Контрольная по гидравлике

Документ Гидравлика.docx

Нефть имеющая удельный вес обладает при температуре вязкостью . Определить ее кинематическую вязкость в единицах . Как изменится кинематическая вязкость при остывании нефти до .
В технической системе единиц единицей динамического коэффициента вязкости является а в международной системе измерений - . Связь между единицами следующая: следовательно
Удельный вес или вес единицы объема жидкости:
где - плотность жидкости ;
- ускорение свободного падения ;
Кинематический коэффициент вязкости при :
Коэффициент кинематической вязкости в зависимости от температуры определяется по формуле [л.1]:
где - коэффициент кинематической вязкости при температуре ;
- температура при которой требуется определить вязкость ;
- показатель степени;
При остывании нефти до ее кинематическая вязкость увеличивается
С целью замера высоты уровня жидкости в открытом резервуаре установлена вертикальная труба с открытым нижним концом который почти доходит до днища. Сверху в трубу с очень малой скоростью поступает воздух по давлению которого и судят о положении уровня свободной поверхности жидкости. Вычислить высоту уровня жидкости над нижним обрезом трубы если избыточное давление воздуха а плотность жидкости .
Избыточное (манометрическое) давление в любой точке жидкости определяется по формуле:
где - глубина погружения точки под пьезометрической плоскостью .
Так как сосуд открыт то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью.
Переводим избыточное давление из миллиметров ртутного столба в Паскали и из уравнения (2.1) находим высоту уровня жидкости над нижним обрезом трубы:
Донное отверстие плотины перекрыто плоским прямоугольным щитком верхняя кромка которого шарнирно прикреплена к плотине.
Какое усилие необходимо приложить к канату чтобы открыть щит при следующих данных: уровень воды перед плотиной высота щита ширина угол между направлением каната и горизонтом (рис.10.2).
Построить эпюру давления на щиток.
Сила суммарного давления воды на щит:
- глубина погружения центра тяжести смоченной площадки щита ;
- площадь смоченной поверхности ;
- уровень воды перед плотиной ;
Центр давления для негоризонтальных стенок лежит ниже центра тяжести стенки. Его положение определяется формулой:
где - момент инерции смоченной площади стенки относительно горизонтальной оси проходящей через центр тяжести этой площадки ;
- соответственно расстояния центра тяжести стенки и центра давления от линии пересечения плоскости стенки со свободной поверхностью ;
Составляем уравнение моментов сил относительно шарнира не учитывая массу щита:
откуда усилие которое нужно приложить к тросу:
Строим эпюру гидростатического давления. Гидростатическое давление:
В воде плавает бревно объемом . Определить погруженную часть его объема если плотность дерева .
По закону Архимеда на тело погруженное в жидкость действует вертикальная выталкивающая (архимедова) сила направленная вертикально вверх:
- объем погруженной части тела ;
Для однородного тела плавающего на поверхности жидкости справедливо соотношение [л.2 ф-ла 1.16 с.18]:
где - объем плавающего тела (бревна) ;
- плотность тела (бревна) ;
откуда находим объем погруженной части тела (бревна)
Трубопровод состоит их трех последовательно соединенных участков труб внутренние диаметры которых . Первый участок расположен выше третьего на . Определить: а) средние скорости течения воды на участках если объемный расход в трубопроводе равен ; б) режим течения воды; в) перепад давления между первым и третьим участком.
При установившемся движении жидкости расход через все живые сечения потока одинаков:
где - средние скорости жидкости ;
- площади живых сечений трубопровода .
Средняя скорость воды в трубопроводе:
где - объемный расход жидкости в трубопроводе ;
Критерий Рейнольдса:
где - коэффициент кинематической вязкости воды при ;
следовательно режим течения турбулентный
Составляем уравнение Бернулли для сечений о(первого трубопровода) и (третьего трубопровода):
где - расстояние от произвольной горизонтальной плоскости сравнения до центров сечений ;
- плотность жидкости ;
- давления в сечениях и соответственно ;
- коэффициент Кориолиса;
- скорость потока в сечениях и соответственно ;
- потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений между сечениями и ;
Так как по условию задачи гидравлические потери не заданы то принимаем и . Плоскость сравнения проводим через ось первого трубопровода тогда удельные энергии положения и уравнение Бернулли будет иметь следующий вид:
откуда находим перепад давления между первым и третьим участком трубопровода:
Определить потерю напора в трубопроводе диаметром длиной при эквивалентной шероховатости если весовой расход нефти перекачиваемой по трубопроводу плотность нефти и вязкость . Обосновать выбор расчетной формулы.
Объемный расход нефти:
Скорость движения нефти в трубопроводе:
где- диаметр трубопровода ;
где - коэффициент кинематической вязкости нефти ;
При турбулентном режиме движения коэффициент гидравлического трения зависит в общем случае от числа Рейнольдса и относительной шероховатости и определяется по эмпирическим формулам. При этом различают три области сопротивлений - гидравлически гладких труб переходную и квадратичную [л.3 с.39].
Так как то трубопровод работает в зоне гидравлически гладких труб и коэффициент гидравлического трения определяется по формуле Блазиуса [л.3 с.39 ф-ла 4.6]:
Потери напора на трение по длине [л.1 ф-ла 4.2 с.67]:
При истечении жидкости через отверстие диаметром измерены: расстояние высота напор и расход жидкости . Подсчитать коэффициенты сжатия скорости расхода и сопротивления . Распределение скоростей по сечению струи считать равномерным. Сопротивлением воздуха пренебречь (рис.10.3). Какой параметр необходимо изменить в условии чтобы расход увеличился на ?
При истечении из открытого резервуара в атмосферу расход жидкости определяется по формуле:
где - геометрический напор над центром тяжести отверстия ;
- площадь отверстия ;
откуда находим коэффициент расхода
Координаты и в случае истечения из открытого резервуара связаны между собой соотношением:
откуда находим коэффициент скорости:
Коэффициенты и связаны между собой соотношением:
откуда находим коэффициент сжатия:
Коэффициент сопротивления:
Увеличение напора на составит следовательно площадь отверстия должна составлять:
откуда находим диаметр отверстия
Список использованной литературы
Справочное пособие по гидравлике гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б.Б. Некрасова. Минск «Выш. школа» 1976 - 416 с.
Примеры расчетов по гидравлике Под ред. А.Д.Альтшуля. - М.: Стройиздат 1976. - 254 с.
Вакина В.В. Денисенко И.Д. Столяров А.Л. Машиностроительная гидравлика. Примеры расчетов. - К.: Виш. шк. Головное изд-во. 1986. - 208 с.