 |
Указания к выполнению контрольных заданий
|
|
|
|
Цель контрольного задания способствовать более глубокому изучению курса.
Большую роль при изучении дисциплины играет решение задач. Решение задач не только помогает лучше усваивать материал, но и имеет важное самостоятельное значение.
Приступая к решению задач контрольного задания, необходимо предварительно обдумать схему решения, найти нужные формулы. Большую помощь при этом, как правило, оказывает выполненная в масштабе расчётная схема.
Текст условия задачи следует приводить полностью. При подстановке в формулы численных значений физических величин нужно обращать внимание на их размерность и размерность ответа. Недостаточное внимание к размерностям – наиболее частая причина ошибок при решении студентами задач.
По ходу решения задач полезно давать короткие пояснения, характеризующие рассматриваемые гидравлические явления, раскрывающие их физический смысл. В случае затруднения следует найти в учебных пособиях подходящий пример и разобраться в методе его решения.
Сталкиваясь с той или иной расчетной формулой, студент должен научиться не только применять эту формулу для расчета, но и понять её сущность, а также те закономерности, которые она отражает.
При ответах на контрольные вопросы, входящие в контрольное задание, нужно стремиться короче излагать свои мысли, что, однако, не должно наносить ущерб ясности и полноте изложения. Следует обращать внимание на правильность терминологии и четкость ответов. Ответы на контрольные вопросы необходимо писать лишь после того, как изучена вся тема целиком. но отнюдь не в процессе её изучения, так как законченный и четкий ответ можно дать только изучив тему.
|
|
|
Контрольные вопросы заставляют студента сосредоточить внимание на самых важных местах из пройденного материала. Свободный ответ на каждый из этих вопросов свидетельствует о том, что наиболее существенные положения усвоены.
ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
При выполнении контрольного задания необходимо соблюдать следующие правила:
- задание оформляется черной (синей) пастой;
- необходимо оставить поля в тетради шириной не менее 3-4 см для замечаний рецензента;
- указать весь учебный материал (автор, название, год издания), которым пользовался студент;
- привести, где это потребуется для обоснования решения, соответствующие теоретические и эмпирические зависимости (без вывода);
- сопроводить расчеты необходимыми схемами, эскизами и чертежами;
- при получении численных величин обязательно указать их размерность;
- дать краткие, но исчерпывающие ответы на контрольные вопросы.
Цифровые данные для каждой задачи студент берет по варианту, номер которого совпадает с последней цифрой его шифра. Если контрольное задание не зачтено, студент должен исправить все ошибки, выполнить все сделанные рецензентом замечания, после чего работа снова высылается в университет.
Студент, сдавший контрольную работу не по своему варианту, зачета не получает.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
Контрольное задание №1 - – решить пять задач, принимая их номера по последней цифре зачетной книжки.
Контрольное задание №2 - ответить на пять вопросов, номера которых выбираются по предпоследней цифре зачетной книжки.
Таблица 1
Выбор вариантов задач и контрольных вопросов
| Последняя цифра | Номера контрольных задач | Предпоследняя цифра | Номера контрольных вопросов |
| 5, 10, 12, 15, 25 | 2, 12, 22, 32, 42 | ||
| 1, 6, 9,13, 22 | 1, 11, 21, 31, 41 | ||
| 2, 4, 8, 11, 24, | 3, 13, 23, 43, 46 | ||
| 3, 7, 14, 18, 21, | 4, 14, 24, 34, 44 | ||
| 4, 9, 16, 20, 23 | 5, 7, 15, 25, 35 | ||
| 5, 6, 11, 17, 26 | 6, 16, 26, 36, 39 | ||
| 1, 8, 15, 19, 21 | 7, 17, 20, 27, 37 | ||
| 3, 5, 8, 17, 24 | 7, 10, 20, 30, 40 | ||
| 2, 6, 13, 19, 25 | 8, 18, 21, 28, 38 | ||
| 4, 8, 15, 18, 22 | 9, 19, 29, 33, 45 |
5.1. Контрольные вопросы
|
|
|
1. Основные свойства капельных жидкостей, в чём отличие капельных жидкостей от твёрдых тел и газов?
2. Температурное и объемное расширение (сжатие).
3. Какая существует связь между объёмным весом, плотностью и ускорением силы тяжести?
4. Что такое вязкость жидкости? В чём состоит закон вязкости Ньютона?
5. Какая связь существует между динамическим и кинематическим коэффициентами вязкости и какова их размерность? Приборы для определения вязкости жидкости.
6. Чем отличается реальная жидкость от идеальной?
7. Что называется гидростатическим давлением? Укажите его основные свойства.
8. В каких единицах и какими приборами измеряется гидростатическое давление?
9. Равновесие жидкости в поле сил тяжести. Основное уравнение гидростатики.
10. Что такое пьезометрическая высота?
11. В чём состоит закон Паскаля?
12. Что такое центр давления? Когда центр давления совпадает с центром тяжести смоченной поверхности стенки?
13. Как определяется суммарное давление на криволинейные стенки?
14. Что такое подъёмная сила? Где находится точка её приложения? Закон Архимеда.
15. Что такое живое сечение потока? Средняя скорость? Расход жидкости? Какая существует зависимость между средней скоростью потока и площадью его живого сечения?
16. Какое движение жидкости называется установившимся? Примеры.
17. Что такое равномерное и неравномерное движение?
18. Что такое гидравлический радиус? Каково соотношение между его величиной и диаметром круглой трубы?
19. Уравнение Бернулли для элементарной струйки жидкости?
20. Уравнение Бернулли для потока вязкой жидкости?
21. Каков энергетический и геометрический смысл уравнения Бернулли?
22. В чём состоит принцип работы водомера Вентури?
23. Чем вызывается неравномерность распределения скоростей по сечению потока и как она учитывается?
24. Что такое гидравлический уклон? Когда совпадает с пьезометрическим уклоном?
25. Какое движение называется ламинарным, турбулентным?
26. Что такое число Рейнольдса? В чём его физический смысл и практическое значение?
|
|
|
27. Как определяются потери напора на трение?
28. Что такое относительная и абсолютная шероховатость?
29. От каких факторов зависит коэффициент гидравлического трения при турбулентном движении?
30. Какие трубы называются гидравлически гладкими?
31. Формула Шези. Какова размерность коэффициента Шези?
32. Что такое местные сопротивления? Потери напора на местные сопротивления.
33. От чего зависит коэффициент местных сопротивлений при внезапном расширении потока? В каких случаях величину коэффициентов местных сопротивлений можно находить теоретическим путём?
34. Какие факторы влияют на высоту и дальность полёта вытекающей из насадки струи?
35. Что называется простым трубопроводом?
36. Чему равна общая потеря напора на трение при последовательном соединении труб?
37. Какими гидравлическими особенностями характеризуется параллельное соединение труб?
38. Что называется сложным трубопроводом?
39. Характеристика трубопровода. Что такое потребный и геометрический напор?
40. Графо-аналитический метод расчета сложных трубопроводов?
41. Что называется непрерывным (путевым) и концевым (транзитным) расходом?
42. Как рассчитываются трубопроводы, работающие в неквадратичной области сопротивления?
43. Как можно оценить изменение пропускной способности водопроводных труб в процессе их эксплуатации?
44. Что такое сопротивление давления и сопротивление трения? От чего зависят коэффициенты сопротивления давления, сопротивления трения?
45. Для какой формы тела коэффициент сопротивления имеет наименьшее значение? Почему?
46. Какая связь существует между коэффициентом Шези и коэффициентом гидравлического трения в формуле Дарси-Вейсбаха?
Контрольные задачи
Задача 1. В отопительный котёл (рис.1) поступает вода с расходом Q1 при температуре t1=700C. Сколько воды будет выходить из котла, если нагрев производится до температуры t2=900C. Дано: Q1=0,02 м3/ч.
Задача 2. Определить тягу Δρ через дымовую трубу (рис.2) высотой Н=55м, если объёмный вес дымовых газов γгор=0,6 кг/м3, а температура наружного воздуха tхол= 150С.
|
|
|
Задача 3. Трубопровод длиной l=90м и внутренним d=800 мм перед гидравлическим испытанием заполнен водой, находящейся под атмосферным давлением. Определить, сколько нужно добавить в трубопровод воды, чтобы давление в нём повысить до величины Δp=20 кгс/см2. Температура воды t0=200С.
Задача 4. Определить величину давления p в котле и пьезометрическую высоту h1, если высота поднятия ртути в ртутном манометре h2 (рис.3).Дано: h2=120мм.
Задача 5. Определить величину давления p на поверхности воды в сосуде (рис. 4), если в трубке ртутного манометра вода поднялась на высоту h, поверхность воды в сосуде находится на расстоянии H от нижнего уровня ртути в колене манометра. Дано: h=280мм; H=1,6м.
Задача 6. Определить избыточное давление p в сосуде А (рис.5) по показанию жидкостного манометра, если в левом открытом колене над ртутью налито масло, а в правом – вода. Дано: h1=1,6м, h2=0,40м, h3=0,14м.
З адача 7. Две вертикальные трубы центрального отопления соединены горизонтальным участком, на котором установлена задвижка диаметром d. Температура воды в правой вертикальной трубе tп=800С, а в левой – tл=200С. Найти разность суммарных давлений на задвижку справа и слева. Высота воды в вертикальных трубах h над уровнем горизонтальной трубы (рис.6).
Задача 8. Определить усилие, срезающее заклёпки боковой стенки котла АВ в месте её прикрепления к цилиндрической части последнего (рис.7). Внутреннее давление в котле p, диаметр цилиндрической части котла D. Дано: p=30 кг/см2; D=2м.
Задача 9. Определить силу давления воды p на круглую крышку люка диаметром d, закрывающую отверстие на наклонной плоской стенке (рис. 8). Угол наклона стенки α. Длина наклонной стенки от уровня воды до верха люка а. Найти точку приложения равнодействующей и построить эпюру гидростатического давления. Дано: d=1,2м; α=600; а=1,5м.
Задача 10. Определить величину суммарного давления воды p на сегментный затвор радиусом R при заданных значениях ширины затвора b=4,0м (в направлении, перпендикулярном плоскости чертежа) и угла α=600 (рис.9). Построить эпюру гидростатического давления и найти точку приложения суммарного давления.
Задача 11. Песок на строительство доставляется на деревянной шаланде, которая имеет вертикальные борта и площадь F=50м2 в плане. Собственный вес шаланды Q=32т. Определить, сможет ли пройти шаланда: а) в порожнем состоянии; б) с грузом песка в количестве W=23м3, если наименьшая глубина по фарватеру hmm=1,38м.
Задача 12. Для учёта количества воды в трубопроводе диаметром d1 устроен водомер Вентури с диаметром цилиндрической вставки d2. Пьезометрические трубки позволяют отсчитывать разность пьезометрических высот h. Определить проходящий расход воды Q, зная d1, d2 и h. Дано: d1=100мм; d2=50мм; h=1200мм.
|
|
|
Задача 13. Определить критическую скорость, отвечающую переходу от ламинарного течения к турбулентному для трубы диаметром d при движении в ней воды и воздуха при температуре t и глицерина при t=200C. Дано: d=20мм; t=150С.
Задача 14. Истечение воды из бака А происходит по системе труб переменного сечения. Пренебрегая сопротивлениями, определить скорость истечения, расход и построить пьезометрическую линию, если напор H=20м, а площади сечений труб w1=0,4 дм2; w2=4дм2; w3=1дм2; w4=0,2 дм2 (рис.10). Напор сохраняется постоянным.
Задача 15. Определить потерю напора при движении воды в новой сварной стальной трубе диаметром d и длиной l, если расход равен Q, температура воды t=120С. Дано: d=200мм; l=800мм; Q=50 л/с.
Задача 16. Найти потери напора на трение при движении воды с температурой t=200С в цельносварной стальной трубе, бывшей в употреблении, с внутренним диаметром d=500мм. Расход воды Q=0,60 м3/с. Длина трубы l=500м.
Задача 17. На трубопроводе (рис.11) установлен пьезометр. После полного открытия вентиля в конце трубопровода пьезометрическая высота уменьшилась на h м. Определить расход воды, проходящей через трубопровод диаметром d и длиной l. Колена стандартные, переход с углом α=300. Дано: d=30мм; h=7м; l=20м.
Задача 18. Определить расход воды в водопроводной трубе, бывшей в эксплуатации, диаметром d=300мм, если скорость на оси трубы, замеренная трубкой Пито – Прандтля, равна umax=4,5м/с, температура воды t=160С.
Задача 19. В двух точках живого сечения трубопровода диаметром d=500мм, транспортирующего воду, измерены скорости на расстоянии от стенки y=110мм, u=2,30м/с и на оси трубы umax=2,6 м/с. Найти величину потери напора на трение на 1 пог. м длины трубопровода.
Задача 20. Недалеко от конца трубопровода, транспортирующего вязкую жидкость ρ=0,9 т/м3; υ=0,1 см2/с; диаметром d=150мм, имеется задвижка Лудло. Определить пьезометрическое давление перед задвижкой при расходе Q=40л/с, когда задвижка вдвинута на 1/4.
Задача 21. Вода при температуре t протекает в количестве Q в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических оцинкованных стальных труб. Внутренняя труба имеет наружный диаметр d, а наружная труба имеет внутренний диаметр D. Найти потери напора на трение на длине трубы l. Дано: Q=800л/мин; D=120мм; l=500м; t=200С.
Задача 22. Вода при помощи сифонного трубопровода спускается из водоёма А в водоём В. На трубопроводе имеется колено и решётка. Требуется определить диаметр сифона и построить пьезометрическую линию для пропуска расхода Q (рис.12). Дано: Q=60л/с; H=2м; h=2,5м; L1=5м; L2=100м; ξ=1,2.
Задача 23. Найти, через какой промежуток времени t уровень в баке В повысится с отметки H1 до отметки H2, если горизонт воды в баке А остаётся постоянным. Диаметр бака И равен D=2000мм, длина трубопровода l=20м и его диаметр d=200мм (рис.13).
Задача 24. Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды Q= л/с через трубопровод диаметром d=200мм и длиной l=1000м (трубы стальные новые).
Задача 25. Дан участок водопровода, состоящий из трёх последовательно соединённых трубопроводов разного диаметра (рис.14). Расход водопровода Q, диаметры условного прохода и длины трубопроводов заданы. Найти потерю напора на всём участке водопровода. Трубы новые стальные. Дано: Q=15л/c; d1=100мм; d2=200мм; d3=150мм; l1=200м; l2=400м; l3=450м.
Задача 26. Стальной новый водопровод диаметром d=250мм и с абсолютной эквивалентной шероховатостью kэ=0,1мм имеет пропускную способность Q=52,8 л/с. Требуется определить, как изменится пропускная способность водопровода Q1 через 15 лет эксплуатации. Вода в источнике водоснабжения слабоминерализованная, не коррозионная. Исследования, проведённые через два года после начала эксплуатации, показали, что абсолютная шероховатость трубопровода возросла до величины k2=0,2мм.
Список литературы
1. Константинов Ю.М. Гидравлика. – Киев: Вища школа, 1981.
2. Сайридзинов М.С. Гидравлика систем водоснабжения и водоотведения: учеб. пособие. – М.: Изд-во АСВ, 2004.
3. Сборник задач по гидравлике/под ред. В.А. Большакова. - Киев: Вища школа, 1979.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение 1.Указания к теоретической части 1.1 Основные физические свойства жидкостей 1.2 Основные понятия и законы гидростатики 1.3 Основные законы гидродинамики 1.4 Гидравлические сопротивления 1.5 Раcчет напорных трубопроводов 2.Указания к лабораторным работам 3. Указания к выполнению контрольных заданий 4. Требования к оформлению контрольных заданий 5. Контрольные задания 5.1 Контрольные вопросы 5.2 Контрольные задачи Список литературы |
|
|
|
