен для разделения трех жидкостей с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ₃. Давление над жидкостями р_о, высоты наполнения соответственно Z₁, Z₂ и Z₃. Сброс жидкостей производится через квадратное отверстие (а = Z₃), закрытое крышкой «Кр», удерживаемой тросом с усилием F, натянутым под углом θ = 30^o. Аварийный сброс (при переполнении) производится через клапан «Кл» в днище диаметром D массой т с поплавком объемом V_кл.

Задание:

1) Построить (в масштабе) эпюру давления на боковые стенки;

2) Рассчитать силу давления на крышку «Кр» и усилие натяжения троса F при полной загрузке сепаратора;

3) Определить объем V_кл и радиус шарового поплавка, необходимый для всплытия и подъема крышки клапана «Кл» массой т;

Таблица 1.1. Исходные данные к задаче 1.1

Вар-ты

р _о, кПа

ρ₁_,кг/м³

ρ₂, кг/м³

ρ₃, кг/м³

Z ₁, м

Z ₂, м

Z ₃, м

D, мм

т, кг

В, м

800

1000

1600

1,0

0,75

0,5

0,4

2,0

810

995

1610

1,1

0,8

0,55

2,1

820

990

1615

1,2

0,85

0,6

0,42

2,2

830

985

1620

1.3

0,9

0,65

2,3

840

980

1625

1.4

0,95

0,7

0,35

2,4

850

975

1630

1,5

1,0

0,75

2,5

B₂

Z₃

Z₂

Z₁

B₁

ρ₃

ρ₂

ρ₁

Задача 1.2

р_м

Гравитационный сепаратор предназначен для разделения трех жидкостей с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ₃. Давление над жидкостями р_м, высоты наполнения соответственно Z ₁, Z ₂ и Z ₃. Аварийный сброс при переполнении резервуара) производится через круглое отверстие (D = Z₄), закрытое крышкой массой т, поднимаемой тросом с усилием F под углом α = 30^o; углы β = 45^о, φ = 75^о.

Задание:

1) Построить (в масштабе) эпюры давления на боковые стенки;

2) Рассчитать силу давления на крышку люка и усилие натяжения троса F при полной загрузке сепаратора;

3) Определить силы давления и эпюры при заполнении резервуара только жидкостью плотностью ρ₁?

Таблица 1.2. Исходные данные к задаче 1.2

Вар-ты	р _м, кПа	ρ₁_,кг/м³	ρ₂, кг/м³	ρ₃, кг/м³	Z ₁, м	Z ₂, м	Z ₃, м	В₁, м	В ₂, м	т, кг
1	10	800	1000	1600	1,5	1,4	1,0	2,0	1,0	50
2	12	810	995	1610
3	15	815	990	1615	1,55	1,45	1,1	2,1	1,1	55
4	20	820	985	1620
5	22	825	980	1625	1,6	1,5	1,15	2,15	1,15	60
6	25	830	975	1630
7	28	835	970	1635	1,65	1.55	1,2	2,2	1,2	65
8	30	840	965	1640

B₂

Задача 1.3

p_м

ρ₁

ρ₂

B₁

Z₁

Z₂

B₂

Гравитационный сепаратор предназначен для разделения трех жидкостей с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ₃. Давление над жидкостями р_м, высоты наполнения соответственно Z ₁, Z ₂. Аварийный сброс во избежание переполнения резервуара производится через люк массой т, удерживаемым усилием F. Размеры люка: радиус R, ширина b, размеры резервуара: В₁ и В₂. Угол α = 60^о.

Задание:

1) Построить (в масштабе) эпюры давления на боковые стенки;

2) Рассчитать силу давления на крышку люка и усилие F , необходимое для удержания люкапри полной загрузке сепаратора;

3) Определить силы давления и эпюры при заполнении резервуара только жидкостью плотностью ρ₁?

Таблица 1.3. Исходные данные к задаче 1.3

В-нт	р _м, кПа	ρ₁_,кг/м³	ρ₂, кг/м³	ρ₃, кг/м³	Z ₁, м	Z ₂, м	В₁, м	В ₂, м	b, м	R, м	т, кг
1	10	800	1000	1600	1,5	2,0	2,0	1,6	1,0	1,0	50
2	12	810	995	1610	1,5	2,0	2,0	1,6	1,0	1,0	50
3	15	815	990	1615	1,55	2,15	2,1	1,7	1,1	1,1	55
4	18	820	985	1620	1,55	2,15	2,1	1,7	1,1	1,1	55
5	20	825	980	1625	1,6	2,2	2,15	1,75	1,15	1,12	60
6	25	830	975	1630	1,6	2,2	2,15	1,75	1,15	1,12	60
7	30	835	970	1635	1,7	2,25	2,2	1,8	1,2	1,15	65

Задача 1.4

V_кл

р_о

ρ₁

Z₁

ρ₂

m_р

Z₂

ρ₃

КлD Кр

Гравитационный сепаратор предназначен для разделения трех жидкостей с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ₃. Давление над жидкостями р_о, высоты наполнения соответственно Z ₁, Z ₂ и Z ₃. Сброс жидкостей производится через круглое отверстие, закрытое крышкой «Кр» диаметром d, удерживаемой рычагом с плечом bи грузом массой т_р. Аварийный сброс (при переполнении) производится через клапан «Кл» в днище диаметром D массой т_п с поплавком объемом V _к_л.

Задание:

1) Построить (в масштабе) эпюру давления на боковые стенки;

2) Рассчитать силу давления на крышку «Кр» и необходимую массу груза т_р

3) Определить объем V_кл и радиус шарового поплавка, необходимый для всплытия и подъема крышки клапана «Кл» массой т_п = 10 кг.

Таблица 1.4. Исходные данные к задаче 1.4

Вар-ты	р _о, кПа	ρ₁_,кг/м³	ρ₂, кг/м³	ρ₃, кг/м³	Z ₁, м	Z ₂, м	Z ₃, м	d, м	b , см	D, см	В, м
1	10	800	1000	1600	1,0	0,75	0,5	0,5	100	30	2,0
2	12	810	995	1610	1,05	0,75	0,52	0,52	105	32	2.1
3	15	815	990	1615	1,1	0,8	0,55	0,55	110	34	2.2
4	20	820	985	1620	1,2	0,85	0,6	0,6	115	36	2,3
5	22	825	980	1625	1.3	0,9	0,65	0,65	120	38	2,4
6	25	830	975	1630	1.4	0,95	0,7	0,7	125	40	2,5
7	28	835	970	1635	1,45	1,0	0,75	0,75	130	42	2,6
8	30	840	965	1640	1.5	1,1	0,8	0,8	135	45	2.7

D₂

Задача 1.5

p_м

D₁

D₃

ρ₁

ρ₂

Z₁

Z₂

Гравитационный сепаратор предназначен для разделения трех жидкостей с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ₃. Давление над поверхностью жидкости р_м, высоты наполнения соответственно Z ₁ , Z ₂. Сброс жидкости во избежание переполнения резервуара производится через люк, открываемый с помощью троса усилием F . Диаметр люка d, диаметры резервуара D ₁ , D ₂ и D ₃, масса люка т. Угол наклона троса α = 30^о.

Задание:

1) Построить (в масштабе) эпюры давления на боковые стенки;

3) Определить силы давления и эпюры при заполнении резервуара только жидкостью плотностью ρ₁?

Таблица 1.5. Исходные данные к задаче 1.5

В-нт	р _м, кПа	ρ₁_,кг/м³	ρ₂, кг/м³	ρ₃, кг/м³	Z ₁, м	Z ₂, м	D ₁, м	D ₂, м	D ₃ , м	d, м	т, кг
1	10	800	1000	1600	1,5	2,0	2,5	2,0	1,8	0,4	50
2	12	810	995	1610	1,55	2,1	2,55	2,05	1,85	0,45	55
3	15	815	990	1615	1,6	2,2	2,6	2,1	1,9	0,5	60
4	18	820	985	1620	1,65	2,25	2,65	2,15	1,95	0,55	65
5	20	825	980	1625	1,7	2,3	2,7	2,2	2,0	0,6	70
6	25	830	975	1630	1.75	2,35	2,75	2,25	2,05	0,65	75
7	30	835	970	1635	1/8	2,4	2,8	2,3	2,1	0,7	80

Задача 1.6.

Сферическая ёмкость диаметром D заполнена при атмосферном давлении жидкостью плотностью ρ_о и модулем упругости Е_ж.

Гидравлические испытания на прочность сварных швов производятся избыточным давлением Δр путем закачивания насосом дополнительного объема жидкости ΔV.

Найти:

1) массу дополнительного количества жидкости и плотность жидкости после сжатия;

2) время работы и необходимую мощность питающего насоса при его подаче Q_н.

Таблица 1.6. Исходные данные к задаче 1.6

Вел-ны	варианты
Вел-ны	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D, м	2,0	1,8	2,1	1,9	2,2	2,15	2,5	3,0	2,7
ρ_о, кг/м³	880	840	900	870	920	890	910	930	860
E_ж, МПа	1450	1440	1430	1420	1410	1500	1510	1520	1530
∆ p, МПа	1,5	2,5	2.1	2.2	1,8	2,2	1,7	1,6	1,8
Q_н, л/мин	1,2	1,0	1,5	1,4	1,6	1,8	2,1	2,4	1,85

Задача 1.7.

V_o

Кубическая емкость размерами а³заполнена при атмосферном давлении жидкостью с коэффициентом объемного сжатия β_ри плотностью ρ_о.

Гидравлические испытания на прочность сварных швов производятся избыточным давлением Δр, путем закачивания насосом дополнительного объема жидкости Δ V.

Найти: -время работы насоса при его подаче Q _н и требуемую мощность;

- плотность жидкости в баке после сжатия;

- необходимую мощность приводного двигателя «М».

Таблица 1.7. Исходные данные к задаче 1.7

Вел-ны	варианты
Вел-ны	1	2	3	4	5	6	7	8	9
а, м	2,0	2,3	2,5	2,9	2,4	2,6	2,8	3,0	3,5
ρ_о, кг/м³	880	840	900	870	920	890	910	930	860
β_р, Па⁻¹	4,2∙10⁻⁹					4,5∙10⁻⁹
∆ p, МПа	2,5	2,6	2.7	2.8	3,1	2,2	2,3	2,4	2,5
Q_н, л/мин	1,2	1,0	1,5	1,4	1,6	1,8	2,1	2,4	1,85

Задача 1.8

р_о

ρ_о

H _о

Δh

Химический раствор с характеристиками: плотность ρ_о, β _t , находится в закрытой цилиндрической емкости, заполненной при атмосферном давлении до высоты Н_о. При нагревании давление пара над свободной поверхностью жидкости возрастает до р_о, при этом высота в баке увеличивается на Δ h.

Определить давление р_о, а также показания механического манометра «М», установленного в плоскости дна емкости.

Таблица 1.8. Исходные данные к задаче 1.8

Величины	варианты
Величины	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D, м	2,0	2,1	2,2	2.3	2.4	2,5	2.6	2,7	3,0
H_o, м	5,0	5,2	5,3	5,5	5,6	5,7	5,8	5,9	6,0
ρ _o , кг/м³	1500	1550	1560	1575	1600	1200	1300	1400	1450
β _t , ^оС⁻¹	6,0∙10⁻⁴			6,4∙10⁻⁴			5,8∙10⁻⁴
∆ t, ^оС	20	25	30	22	26	32	25	27	33

Задача 1.9

1 2 3

Объемная гидропередача с замкнутой циркуляцией состоит из насоса 1, гидромотора 3 и трубопроводов – нагнетательного 2 и всасывающего 4.

Внутренний объем гидросистемы V_o полностью заполнен минеральным маслом плотностью ρ_о при температуре t_o. В процессе работы гидропередачи масло нагревается до температуры t.

Пренебрегая температурным расширением металла и утечками масла, определить давление, возникающее в жидкости после остановки насоса из-за нагрева, если коэффициент β _t.

Величины	варианты
Величины	1	2	3	4	5	6	7	8	9
V_o, литр	100	120	110	90	80	85	95	105	115
t_o,^oC	15			20			25
t, ^oC	45	48	50	50	55	60	60	65	70
ρ _o, кг/м³	840			860			880
β_t, ^oC⁻¹	6,0∙10⁻⁴			6,5∙10⁻⁴			6,8∙10⁻⁴
β_р, Па⁻¹	2∙10⁻⁶			2,5∙10⁻⁶			2,8∙10⁻⁶

Раздел II . ГИДРОДИНАМИКА (РАСЧЕТЫ ПОТОКОВ ЖИДКОСТЕЙ)

Задача 2.1.

ρ₁

Z₃

Z₁

d_o

Z₂

р_атм

р_о

Двухсекционный сепаратор осуществляет разделение двух жидкостей с плотностями ρ₁ и ρ₂. Жидкость плотностью ρ₁ перетекает из ёмкости «А» в ёмкость «В» через отверстие диаметром d_o . Далее жидкость вытекает через цилиндрический насадок с d_н2 в атмосферу. Жидкость плотностью ρ₂ вытекает через насадок d_н1.

ρ₂

р_атм

d _н1

d _н2

Дано: давление в баке А р₁; высоты уровней: Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ ; плотность ρ₂. Найти: - расходы жидкостей – объёмный и массовый; - необходимый диаметр насадка d_н2.

Таблица 2.1. Исходные данные к задаче 2.1

Вар-ты	р ₀, кПа	Z ₁ , м	Z ₂ , м	Z ₃, м	d _н1, мм	d _o, мм	ρ ₁, кг/м³	ρ ₂, кг/м³	Примечание.
1	10	2,5	2,0	1,0	50	60	700	1000	μ_о = 0,61; μ_н = 0,82
2	15	2,75	2,2	1,1	45	58	710	1000
3	20	2,45	2,0	1,0	48	58	720	1000
4	25	2,8	2,3	1,2	52	60	730	1000
5	30	2,7	2,1	1,15	46	55	750	1100
6	35	3,0	2,5	1,0	45	55	760	1200
7	40	3,2	2,7	1,1	48	60	800	1600
8	32	3,5	3,0	1.5	45	55	770	1500
9	28	3,4	2,8	1,2	48	58	740	1400
10	18	3,3	2.8	1,25	44	56	725	1300

Z₂

P₂

Z₁

Р ₁

Задача 2.2

d _н1

Масло плотностью ρ₁ перетекает из ёмкости «А» в ёмкость «В» через цилиндрический насадок: диаметром d_н1, затем вытекает через насадок d_н2в атмосферу. Отстойную смесь плотностью ρ₂ сбрасывают через отверстие диаметром d_o

Z₃

Дано: давление в баках: р₁, р₂; высоты: Z ₁ , Z ₂ , Z ₃ ; d _о.

d_o

d _н2

Найти: - расходы жидкости – в бак А и через отверстие и насадок d_н2;- необходимый диаметр насадка d_н2

Принять μ_о = 0,61; μ_н1 = 0,82; μ_н2 = 0,9

Таблица 2.2. Исходные данные к задаче 2.2

Вар-ты	р ₁, кПа	р ₂ , кПа	Z ₁ , м	Z ₂ , м	Z ₃, м	d _н1, мм	d _o, мм	ρ ₁, кг/м³	ρ ₂, кг/м³
1	20	10 15 20 25 30 35 40	2,5	2,0	1,0	50	60	700	1000
2	30		2,75	2,2	1,1	45	58	710	1000
3	40		2,45	2,0	1,0	48	58	720	1000
4	50		2,8	2,3	1,2	52	60	730	1000
5	60		2,7	2,1	1,15	46	55	750	1100
6	70		3,0	2,5	1,0	45	55	760	1200
7	80		3,2	2,7	1,1	48	60	800	1600
8	35	15	3,5	3,0	1.5	45	55	770	1500
9	45	20	3,4	2,8	1,2	48	58	755	1400
10	65	35	3,3	2.8	1,25	44	56	725	1300

Задача 2.3

Z₂

Z₁

р₁

р₂

Жидкость плотностью ρ₁ перетекает из бака А в бак В через отверстие: далее эта жидкость через насадок d_н2 вытекает в атмосферу. Отсепарированная жидкость ρ₂ вытекает через насадок d_н1.

Z₃

Дано: d_o , d_н1; давления в баках р₁, р₂; уровни жидкости в баках: Z ₁ Z ₂ , Z ₃ .

d_н₂

d _н1

Найти: - расходы через отверстие и насадки; -необходимый диаметр насадка d_н2 при μ_н = 0,82.

_.Таблица 2.3. Исходные данные к задаче 2.3

Вар-т	р ₁, кПа	р ₂ , кПа	Z ₁ , м	Z ₂ , м	Z ₃, м	d _н1, мм	d _o, мм	ρ ₁, кг/м³	ρ ₂, кг/м³
1	20	10	2,5	2,0	1,0	50	55	700	1400
2	30	15	2,75	2,2	1,1	45	58	710	1450
3	40	20	2,45	2,0	1,0	48	58	720	1500
4	50	25	2,8	2,3	1,2	52	60	730	1300
5	60	30	2,7	2,1	1,15	46	55	750	1350
6	70	35	3,0	2,5	1,0	45	55	760	1550
7	80	40	3,2	2,7	1,1	48	60	800	1600
8	25	10	3,5	3,0	1.5	45	55	780	1500
9	35	20	3,4	2,8	1,2	48	58	770	1450
10	45	25	3,3	2.8	1,25	44	56	740	1410

р₂

Задача 2. 4

ζ₂

ζ₃

р _н

ζ₁

Δр

На насосном трубопроводе установлены: вентиль (ζ₁= 3), кран (ζ₃=2), обратный клапан (ζ₂ = 2,5) и два поворота (ζ_к= 1). Давление насоса р_н, перепад давления на расходомере Вентури Δр_вен, (модуль расходомера Вентури т, коэффициент расхода μ_в = 0,8). Параметры трубопровода: диаметр d , длина L, высота подъема Z , коэффициент λ = 0,02. Давление на выходе из трубопровода р₂, плотность жидкости ρ.

Найти : 1) расход жидкости по трубопроводу Q; 2) потери давления на вентиле, обратном клапане и кране; 3) время заполнения бака объемом V; 4) мощность насоса и привода (КПД насоса η_н=0,8).

Построить характеристику насосной установки и определить рабочую точку режима.

Таблица 2.4. Исходные данные к задаче 2.4

Варианты	Z , м	d, мм	L, м	∆p_вен кПа	p ₂ кПа	V, м³	m	λ	ρ, кг/м³
1	10	150	250	5,0	20	10	0,1	0.015	800
2	12	120	220	5,2	18	8,0	0,12	0,02	820
3	9	175	275	5,1	15	12	0,15	0,018	840
4	13	125	225	4,8	25	9,0	0,11	0,015	850
5	15	100	200	4,6	24	7,0	0.14	0,02	860
6	14	75	175	5.2	30	5,0	0,16	0,025	880
7	12	125	225	5,4	20	8,5	0,2	0,014	830
8	11	140	240	5,5	15	9,5	0,13	0,022	850
9	14	110	210	4,8	17	7,5	0,15	0,026	820
10	15	100	210	5,0	12	6,85	0,12	0,03	840

р₂

Задача 2.5

ζ₂

ζ₃

р _н

ζ₁

Δр

На насосном трубопроводе установлены: вентиль (ζ₁= 4), кран (ζ₃=2), обратный клапан (ζ₂ = 1,5) и два поворота (ζ_к= 1). Давление насоса р_н, давление на выходе из трубопровода р₂. Параметры трубопровода: диаметр d , длина L, шероховатость стенок ∆; высота подъема жидкости Z , плотность жидкости ρ, вязкость v = 0,1 см²/сек, расход жидкости Q.

Найти : 1) показание дифманометра расходомера Вентури с модулем т коэффициентом расхода μ_в= 0,85; 2) потери давления на вентиле, обратном клапане и кране; 3) время заполнения бака объемом V; 4) мощность насоса и привода(η_н=0,8); 5) эквивалентные длины местных сопротивлений.

Таблица 2.5. Исходные данные к задаче 2.5.

Варианты	Z, м	d, мм	L, м	∆, мм	p₂ кПа	V, м³	Q, м³/час	т	ρ, кг/м³
1	10	150	250	0,15	20	10	190	0.15	800
2	12	120	220	0,11	18	8,0	132	0,2	820
3	9	175	275	0,14	15	12	260	0,1	840
4	13	125	225	0,11	25	9,0	130	0,15	850
5	15	100	200	0,1	24	7,0	90	0,2	860
6	14	75	175	0,1	30	5,0	55	0,15	880
7	12	125	225	0,12	20	8,5	135	0,15	830
8	11	140	240	0,14	15	9,5	175	0,2	850
9	14	110	210	0,11	17	7,5	115	0,2	820
10	15	100	210	0,1	12	6,85	100	0,15	840

р₂

Задача 2.6

ζ₃

ζ₂

р _н

ζ₁

Δр

На насосном трубопроводе установлены: вентиль (ζ₁= 4), фильтр (ζ₃=2), пробочный кран (ζ₂ = 1,5) и два поворота (ζ_к= 1). Давление нагнетания р_н создается насосом, давление на выходе в сливном резервуаре р₂. Характеристики трубопровода: диаметр d , длина L, шероховатость стенок ∆; высота подъема жидкости Z , плотность жидкости ρ, вязкость v = 0,1 см²/сек, время заполнения бака объемом V равняется t .

Найти : 1) Расход жидкости и показание дифманометра расходомера Вентури с модулем т и коэффициентом расхода μ_в = 0,8; 2) потери давления на вентиле, фильтре и пробочном кране; 3) давление и мощность насоса, а также мощность привода(η_н=0,8).

Построить график характеристики насосного трубопровода ∆ p_общ = f(Q) и определить рабочую точку режима установки.

Таблица 2.6. Исходные данные к задаче 2.6

Варианты	Z, м	d, мм	L, м	∆, мм	p₂ кПа	V, м³	t, мин	т	ρ, кг/м³
1	14	150	250	0,15	20	20	6,5	0.15	800
2	12	120	220	0,11	18	16	7.85	0,2	820
3	19	175	275	0,14	15	24	5,5	0,1	840
4	13	125	225	0,11	25	18	8,0	0,15	850
5	10	100	200	0,1	24	14	7,8	0,2	860
6	8	75	175	0,1	30	10	6,5	0,15	880
7	12	125	225	0,12	20	15	6,75	0,15	830
8	14	140	240	0,14	15	20	7,0	0,2	850
9	11	110	210	0,11	10	15	7,8	0,2	820
10	10	100	210	0,1	15	13,5	7,75	0,15	840

Раздел III. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ТРУБОПРОВОДОВ

Задача 3.1

р _н

В последовательно соединенных трубах входной участок имеет диаметр d₁, длину L₁, модуль расхода К₁; выходной участок является трубопроводом с непрерывной раздачей по пути с параметрами: диаметр трубы d₂, длина L₂, модуль расхода К₂: расходы в линии: транзитный Q_тр, путевой Q_пут. Отбор жидкости в точке «С» равен Q_c.

Q_тр

Q_пут

Q_c

Определить: потери давления по участкам, необходимые давление и мощность насоса.

Таблица 3.1. Исходные данные к задаче 3.1.

Вар-ты	d₁, мм	d₂ , мм	L₁ , м	L₂, м	K ₁, л/с	K ₂ л/с	Q_тр, л/с	Q_пут, л/с	Q_c, л/с
1	125	100	120	100	98	61	40	25	24
2	150	125	140	120	149	97	60	42	40
3	175	150	165	145	230	150	75	60	55
4	200	175	180	160	330	230	100	80	70
5	225	200	200	180	455	330	120	100	90
6	250	225	225	200	622	455	145	120	110
7	100	80	100	85	61	30	30	22	20
8	80	70	85	75	30	18,5	20	12	16
9	70	50	70	65	19	9,5	18	10	12
10	50	40	60	55	9,5	4,7	11	9	10

Задача 3.2

Входной участок последовательного соединения двух труб является трубопроводом с непрерывной раздачей по пути. Параметры входной линии: диаметр d₁, длина участка L₁, модуль расхода К₁; путевой расход Q_пут, транзитный – Q_тр= 30 л/с. Труба на втором участке имеет диаметр d₂, длину L₂ и модуль расхода К₂. Расход на входе Q_o, в точке «С» на средине трубы - Q_c.

Q_o

Q₂

Q_пут

Q_c

Определить: - расход жидкости на выходе; - разность давлений между входом и выходом ∆р₁; - изменение разности в случае отключения расхода Q_c.

Таблица 3.2. Исходные данные к задаче 3.2

Вар-ты	d₁, мм	d₂ , мм	L₁ , м	L₂, м	K ₁, л/с	K ₂ л/с	Q_тр, л/с	Q_пут, л/с	Q_c, л/с
1	250	225	195	150	622	455	78	50	40
2	275	250	210	170	807	622	73	62	52
3	300	275	230	190	1030	807	85	75	65
4	325	300	250	210	1280	1030	95	85	75
5	225	200	220	180	455	330	80	70	57
6	200	175	190	165	330	230	70	60	48
7	175	150	170	145	230	150	60	50	37
8	150	125	145	125	150	98	50	40	28
9	125	100	120	110	98	61	40	30	20
10	100	80	100	90	61	29	30	20	12

Задача 3.3

Насос подает воду по трубопроводам оросительной установки, имеющей участок 1 с непрерывной раздачей (d₁, L₁, К₁): требуемая интенсивность раздачи q. Подводящий участок имеет длину L_o, диаметр d_o, модуль расхода К_о. Расход слива из участка 2 (d ₂, L₂ , К₂ ) равен Q₂.

Q_тр

L_o

Q₂

Найти: - необходимые подачу, давление и мощность насоса;

- эти же характеристики при перекрытии транзитного расхода Q_тр;

Таблица 3.3. Исходные данные к задаче 3.3

Вар-нты	d _о, мм	d ₁ , мм	d ₂ , мм	L _о , м	L ₁, м	L ₂, м	Q_тр, л/с	q, л/с∙м	Q ₂, л/с
1	250	200	175	180	160	150	90	0,32	30
2	225	175	150	165	145	120	75	0,28	25
3	200	150	125	145	120	100	60	0,25	20
4	175	125	100	120	100	80	45	0,22	18
5	150	100	80	100	80	70	35	0,2	15
6	300	200	175	250	220	200	100	0,4	33
7	275	175	150	230	200	180	80	0,35	31
8	80	50	40	70	60	50	30	0,1	8
9	100	70	50	75	65	55	34	0,15	10
10	125	80	70	80	70	120	33	0,18	12

Задача 3.4 C

B 4

1 A 3 5 Q_c

Q_A 2 D E

Q _D Q _E

Разветвленная водопроводная система обеспечивает четырёх потребителей расходами: Q_A, Q_D, Q_C, Q_E; на участке ВЕ путевой расход составляет Q_пут. Параметры труб: d₁, L₁, A₁; d₂ , L₂ , A₂ ; d₃, L₃, A₃; d₄, L₄, A₄; d₅, L₅, A₅.

Определить необходимое давление и мощность насоса при условии, что местные потери составляют 10 % от линейных.

Таблица 3.4. Исходные данные к задаче 3.4

Вар-нт	Q _A л/с	Q_D л/с	Q_C л/с	Q_E л/с	Q_пут, л/с	d ₁, мм	d ₂, мм	d ₃, мм	d ₄, мм	d ₅, мм
1	10	18	12	8	15	250	150	200	125	150
2	12	20	14	10	17	275	175	225	150	175
3	15	24	17	12	20	300	200	250	175	200
4	18	27	20	15	24	325	225	275	200	225
5	22	32	24	18	28	350	250	300	225	250
6	25	35	28	20	30	400	275	325	250	275
7	9	16	10	7	12	225	125	175	100	125
8	7	14	8	6	10	200	100	300	175	100
9	6	11	6	5	8	175	75	275	150	70
10	5	9	5	4	6	150	50	250	125	50
Вар-нт	L₁, м	L₂ м	L₃, м	L₄, м	L₅, м	А₁,,×10⁶ с²/л²	А_2,,×10⁶ с²/л²	А_3,,×10⁶ с²/л²	А_4,,×10⁶ с²/л²	А₅,,×10⁶ с²/л²
1	500	550	700	600	700	2,6∙10⁻⁶	45∙10⁻⁶	9,3∙10⁻⁶	106∙10⁻⁶	45∙10⁻⁶
2	550	600	750	650	750	1,535	18,96	4,82	44,95	18,96
3	600	650	800	700	800	0,94	9,273	2,583	18,96	9,273
4	650	700	850	750	850	0,61	4,822	1,535	9,273	4,822
5	700	750	900	800	900	0.41	2,583	0,939	4,822	2,583
6	750	800	950	850	950	0,206	1,535	0,61	2,583	1,535
7	450	500	650	550	650	4,822	106,2	18,96	267,4	106,2
8	400	550	600	500	600	9,273	267,4	0,94	18,96	267,4
9	375	500	550	450	550	18,96	1978	1,535	44.95	2893
10	350	450	500	400	500	45,0	0,012	2,583	106,2	0,012

Задача 3.5 C

B 4

1 A 3 5 Q_c

Q_A D E

Q _D Q _E

Разветвленная водопроводная система обеспечивает четырёх потребителей расходами: Q_A, Q_D, Q_C, Q_E; на участке AD путевой расход составляет Q_пут. Параметры труб: d₁, L₁, A₁; d₂ , L₂ , A₂ ; d₃, L₃, A₃; d₄, L₄, A₄; d₅, L₅, A₅.

Определить необходимое давление и мощность насоса при условии, что местные потери составляют 15 % от линейных.

Таблица 3.5. Исходные данные к задаче 3.5

Вар-нт	Q _A л/с	Q_D л/с	Q_C л/с	Q_E л/с	Q_пут, л/с	d ₁, мм	d ₂, мм	d ₃, мм	d ₄, мм	d ₅, мм
1	10	18	12	8	15	250	150	200	125	150
2	12	20	14	10	17	275	175	225	150	175
3	15	24	17	12	20	300	200	250	175	200
4	18	27	20	15	24	325	225	275	200	225
5	22	32	24	18	28	350	250	300	225	250
6	25	35	28	20	30	400	275	325	250	275
7	9	16	10	7	12	225	125	175	100	125
8	7	14	8	6	10	200	100	300	175	100
9	6	11	6	5	8	175	75	275	150	70
10	5	9	5	4	6	150	50	250	125	50
Вар-нт	L₁, м	L₂ м	L₃, м	L₄, м	L₅, м	А₁,×10⁶ с²/л²	А_2,×10⁶ с²/л²	А_3,×10⁶ с²/л²	А_4,×10⁶ с²/л²	А₅,×10⁶ с²/л²
1	500	550	700	600	700	2,6	45	9,3	106	45
2	550	600	750	650	750	1,535	18,96	4,82	44,95	18,96
3	600	650	800	700	800	0,94	9,273	2,583	18,96	9,273
4	650	700	850	750	850	0,61	4,822	1,535	9,273	4,822
5	700	750	900	800	900	0.41	2,583	0,939	4,822	2,583
6	750	800	950	850	950	0,206	1,535	0,61	2,583	1,535
7	450	500	650	550	650	4,822	106,2	18,96	267,4	106,2
8	400	550	600	500	600	9,273	267,4	0,94	18,96	267,4
9	375	500	550	450	550	18,96	1978	1,535	44.95	2893
10	350	450	500	400	500	45,0	0,012	2,583	106,2	0,012

Задача 3.6 4 C

3 B

1 A Q_c

2 5

Q_A D E

Q _D Q _E

Разветвленная водопроводная система обеспечивает четырёх потребителей расходами: Q_A, Q_D, Q_C, Q_E; на участке BC путевой расход составляет Q_пут. Параметры труб: d₁, L₁, A₁; d₂ , L₂ , A₂ ; d₃, L₃, A₃; d₄, L₄, A₄; d₅, L₅, A₅.

Определить необходимое давление и мощность насоса при условии, что местные потери составляют 15 % от линейных.

Таблица 3.6. Исходные данные к задаче 3.6

Вар-нт	Q _A л/с	Q_D л/с	Q_C л/с	Q_E л/с	Q_пут, л/с	d ₁, мм	d ₂, мм	d ₃, мм	d ₄, мм	d ₅, мм
1	10	18	12	8	15	250	150	200	125	150
2	12	20	14	10	17	275	175	225	150	175
3	15	24	17	12	20	300	200	250	175	200
4	18	27	20	15	24	325	225	275	200	225
5	22	32	24	18	28	350	250	300	225	250
6	25	35	28	20	30	400	275	325	250	275
7	9	16	10	7	12	225	125	175	100	125
8	7	14	8	6	10	200	100	300	175	100
9	6	11	6	5	8	175	75	275	150	70
10	5	9	5	4	6	150	50	250	125	50
Вар-нт	L₁, м	L₂ м	L₃, м	L₄, м	L₅, м	А₁,×10⁶ с²/л²	А_2,×10⁶ с²/л²	А_3,×10⁶ с²/л²	А_4,×10⁶ с²/л²	А₅,×10⁶ с²/л²
1	500	550	700	600	700	2,6	45	9,3	106	45
2	550	600	750	650	750	1,535	18,96	4,82	44,95	18,96
3	600	650	800	700	800	0,94	9,273	2,583	18,96	9,273
4	650	700	850	750	850	0,61	4,822	1,535	9,273	4,822
5	700	750	900	800	900	0.41	2,583	0,939	4,822	2,583
6	750	800	950	850	950	0,206	1,535	0,61	2,583	1,535
7	450	500	650	550	650	4,822	106,2	18,96	267,4	106,2
8	400	550	600	500	600	9,273	267,4	0,94	18,96	267,4
9	375	500	550	450	550	18,96	1978	1,535	44.95	2893
10	350	450	500	400	500	45,0	0,012	2,583	106,2	0,012

Таблица вариантов заданий

Варианты	Раздел I		Раздел II		Раздел III
1	1.1-1	1.6-1	2.1-1	2.4-1	3.1-1	3.4-8
2	1.1-2	1.7-2	2,1-2	2.5-1	3.2-2	3.4-7
3	1.1-3	1.8-3	2.1-3	2.6-1	3.3-3	3.4-8
4	1.1-4	1.9-4	2.1-4	2.4-2	3.1-4	3.4-9
5	1.1-5	1.6-5	2.1-5	2.5-2	3.2-5	3.4-10
6	1.1-6	1.7-6	2.1-6	2.6-2	3.3-6	3.5-1
7	1.2-1	1.8-7	2.1-7	2.4-3	3.1-7	3.5-2
8	1.2-2	1.9-8	2.1-8	2.5-3	3.2-8	3.5-3
9	1.2-3	1.6-9	2.1-9	2.6-3	3.3-9	3.5-4
10	1.2-4	1.7-1	2.1-10	2.4-4	3.1-10	3.5-5
11	1.2-5	1.8-2	2.2-1	2.5-4	3.2-1	3.6-6
12	1.2-6	1.9-3	2.2-2	2.6-4	3.3-2	3.6-7
13	1.2-7	1.6-4	2.2-3	2.4-5	3.1-3	3.6-8
14	1.2-8	1.7-5	2.2-4	2.5-5	3.2-4	3.6-9
15	1.3-1	1.8-6	2.2-5	2.6-5	3.3-5	3.6-10
16	1.3-2	1.9-7	2.2-6	2.4-6	3.1-6	3.4-1
17	1.3-3	1.6-8	2.2-7	2.5-6	3.2-7	3.4-2
18	1.3-4	1.7-9	2.2-8	2.6-6	3.3-8	3.4-3
19	1.3-5	1.8-1	2.2-9	2.4-7	3.1-9	3.4-4
20	1.3-6	1.9-2	2.2-10	2.5-7	3.2-10	3.4-5
21	1.3-7	1.6-3	2.3-1	2.6-7	3.3-1	3.5-10
22	1.4-1	1.7-4	2.3-2	2.4-8	3.1-2	3.5-9
23	1.4-2	1.8-5	2.3-3	2.5-8	3.2-3	3.5-8
24	1.4-3	1.9-6	2.3-4	2.6-8	3.3-4	3.5-7
25	1.4-4	1.6-7	2.3-5	2.4-9	3.1-5	3.5-6
26	1.4-5	1.7-8	2.3-6	2.5-9	3.2-6	3.6-1
27	1.4-6	1.8-9	2.3-7	2.6-9	3.3-7	3.6-2
28	1.4-7	1.9-1	2.3-8	2.4-10	3.1-8	3.6-3
29	1.4-8	1.6-2	2.3-9	2.5-10	3.2-9	3.6-4
30	1.5-1	1.7-3	2.3-10	2.6-10	3.3-10	3.6-5
31	1.5-2	1.8-4	2.3-6	2.4-1	3.1-9	3.4-10
32	1.5-3	1.9-5	2.3-5	2.5-2	3.2-8	3.5-9
33	1.5-4	1.6-6	2.3-4	2.6-3	3.3-7	3.6-8
34	1.5-5	1.7-7	2.1-3	2.4-4	3.1-6	3.4-7
35	1.5-6	1.8-8	2.2-2	2.5-5	3.2-5	3.5-6
36	1.5-7	1.9-9	2.3-1	2.6-6	3.3-4	3.6-5

Приложение I

РАСХОДНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРУБ

Стальные трубы			Чугунные трубы
d, мм	К,л/с	А, с²/л².10⁶	d, мм	К, л/с	А, с²/л² 10⁶
40 50 70 80 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 400 500	4,74 9,5 18,6 29,26 61,16 97,16 149,2 229,7 328,4 455,4 622,2 807 1032 1282 1566 2202 4324	44530 11080 2893 1168 267,4 106,2 44,95 18,96 9,273 4,82 2,583 1,535 0,939 0,609 0,408 0,206 0,0932	50 75 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600 700 800 900 1000	8,114 24,19 52,32 95,0 154,4 332,7 602,8 987,8 1486 2117 2893 3824 6199 9325 13290 18150 24000	15190 1709 365 111 41,85 9,03 2,75 1,025 0,453 0,223 0,119 0,0684 0,026 0,0115 0,0057 0,00303 0,00174

Приложение II

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ

C редняя шероховатость поверхностей технических труб

Материал труб	Состояние поверхности	Δ, мм
Стальные бесшовные Стальные сварные Тянутые (из цветных металлов) Чугунные	Новые и чистые После нескольких лет эксплуатации Новые и чистые С незначительной коррозией Умеренно заржавевшие Старые заржавевшие Новые, технически гладкие Новые с покрытием Новые без покрытия Бывшие в эксплуатации Очень старые и ржавые	0,015 0,2 0,06 0,15 0,5 1,0 0,001 0,12 0,3 1,0 3 мм

Коэффициенты местных (технических) сопротивлений

Вид сопротивления	ζ	Вид сопротивления	ζ
Вентиль стандартный Вентиль с косым шпинделем Кран пробковый проходной Задвижка: открытая 100% открытая на 50% Обратный клапан насосов	4,0- 4,5 2 – 3 0,5 – 2 0,15 2,0 6 – 6,5	Колено плавное на 90^о Угольник на 90^о Тройник Вход в трубу из бака Выход из трубы в бак Диафрагма при т = 0,5	0,25 1,35 0,32 0,5 1,0 4,0

Приложение III

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ДЛИНЫ МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ (ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ), в метрах

Вид местного сопротивления	Диаметр трубы, мм
Вид местного сопротивления	25	50	100	150	200	250	300	400
Нормальный вентиль …………………. Задвижка………………………………….. Обратный клапан……………………….. Колено прямое без закругления……….. Колено с закруглением на 90^о с R =d Выход из бака в трубу…………………. Выход из трубы в резервуар…………… Пробковый кран………………………… Тройник с прямым проходом …………. Тройник с проходом в сторону………… Коробка с клапаном насосов……………. Фильтры для нефтепродуктов……………	6 0,3 4 1,3 0,3 0,5 1 0,5 0,3 3 12 3	15 0,7 7 2,5 0,5 1 2 0,7 0,5 5 18 8	35 1,5 20 5,0 1,0 2 4 1,2 1,0 10 30 18	60 2,5 31 7,5 1,5 3 6 2,4 1,7 13 36 30	70 3,5 45 10 2,0 4 8 3,5 2,5 15 48 33	100 5,0 63 12 2,5 5 10 4,8 3.2 20 68 50	140 6,0 81 15 3,0 6 12 6,3 4,0 25 85 70	200 8,5 123 20 4,0 8 15 9,8 6,0 40 100 100

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 150; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!