Гидравлический расчет каналов.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждения высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

КАФЕДРА ГИДРАВЛИКИ и водных ресурсов

Контрольные задачи по курсу "Механика жидкости и газа"

Для студентов заочного обучения

по направлению "Строительство".

Составитель: Ю.В. Брянская

 

 

Москва – 2016

Физические свойства жидкости

1.1. Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Определить объем воды, который необходимо дополнительно подать в водовод диаметром d=500 мм и длиной l = 1000 м для повышения давления до Dр= 5×10⁶ Па.

 

1.2. В отопительной системе (котел, радиаторы и трубопроводы) небольшого дома содержится объем воды W = 0,35 м³. Сколько воды дополнительно войдет в расширительный сосуд при нагревании ее от 20до 70 °С.

(плотность воды при 20 ⁰С 998,23 кг/м³, при 70⁰С 977,81 кг/м³).

Гидростатика

2.1. В резервуар прямоугольного сечения с размерами a=1 м, b=3 м налита вода, высота жидкости h=4,4 м.

Построить эпюру гидростатического избыточного давления на дно и одну из стенок резервуара. Определить силы давления на дно и стенку и точки приложения сил.

 

 

2.2. Плоский щит перекрывает канал шириной b=1,8 м. Глубина воды перед щитом h = 2,5 м. Определить силу давления воды на щит и точку приложения этой силы аналитически и графоаналитически. Определить минимальное подъемное усилие щита Т, если его вес G= 20 кН.

Коэффициент трения щита по опорам при подъеме f= 0,25.

 

2.3. Определить плотность деревянного бруска плавающего в воде и погруженного на 1/2 своей высоты. Плотность r =1000 кг/м³.

2.4. Прямоугольный понтон массой m=800 кг имеет размеры: длину l =4,5 м; ширину b=3 м и высоту h=2,2 м. Определить осадку (глубину погружения) понтона Z без нагрузки и предельную грузоподъемность Q при сохранении превышения бортов понтона над уровнем воды на а = 0,15 м.

Основные законы движения жидкости.

3.1. Определить расход воды в трубе диаметром d₁=100 мм, имеющей плавное сужение до диаметра d₂=50 м, если показания пьезометров: до сужения h₁=90 см; h₂=30 см.

 

 

3.2. При закрытом положении крана, манометр, установленный на короткой трубе перед краном показывает давление Р=2,5 атм, при открытом кране показание манометра равно Р=1,0 атм, Пренебрегая гидравлическим сопротивлением, определить среднюю скорость V и расход Q воды, если диаметр трубы d = 50 мм.

 

1. Гидравлический расчет трубопроводов.

4.1. Расход воды при температуре 10^оС в горизонтальной трубе кольцевого сечения, состоящей из двух концентрических оцинкованных стальных труб (при k_э =0,15 мм), Q =0,0075 м³/с. Внутренняя труба имеет наружный диаметр d =0,075, а наружная труба имеет внутренний диаметр D =0,1 м. Найти потери напора на трение на длине трубы l =300 м. Кинематическая вязкость воды при 10^оС n =1,31×10^-6 м²/с.

 

4.2. В стальном трубопроводе системы горячего водоснабжения диаметром d =0,0125 м, длиной l =100 м движется вода со скоростью V =0,5 м/с. Температура воды 50^оС. На трубопроводе имеются два поворота под углом a =90^о и пробковый кран. Определить потери давления. Кинематическая вязкость воды при 50^оС n =0,5510^-6м²/с. Коэффициенты местных сопротивлений z_{пов 90}^о=1,4; z_кр =0,4. Коэффициент эквивалентной шероховатости k _э=5×10^{-5 м.}

 

4.3. Определить величину повышения давления в стальной водопроводной трубе при гидравлическом ударе, если скорость воды в трубе до удара была V =1 м/с, диаметр трубы d =0,5 м и толщина стенок d =0,005 м. Модуль упругости воды Е =2,1×10⁹ Па, стенок трубопровода – Е_тв =2,1×10¹¹ Па и плотность воды r =998,2 кг/м³.

 

Гидравлический расчет каналов.

 

5.1. Определить расход при равномерном движении воды в трапецеидальном земляном канале (суглинок), если ширина его по дну b =4,5 м, глубина h =1,8 м, заложение откосов m =1 и уклон i =0,0004. Коэффициент шероховатости n =0,025.

 

5.2. Определить, будет ли устойчив против размыва треугольный водосточный лоток автомобильной дороги, если заложение откосов m =0,5 и m =5; глубина воды h =0,18м, а уклон лотка i =0,004. Коэффициент шероховатости n =0,02. Допускаемая скорость на размыв в лотках V =3 м/с.

 

5.3. Определить уклон i водосточного коллектора прямоугольного сечения шириной b =1,4 м, который обеспечивал бы при глубине h =1,3 м пропуск расхода Q =2,1 м³/с. Коллектор выполнен из сборного железобетона с коэффициентом шероховатости (по Маннингу) n =0,015.

5.4. Определить скорость движения воды V и расход Q в керамической трубе диаметр d =300 мм при наполнении a=h/d= 0,6 и уклоне i =0,008. Коэффициент шероховатости n =0,013.

 

5.5. Определить уклон канализационного железобетонного трубопровода диаметром d =800 мм для пропуска расхода Q =0,64 м³/с при наполнении a=h/d =0,7. Коэффициент шероховатости n =0,014 (k_э =2 мм), кинематическая вязкость n =1,47×10^-6.

5.6. Большая равнинная река, русло которой сформировалось из мелкого гравия и крупного песка, имеет относительно равномерное течение. Ширина реки b =200 м, средняя глубина на рассматриваемом участке h =2,5 м, уклон водной поверхности i =0,00014. Определить среднюю скорость течения V и расход воды Q.

 

Фильтрация.

6.1. Основание водоносного пласта в створах, расстояние между которыми l =1000 м, расположено на отметках z ₁= z ₂=10,3 м. Уровни грунтовых вод в этих створах находятся на отметках z ’₁=19,2 м и z’₂=15,6 м. Определить расход воды в песчаном крупнозернистом пласте единичной ширины, коэффициент фильтрации k _j=4×10^-4 м/с.

 

6.2. Для осушения строительной площадки от грунтовых вод прорыта до водоупора траншея на глубину h_b =6 м длиной l =150 м. В результате откачки воды из траншеи уровень грунтовых вод понизился с глубины h_г =1 м до h_г =5 м, а длина дренирования равна L =200 м. Коэффициент фильтрации грунта водоносного пласта k_j =0,008 см/с. Определить подачу Q насосов, откачивающих воду из траншеи.

 

 

6.3. Определить приток воды к буровой скважине радиусом r ₀=0,1 м, заложенной в водоносный пласт, образованный крупнозернистым песком. Водоносный пласт пройден скважиной на всю толщу Н =20 м и подстилается водонепроницаемыми породами. Глубина воды в скважине h =15 м.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: