Задача 42

К открытому резервуару подсоединены короткий стальной трубопровод, состоящий из двух участков длиной l₁ и l₂, диаметрами d₁ и d₂, и внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром d_н и длиной l_н= 5d_н (рис. 5.2). Истечение по короткому трубопроводу происходит в атмосферу под постоянным напором Н₁ коэффициент сопротивления крана принять равным ξ_кр =3.

Определить:

1. Скорость и расход воды. Вытекающей из трубопровода при температуре воды t° = 10°С.

2. Расход через насадок при разности уровней в резервуарах Н, если коэффициент расхода насадка μ_н = 0,71.

3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 200 мм, d₂ = 100 мм, l₁ = 4 м, l₂ = 10 м, d_н = 100 мм, Н= 2 м, Н₁ = 5 м.

Задача 43

К закрытому резервуару, на свободной поверхности которого действует манометрическое давление р_м, подсоединены чугунный трубопровод перемен­ного сечения с диаметрами d₁ и d₂, заканчивающийся соплом диаметром d_c = d₁, и конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d_н и длиной l_н= 5d_н. Трубопровод и насадок подсоединены на глубине Н₁. На первом участке длиной l₁ установлен вентиль, коэффициент сопротивления которого ξ_с = 4. Длина второго участка l₂. Коэффициент сопротивления сопла ξ_с = 0,06, сжа­тие струи на выходе из сопла отсутствует (рис. 5.3).

Определить:

1. Скорость истечения ν и расход Q вытекающей из сопла воды при температуре t° = + 10°С и постоянном напоре Н₁.

2. Расход воды через затопленный насадок при разности уровней в резервуарах Н, если коэффициент расхода насадка μ_н = 0,94.

3. Сравнить расход воды, проходящей через насадок, с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра.

Коэффициент расхода для отверстия μ_н = 0,62.

Дано: d₁ = 120 мм, d₂ = 250 мм, l₁ = 10 м, l₂ = 5 м, d_н = 120 мм, Н= 3 м, Н₁ = 8 м, р_м = 500 кПа.

Задача 44

Истечение происходит из открытого резервуара при постоянном напоре воды Н₁ по короткому трубопроводу переменного поперечного сечения с диаметрами d₁ и d₂ в атмосферу и из конически расходящегося насадка с диамет­ром выходного сечения d_н и длиной l_н = 5 d_н под уровень (рис. 5.4). Разность уровней - Н₂ = 1,5 м.

На втором участке трубопровода имеются два колена с плавным поворо­том, коэффициент сопротивления каждого ξ_к ⁼ 0,15, и задвижка, коэффициент сопротивления которой ξ_з = 8,0. Коэффициент гидравлического трения на пер-вом участке длиной l₁ принять равным λ₁= 0,04, на втором участке длиной l₂ - λ ₂ = 0,025.

Определить:

1. Скорость истечения ν₂ и расход Q₂ через трубопровод.

2. Скорость истечения и расход через затопленный конически расходящийся насадок, если коэффициент скорости и коэффициент расхода насадка равны и составляют φ_н = μ_н = 0,45.

3. Сравнить скорость и расход через насадок со скоростью и расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент скорости для отверстия φ = 0,97, а коэффициент расхода μ = 0,62.

Дано: d₁ = 400 мм, d₂ = 100 мм, l₁ = 0,8 м, l₂ = 2 м, d_н = 200 мм, Н= 6 м, Н₁ = 5 м.

Задача 45

Из открытого резервуара по короткому стальному трубопроводу постоянного поперечного сечения d₁ и длиной l₁, который заканчивается соплом диа­метром d_c = 0,5d₁, вытекает вода при t° = +30° С в атмосферу. Истечение происходит под напором Н₁ (рис. 5.5). Коэффициент сопротивления крана принять равным ξ_к = 2,5. С другой стороны к резервуару подсоединен коноидальный насадок диаметром выходного сопла d_н и длиной l _н = 5 d_н.

Определить: '.

1. Скорость истечения из сопла ν_c и расход воды по короткому трубопрово­ду Q.

2. Расход воды через затопленный коноидальный насадок при разности уровней в резервуарах Н, если коэффициент расхода насадка μ = 0,97.

3. Сравнить расход воды через насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке того же диаметра. Коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 100 мм, l₁ = 3 м, d_н = 80 мм, Н= 2 м, Н₁ = 4 м.

Задача 46

Вода при температуре t° = 15°C из резервуара А подается в резервуар В по трубопроводу, состоящему из двух участков длиной l₁ и l₂, диаметрами d₁ и d₂. Коэффициент гидравлического трения принять равным λ = 0,03. С другой стороны на том же уровне к резервуару А подсоединен внешний цилиндрический насадок (насадок Вентури) диаметром d_н и длиной l _н, = 5d_н (рис. 5.6).

Определить:

1. Напор Н₁ который нужно поддерживать в баке А, чтобы наполнить бак. В, объемом W_в = 18 м³ за 30 мин. Коэффициент гидравлического трения принять равным λ = 0,03. Коэффициент потерь при входе в трубу принять равным ξ_вх = 0,5.

2. Скорость истечения воды через насадок в предположении, что в резервуаре А находится вода под напором Н₁, определенным из предыдущего условия. Коэффициент скорости насадка φ_н принять равным φ_н = 0,82.

3. Сравнить скорость истечения из насадка со скоростью истечений через отверстие в тонкой стенке того же диаметра, если φ_отв = 0,62.

Дано: d₁ = 200 мм, d₂ = 80 мм, l₁ = 8 м, l₂ = 10 м, d_н = 100 мм.

Задача 47

Вода при температуре t° = 20°C из резервуара А подается в резервуар В со скоростью ν = 0,5 м/с по стальному трубопроводу диаметром d₁ и длиной l₁. Уровень воды в баке А поддерживается постоянным. Коэффициенты сопротивления: входа в трубу ξ_вх = 0,5; крана ξ_кр =1,5; колена без закругления ξ_{кол. 1} =0,25; колена с закруглением ξ_{кол. 2} = 0,14. На глубине Н₁ к резервуару подсоединен внутренний цилиндрический насадок (насадок Борда) диаметром d_н и длиной l_н = 5d_н (рис. 5.7).

Определить:

1. Время заполнения водой резервуара В объемом W = 1,15 м³ и потери напора в трубопроводе.

2. Скорость истечения воды из насадка, если коэффициент скорости для насадка φ_н = 0,71.

3. Сравнить скорость истечения из насадка со скоростью истечения из отверстия в тонкой стенке того же диаметра, если φ_отв = 0,62.

Дано: d₁ = 100 мм, l₁ = 15 м, d_н = 100 мм, Н₁ = 4 м.

Задача 48

Из резервуара А, заполненного водой на высоту Н₁ и находящегося под манометрическим давлением p_м, вода подается по стальному трубе, длиной l₁ и диаметром d₁ в резервуар В на высоту Н. К резервуару А на глубине Н₁ подсоединен конически сходящийся насадок с диаметром выходного сечения d_н и длиной l_н = 5d_н (рис. 5.8). Коэффициенты сопротивлений задвижки ξ_з ⁼ 9,0; каждого колена с закруглением ξ_к = 0,25; коэффициент гидравлического трения λ = 0,04. Кинематическая вязкость воды υ = 1,24·10^-6 м/с Скоростным напором и изменением уровня в баке А пренебречь.

Определить:

1. Режим течения, расход Q и скорость протекающей по трубопроводу во­ды.

2. Скорость и расход, проходящий через конически сходящийся насадок, если коэффициент скорости для насадка φ_н = 0,96, а коэффициент расхода μ_н = 0,94.

3. Сравнить скорость и расход воды через насадок со скоростью и расходом через отверстие в тонкой стенке такого же диаметра, если коэффициент скорости для отверстия φ = 0,97, а коэффициент расхода μ = 0,62.

Дано: d₁ = 100 мм, l₁ = 6 м, d_н = 100 мм, Н= 2м, Н₁ = 5 м, р_м = 150 кПа.

Задача 49

Из резервуара А, на свободной поверхности которого избыточное давление р_м, вода температурой t° = 15°C поступает в резервуар В по трубопроводу переменного сечения, состоящему из двух участков длиной l₁ и l₂ и диаметрами d₁ и d₂. Разность уровней в резервуарах h = Н₁ – Н₂ (рис. 5.9).

На глубине Н₁ к резервуару А подсоединен конически расходящийся насадок с диаметром выходного сечения d_н и длиной l _н = 5d_н.

Определить:

1. Режим течения, скорость ν и расход воды Q, поступающей в резервуар В по трубопроводу, если коэффициент потерь входа в трубу ξ_вх = 0,5, коэффициент сопротивления колена ξ_к = 0,4, коэффициент сопротивления полностью открытой задвижки ξ_з = 5, коэффициент гидравлического трения на первом участке. λ₁ = 0,025, на втором - λ₂ = 0,04. Скоростным напором и изменением уровня в резервуаре. А пренебречь,

2. Скорость и расход воды через конически расходящийся насадок, если коэффициенты φ_н и μ_н равны и составляют 0,45.

3. Сравнить скорость и расход, проходящий через насадок, со скоростью и расходом через отверстие в тонкой стенке, если φ _отв = 0,97, а μ_отв = 0,62.

Дано: d₁ = 200 мм, d₂ = 80 мм, l₁ = 8 м, l₂ = 12 м, d_н = 200 мм, Н= 4 м, Н₁ = 6 м, р_м = 200 кПа.

Задача 50

Вода при температуре t° = 20°C подается из резервуара А в резервуар В по короткому трубопроводу, состоящему из двух участков длиной l₁ и l₂ и диаметрами d₁ и d₂. Разность уровней в резервуарах равна Н. На глубине Н₁ к резервуару А подсоединен коноидальный насадок диаметром выходного сечения d_н и длиной l _н = 5d_н (рис. 5.10).

Определить:

1. Расход Q, поступающий в резервуар В по трубопроводу, если коэффициент сопротивления крана ξ_к = 4,2, коэффициент гидравлического трения λ = 0,032.

2. Расход воды через коноидальный насадок, если коэффициент расхода насадка μ_н = 0,97.

3. Сравнить расход через коноидальный насадок с расходом через отверстие в тонкой стенке, если коэффициент расхода для отверстия μ = 0,62.

Дано: d₁ = 80 мм, d₂ = 150 мм, l₁ = 8 м, l₂ = 10 м, d_н = 80 мм, Н= 4 м, Н₁ = 8.

Схемы к задачам 41-50

РАЗДЕЛ 6. Выбор центробежного насоса,

проверка его работы на сеть

Задача 51

Для поддержания постоянного уровня в резервуаре Н_г вода из берегового колодца перекачивается центробежным насосом (рис. 6.1). Всасывающий трубопровод имеет длину l_вс и диаметр d_вс. Длина напорного трубопровода l_н, диаметр d_н. Коэффициенты сопротивления трения всасывающего трубопровода λ₁ = 0,025, нагнетательного λ₂ = 0,03. Суммарные коэффициенты местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно равны ξ_вс = 8, ξ_н= 12.

Требуется:

1. Произвести выбор центробежного насоса, обеспечивающего откачку воды Q. Построить его рабочие характеристики H = f (Q), η = f (Q).

2. Построить характеристику трубопровода Н_тр = f (Q) и определить рабочую точку насоса.

3. Определить мощность на валу насоса для объемного расхода Q и напора Н, соответствующих рабочей точке насоса. Коэффициент полезного действия насоса определить по характеристике η = f (Q).

4. Определить, как изменятся напор и мощность насоса, если подачу воды задвижкой увеличить на 15%.

Дано: Q = 10 л/с, Н_г = 20 м, l_вс = 13 м, d_вс = 130 мм, l_н = 20 м, d_н = 100 мм.

Задача 52

Для орошения полей вода из реки подается с помощью центробежного насоса. Геодезическая высота подъема воды H_г. Всасывающий трубопровод имеет диаметр d_вс, длину l_вс; нагнетательный трубопровод - l_н, d_н. Трубы чугунные, бывшие в эксплуатации (рис. 6.2). Температура воды - t°C. Местные потери h_м во всасывающем трубопроводе принять равными 100% от потерь по длине h₁, а местными потерями напора в нагнетательном трубопроводе пренебречь.

Требуется:

1. Подобрать центробежный насос, если объемный расход воды Q.

2. Определить рабочую точку при работе насоса на сеть.

3. Определить мощность на валу насоса для объемного расхода Q и напора Н, соответствующих рабочей точке. КПД для расчета найти по характеристике центробежного насоса.

4. Определить, как изменится мощность на валу насоса, если подачу воды уменьшить на 15%.

Дано: Q = 35 л/с, Н_г = 16 м, l_вс = 12 м, d_вс = 150 мм, l_н = 200 м, d_н = 130 мм, t° = 20°C.

Задача 53

Для обогрева ремонтных мастерских используется котельная, вода для нагрева в которую подается центробежным насосом из подземного источника (рис. 6.3). Температура воды - t° C. Геометрическая высота подъема воды - Н_г. Подача - Q. Всасывающий и нагнетательный трубопроводы имеют диаметры длины соответственно d_вс и d_н. Трубы стальные.

Требуется:

1. Подобрать насос. Построить рабочие характеристики насоса H = f (Q), η = f (Q) и характеристику трубопровода H_тр = f (Q). Местными гидравлическими потерями в нагнетательном трубопроводе пренебречь, во всасывающем трубопроводе принять равным 100% от потерь по длине.

2. Определить напор и подачу насоса по рабочей точке при его работе на трубопровод, найти мощность на валу насоса.

3. Определить, как изменятся напор и мощность насоса, если подачу воды увеличить на 10%.

Дано: Q = 5 л/с, Н_г = 6,7 м, l_вс = 10 м, d_вс = 60 мм, l_н = 42 м, d_н = 50 мм, t° = 6°C.

Задача 54

Подача питательного раствора из резервуара к стеллажу гидропонной теплицы осуществляется насосом. Длина трубопровода от резервуара до насоса l_вс, диаметр d_вс; длина и диаметр трубопровода от насоса до стеллажа - l_н, d_н. Трубы стальные, бывшие в употреблении. Температура питательного раствора - t°C (рис. 6.4).

Требуется:

1. Определить подачу насоса Q_н, если объем питательного раствора, подаваемого в стеллаж, W=50 м³, а время подачи Т =15 мин.

2. Определить напор насоса Н, необходимый для подачи питательного раствора в секцию, если геометрическая высота подачи раствора - Н_г, а коэффициенты местных сопротивлений следующие: входа из резервуара в трубу ξ_вх = 0,5; выхода из трубы в поддон секции ξ_вых = 1,8; поворота трубы ξ_пов = 0,5.

3. Произвести выбор центробежного насоса, начертить его рабочие характеристики H = f (Q), η = f (Q), построить характеристику подачи раствора H_тр = f (Q). Определить рабочую точку при работе насоса на сеть.

4. Определить мощность на валу насоса, приняв удельный вес раствора γ, равный удельному весу воды.

Дано: Н_г = 14 м, l_вс = 30 м, d_вс = 250 мм, l_н = 120 м, d_н = 200 мм, t° = 25°C.

Задача 55

Центробежный насос перекачивает воду из открытого резервуара А в закрытый цилиндрический резервуар В водонапорной башни, где поддерживается постоянный уровень (рис. 6.5). Геодезическая высота подъема воды Н_г. Давление на свободной поверхности в баке p_о= 0,147 МПа. Трубы всасывания и нагнетания имеют длину соответственно l_вс и l_н, диаметр d_вс = d_н. Коэффициент гидравлического трения λ принять равным 0,03. Местными потерями напора в нагнетательном трубопроводе пренебречь. Суммарный коэффициент местных сопротивлений всасывающей линии ξ_вс = 6.

Требуется:

1. Подобрать насос, который обеспечит подачу воды Q. Построить рабочие характеристики насоса H = f (Q), η = f (Q).

2. Построить характеристику трубопровода H_тр = f (Q). Найти рабочую точку при работе насоса на сеть.

3. Найти потребную мощность насоса для пропуска заданного объемного расхода.

4. Определить подаваемый объемный расход при параллельной работе двух одинаковых насосов на общий трубопровод с теми же данными. Начертить схему подключения насосов.

Дано: Q = 20 л/с, Н_г = 15,6 м, l_вс = 8 м, d_вс = 200 мм, l_н = 400 м, d_н = 200 мм.

Задача 56

Для подкормки растений питательный раствор из резервуара А перекачивается центробежным насосом по трубопроводу в стеллаж В. С целью перемешивания раствора в резервуаре А нагнетательный трубопровод в узле С имеет ответвление, по которому часть раствора отводится обратно в резервуар А через перфорированный трубопровод (рис. 6.6).

Подача раствора в стеллаж В составляет Q. Трубопровод всасывания имеет длину l_вс, диаметр d_вс. Нагнетательный трубопровод имеет длину до точки С - l_вс = l_вс, от т. С до стеллажа В и от т. С до резервуара А – l_св = l_са = 2l_вс, диаметр d_н Геометрическая высота подъема раствора Н_г. Коэффициент сопротивления трения в трубах ξ = 0,025; суммарный коэффициент местных сопротивлений всасывающей линии ξ_вс = 4. Местными потерями в линиях нагнетания пренебречь.

Требуется:

1. Подобрать насос. Начертить рабочие характеристики H = f (Q), η = f (Q).

2. Определить рабочую точку при работе насоса на сеть.

3. Определить мощность насоса N_н. Удельный вес раствора принять равным удельному весу воды.

4. Определить, как изменится напор и мощность насоса, если подачу воды увеличить на 20%. Как (последовательно или параллельно) надо подключить второй насос с целью увеличения расхода при их работе на один трубопровод?

Дано: Q = 15 л/с, Н_г = 17 м, l_вс = 6 м, d_вс = 150 мм, l_н = 12 м, d_н = 125 мм.

Дата добавления: 2015-08-27