Методические указания по выполнению контрольной работы и самостоятельной работе студентов по дисциплине «Гидравлика» (стр. 6 )

Задача 1. Определить плотность и вязкость керосина для хранения на нефтебазе при критических температурах +32 и -41°С, если: βt=(0,000101+0,00001∙v) К-1; ν20=0,0328∙10-4 м2/с; ν40=0,0250∙10-4 м2/с; ρ20=(780+v)кг/м3.

Задача 2. В вертикальном цилиндрическом резервуаре диаметром D=5,2м хранится нефть в количестве 100т. Плотность нефти при температуре 0оС ρ0=(850+v)кг/м3. Определить изменение уровня в резервуаре при изменении температуры от 0 до 30оС, если коэффициент теплового расширения нефти βt=0,00192 К-1.

Рис.3.7. Схема к задаче 3

Задача 3. Найти абсолютное давление в газовой шапке газонефтеводоносного пласта (рис. 3.7), если Н=(2500+10∙v)м, h1=800м, h2=300м, плотность минерализованной воды ρв=1020кг/м3, плотность нефти ρн=850кг/м3, атмосферное давление Pа=0,1МПа.

Рис.3.8. Схема к задаче 4

Задача 4. В закрытом резервуаре с нефтью (рис. 3.8) плотностью ρн=(820+v)кг/м3 вакуумметр, установленный на его крышке, показывает Pв=(0,2+0,005∙v)ат. Определить показание манометра Pм, присоединенного к резервуа­ру на глубине Н = 16 м от поверхности жидкости.

Задача 5. Определить давление на забое закрытой газовой скважины, если глубина скважины Н = (1000+10v) м, манометрическое давление на устье (рм = 7+0,1v) МПа, плотность природного газа при атмосферном давлении и температуре в скважине (считаемой неизменной по высоте) ρ = 0,76 кг/м3, атмосферное давление ра = 98 кПа.

Задача 6.Прямоугольный поплавок с сечением 10х20см плавает в воде. Определить высоту погруженной в воду части поплавка, если его вес
(2,5+0,1v) Н.

Задача 7. Вертикальный щит А, перекрывающий водослив плотины (рис. 3.9 а), может перемещаться в пазах В вверх и вниз. Глуби­на жидкости Н=1,1+(0,02∙v) м, ширина щита b=2,6+(0,05∙v) м. Какую силу нужно приложить, чтобы поднять щит, если вес его G=32кН, а коэффициент трения между щитом и поверхностью пазов f=0,3.

Задача 8. Паровой прямодействующий насос (рис. 3.9 б) подает жидкость Ж плотностью ρ=(1050-v)кг/м3 на высоту Н=(20+0,5∙v)м. Каково абсолютное давление пара, если диаметр парового цилин­дра D=0,5м, а насосного цилиндра d=0,3м? Потерями на трение пренебречь.

а) к задаче 7	б) к задаче 8
Рис.3.9. Поясняющие схемы

Задача 9. Определить силу давления на полусферическое дно цилиндрического сосуда (рис 3.10 а), если радиус R=(0,5+0,01∙v)м, уровень воды в сосуде Н=(2+0,02∙v)м.

Задача 10. Определить какая часть объёма воска погрузиться в воду (рис. 3.10 б), Если плотность масла ρм=(800+v)кг/м3, плотность воды ρв=1000кг/м3, плотность воска ρвоска=960кг/м3.

а) к задаче 10	б) к задаче 11	в) к задаче 12
Рис.3.10. Поясняющие схемы

Задача 11. Пренебрегая потерей напора на трение и внезапное расширение определить разность показаний пьезометров h (рис. 3.10 в), если скорость жидкости в трубе большего диаметра υ2=(0,5+0,01∙v)м/с. Отношение диаметров труб D/d=2.

Задача 12. По трубопроводу перекачивается нефть плотностью ρ=(830+v)кг/м3 в количестве Q=0,04м3/с. Сечение 2 расположено выше сечения 1 на 18м. Диаметры трубы d1=0,3м; d2=0,2м, давления P1=1,5МПа, P2=1МПа. Определить потери напора по длине на участке от сечения 1 до сечения 2.

Задача 13. Сопротивление участка водопроводной трубы диаметром d=50мм перед установкой проверяют путём испытания на воздухе. Определить с какой скоростью следует вести продувку, если скорость воды в трубе υ=2,5м/с. Кинематическая вязкость воздуха νвозд=0,156см2/с, воды – νводы=0,016см2/с.

Задача 14. Определить потери напора в горизонтальном трубопроводе внутренним диаметром d=0,05м, длиной L=100 м, если эквивалентная шероховатость стенок трубы kэ=0,1мм, коэффициент кинематической вязкости жидкости ν=(45–0,4∙v)∙10-6 м2/с, расход жидкости Q=(30+0,5∙v)∙10-4 м3/с.

Задача 15. После очистки всасывающей линии насосной установки (длина l=(10+0,01*v)м, диаметр d=(300+v)мм, кпд насоса η=0,65), коэффициент местного сопротивления фильтра ξ уменьшился с 40 до 10, а эквивалентная шероховатость труб kэ – уменьшилась с 1 до 0,1мм. Подача насоса Q=0,07м3/с. Определить годовую экономию электроэнергии от этой операции. Температура воды 20°С.

Задача 16. Из большого резервуара с тонкими стенками при постоянном уровне H=(4,5+0,1∙v)м над отверстием, через отверстие d0=30мм вытекает вода. Определить скорость истечения и расход воды.

Задача 17. По трубопроводу диаметром 530 мм и длиной l=(150+v)км запроектирована транспортировка нефтепродукта плотностью ρ=780кг/м3 со скоростью υ=1,5м/с при давлении P=5,5МПа, толщина стенки трубы δ=5мм и допускаемое напряжение материалы трубы [σ]=150МПа, модуль упругости стали Е=200*109Па, коэффициент объемного сжатия керосина βv=0,6∙10-4 1/ат. Определить минимальное время закрытия задвижки, полное давление гидроудара и выяснить произойдет ли разрыв трубопровода в случае, если время закрытия задвижки составит 10 секунд.

Задача 18. Для горизонтального трубопровода определить расход нефти при температуре t = 18° C, если показание манометра PM. Коэффициент сопротивления вентиля и сопла соответственно равны zв = 4, zс = 0,6. Трубы стальные сварные. Исходные данные: Pм=(2+0,1v)ат; h=5м; l1 =10м; l2 =40м; d1 =100мм; d2 =200мм; d3 =80мм. Построить напорную и пьезометрическую линии для данного трубопровода, используя которые, определить в сечении K-K, расположенном посередине второго участка, избыточное давление и полный гидродинамический напор. Какая часть напора при этом теряется? Как изменится расход, если диаметр первого участка увеличить на 10%?

Рис.3.4. Схема к задаче 18.

Задача 19. Определить время опорожнения цилиндрического бака диаметром (1+0,01v)м, высотой 1 м через отверстие в дне диаметром (30+0,01v) мм.

Задача 20.Определить силу F2, развиваемую гидравлическим прессом при следующих параметрах пресса: F=25 Н; D=(300+v)Н; d=30мм; плечи рычага a=100мм; b=(1000+v) мм, η=0,95.

Задача 21. Выполнить гидравлический расчет нефтепровода, если длина его L = (200+10*v) км, производительность G = 30 млн. т./год. Заданы вязкость и плотность нефти: ρ20 = (830+v) кг/м3; ν20 = (40+0,1*v) сСт; ν50 = (20+0,1*v) сСт, толщина стенки 9 мм, рекомендуемый технологическими нормами наружный диаметр – 1020мм, число рабочих дней в году – 349, насос НМ 500-210, напор основного насоса при заданной производительности - 165 м, подпорного – 130 м, насосы соединены последовательно, в схеме 3 основных и 1 подпорный насос.

4. ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЗАЧЁТУ(ЭКЗАМЕНУ) ПО ТЕМАМ

4.1. Основные свойства жидкости

1. В чем отличие жидкостей от твердых тел и газов? 2. Какова взаимо­связь между плотностью и удельным весом жидкости? Укажите их едини­цы измерения. 3. Что называется коэффициентом объемного сжатия жидкости? Како­ва его связь с модулем упругости? 4. Что называется вязкостью жидкости. В чем состоит закон вязкого трения Ньютона? 5. В чем принципиальная разница между силами внутреннего трения в жидкости и силами трения при относительном перемещении твердых Какова связь между ди­намическим и кинематическим коэффициентами вязкости? Укажите их единицы измерения. 7. Укажите свойства идеальной жидкости. С какой целью в гид­равлике введено понятие об идеальной жидкости? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной?

4.2. Гидростатика

1. Каковы свойства гидростатического давления? 2. Объясните физиче­ский смысл величин, входящих в дифференциальные уравнения равнове­сия жидкости Эйлера. 3. Что такое поверхность равного давления и како­вы ее форма и уравнение при абсолютном покое жидкости, в случае дви­жения сосуда по горизонтальной плоскости с ускорением, при вращении сосуда вокруг вертикальной оси? 4. Как формулируется закон Паскаля и какова его связь с основным уравнением гидростатики? 5. Приведите при­меры гидравлических установок, действие которых основано на законе Паскаля. 6. Каковы соотношения между абсолютным давлением, избыточ­ным и вакуумом? Что больше: абсолютное давление, равное 0,12 МПа. или избыточное, равное 0,06 МПа? 7. Чему равна пьезометрическая высо­та (в метрах водяного столба) для атмосферного давления? 8. Когда центр давления находится ниже центра тяжести смоченной поверх­ности наклонной плоской стенки? 9. Сформулируйте закон Архимеда. В каких случаях положение судна будет остойчивым и неостойчивым?