Пружинный манометр подключен к сосуду

Задачи по гидромеханике

Р.54.2

Решение задач по гидравлике

Задачи можно купить или заказать новые обратившись по e-mail (skype)

Задача 1.6.1

Определить, каким прибором следует измерять давление в баке, заполненном маслом, и показание этого прибора (в ат), установленного на глубине h = 1,2 м, если показание U-образного ртутного манометра, установленного на поверхности масла, hрт = 200 мм. Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м3 (рис. 1.5).

1.5

Задача 1.6.2

Определить показание U-образного ртутного манометра (hрт), подключенного к резервуару с маслом на глубине h = 0,8 м, если показание пружинного манометра, установленного на глубине h1 = 1,2 м, pман = 0,15 ат. Принять поправку ртутного манометра а = 0,3 м, плотность масла ρмасл = 900 кг/м3, плотность ртути ρрт = 13,6 • 103 кг/м3 (рис. 1.6).

1.6

Задача 1.6.3

Определить давление (p0) на поверхности бензина в закрытом резервуаре и показание мановакуумметра (pмв), установленного на глубине h = 1,5 м, если показание U-образного ртутного манометра hрт = 400 мм. Принять глубину h1 = 1,0 м, плотность бензина ρбенз = 720 кг/м3 (рис. 1.7).

1.7

Задача 1.6.4

Определить абсолютное давление на поверхности бензина в закрытом резервуаре (pабс), а также показание мановакуумметра (pмв в бар), установленного на глубине h1 = 1,6 м при заданных величинах h = 0,5 м, hрт = 300 мм, атмосферное давление pа = 740 мм рт. ст. Принять плотность бензина ρбенз = 720 кг/м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3. Давлением воздуха в U-образном ртутном манометре можно пренебречь (рис. 1.8).

1.8

Задача 1.6.5

Определить, каким прибором (манометром или вакуумметром) следует измерить давление газа в баллоне по показанию (h) двухжидкостного чашечного манометра, заполненного водой и ртутью (ρрт = 13,6 · 103 кг/м3), если H = 0,6 м; h = 100 мм; Δh = 40 мм. Показание прибора представить в ат (рис. 1.9).

1.9

Задача 1.6.6

Определить абсолютное давление воздуха в резервуаре В, если показание манометра, установленного по центру резервуара А, заполненного маслом, рман = 0,12 ат, высоты уровней масла и ртути в U-образном ртутном дифференциальном манометре hм = 600 мм; hрт = 200 мм (рис. 1.10).

Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3.

1.10

Задача 1.6.7

Определить разность давлений (в ат) в центрах трубопроводов А и В, заполненных водой и маслом, если высоты уровней воды и масла в U-образном ртутном дифференциальном манометре: hв = 500 мм; hм = 400 мм (рис. 1.11).

Принять плотности масла ρмасл = 900 кг/м3, ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3.

1.11

Задача 1.6.8

Два сосуда наполнены разнородными жидкостями – маслом и керосином. На поверхности жидкостей в сосудах действует давление р1 и р2.

Найти разность этих давлений, если показание U-образного ртутного манометра h = 100 мм, высота уровня масла H = 500 мм, превышение уровня керосина над водой ∆h = 40 мм. Принять плотности жидкостей: масла ρмасл = 900 кг/м3; керосина ρкер = 800 кг/ м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3 (рис. 1.12).

1.12

Задача 1.6.9

Из открытого резервуара C через трубу B вода поднята в резервуар A с глубиной заполнения h = 0,5 м. Давление воздуха на поверхности воды в резервуаре A измерено U-образным ртутным манометром, показание которого hрт = 200 мм (рис. 1.13). Определить высоту воды H в трубе В. Принять плотность ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3.

1.13

Задача 1.6.10

Определить давление рx (в бар) в центре сосуда с бензином, если показание манометра, включённого на уровне центра сосуда с водой pман = 0,12 ат, высоты уровней жидкостей: h1 = 400 мм; h2 = 200 мм.

Центры резервуаров находятся на одном уровне. Принять плотность бензина ρбенз = 720 кг/м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3; (рис. 1.14).

1.14

Задача 1.6.11

Определить показание манометра рман (в ат), установленного на маслопроводе диаметром d = 200 мм, если абсолютное давление в воздушном резервуаре рабс = 0,9 ат. Между воздушным резервуаром и маслопроводом подключен U-образный ртутный манометр, показание которого hрт = 200 мм. Высота столба масла от оси маслопровода до уровня ртути в U-образном манометре hм = 600 мм. Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3 (рис. 1.15).

1.15

Задача 1.6.12

В закрытом резервуаре А, заполненным маслом, давление на поверхности жидкости p0. На глубине h = 0,6 м подключен U-образный ртутный манометр, показание которого hрт = 40 мм, понижение уровня ртути в правом колене a = 0,2 м. Определить давление p0 (в бар) на поверхности масла, а также высоту подъема (hв) в стеклянной трубке, опущенной в открытый резервуар В, заполненный водой (рис. 1.16).

Принять плотность масла ρмас = 900 кг/м3; ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3.

1.16

Задача 1.6.13

Определить, на какой высоте Z находится уровень ртути в левом колене U-образного ртутного манометра, если при манометрическом давлении по центру маслопровода рман = 0,24 бар и показании ртутного манометра hрт = 110 мм система находится в равновесии. Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м3; плотность ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3 (рис. 1.17).

1.17

Задача 1.6.14

Два резервуара А и В, линии центров которых совпадают, соединены двухколенным ртутным манометром. Определить, каким прибором следует измерять давление воздуха рx в резервуаре B, если давление на поверхности воды в резервуаре А рман = 0,18 ат, а разности уровней ртути в дифференциальном манометре: h1 = 100 мм; h2 = 120 мм. Уровень ртути в левом колене расположен ниже уровня воды в резервуаре A на величину h = 0,5 м. Пространство между уровнями ртути в манометре заполнено маслом плотностью ρмасл = 880 кг/м3. Принять плотность ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3. Плотностью воздуха при расчётах можно пренебречь (рис 1.18).

1.18

Задача 2.4.9

Определить нормальное усилие F, приложенное к наклонной крышке АВ для удержания крышки в закрытом положении. Крышка расположена под углом α = 60° к горизонту, укреплена с помощью шарнира В и перекрывает патрубок квадратного сечения со стороной а = 200 мм. Патрубок заполнен маслом плотностью ρмасл = 900 кг/м3.

К дну патрубка присоединен пьезометр, показание которого H = 300 мм. Сила F приложена на расстоянии b = 50 мм от стенки патрубка (рис. 2.22).

Решение представить аналитическим и графо-аналитическим методами.

2.22

Задача 3.3.4

Определить величину и угол наклона к горизонту равнодействующей давления воды на криволинейную стенку АВ резервуара (рис. 3.12), если ширина резервуара B = 3,0 м, напоры воды соответственно H1 = 2,0 м, H2 = 1,0 м.

3.12

Задача 6.2.1

С помощью насоса по трубе диаметром d = 50 мм и длиной l = 70 м нефть подается в закрытый резервуар на высоту Н = 15 м. Считать Н = const.

Определить показание мановакуумметра (pмв), установленного на поверхности нефти в закрытом резервуаре, если показание манометра после насоса pман = 1,3 ат. Расход нефти Q = 1,2 л/с, плотность нефти ρн = 900 кг/м3, относительная вязкость по Энглеру °E = 4,0. В системе установлен пробковый кран с углом закрытия α = 40° и два колена с коэффициентом сопротивления ζкол = 0,8 (рис. 6.4).

6.4

Задача 6.3.1

При закрытом кране на трубопроводе диаметром d = 50 мм и длиной l = 10 м показание манометра перед краном pман = 0,18 ат.

Определить показание манометра при открытом кране, если слив воды происходит в мерную ёмкость. За время t = 30 с наполняется объем W = 70,5 л. Труба водопроводная с абсолютной шероховатостью Δ = 1,0 мм. Учесть потери напора на входе в трубу с острыми кромками. Принять коэффициент кинематической вязкости воды ν = 1 · 10-6 м2/с (рис. 6.9).

6.9

Задача 6.3.3

Из резервуара А в резервуар В вода подается по трубопроводу диаметром d = 50 мм, состоящему из трех участков длиной l1 = 5,0 м; l2 = 4,0 м; l3 = 6,0 м. Расход воды в системе Q = 2,5 л/с. На входе в трубу установлена решетка без обратного клапана, на первом участке стоит вентиль с коэффициентом сопротивления ζвент = 5,0 (рис. 6.11).

Напор воды в резервуаре А Н1 = 1,5 м, в резервуаре В – Н2 = 2,5 м. Определить показание манометра (pман2) на поверхности воды в резервуаре В, если показание манометра на поверхности воды в резервуаре А pман1 = 0,45 ат. Принять абсолютную шероховатость трубы Δ = 0,5 мм; кинематический коэффициент вязкости воды ν = 1 · 10-6 м2/с.

6.11

Задача 6.3.4

Определить расход воды из дозаторного резервуара A в резервуар B при постоянном напоре H = 2,5 м по трубам d1 = 50 мм; l1 = 5,0 м и d2 = 100 мм; l2 = 8,0 м. Трубы водопроводные нормальные. На трубе d2 = 100 мм установлен пробковый кран с углом закрытия α = 40°.

Учесть потери напора на входе и выходе трубопроводной системы, а также при внезапном расширении трубопровода. Построить напорную и пьезометрическую линии, показать эпюру потерь напора (рис. 6.12).

6.12

Задача 6.3.5

С помощью насоса вода подается в напорный бак на высоту Н = 6,0 м, диаметр трубы d = 100 мм, длина l = 80 м. Показание манометра в начале трубопровода pман1 = 1,5 ат, в конце pман2 = 0,75 ат. Определить, при каком коэффициенте сопротивления пробкового крана будет обеспечен расход Q = 6,0 л/с. Принять абсолютная шероховатость трубы Δ = 0,5 мм, коэффициент кинематической вязкости воды ν = 1 · 10-6 м2/с (рис. 6.13).

6.13

Задача 6.3.6

Бензин из бензохранилища с помощью насоса подается в бензобак на высоту H = 3,0 м. На поверхности бензина в бензобаке поддерживается вакуум рвак = 0,16 ат. Определить, каким должно быть манометрическое давление (рман в ат) на выходе из насоса при подаче Q = 2,4 л/с, если транспортирование бензина происходит по новой стальной трубе с абсолютной шероховатостью Δ = 0,05 мм, диаметром d = 50 мм, длиной l = 30 м, на трубе установлена задвижка Лудло со степенью закрытия a/d = 5/8, учесть потери напора в двух коленах и на выходе из трубы в бензобак. Принять плотность бензина ρбенз = 720 кг/м3; коэффициент кинематической вязкости бензина νбенз = 0,65 · 10-6 м2/с (рис. 6.14).

6.14

Задача 6.3.7

В пневмотранспортной системе регулирование скорости и расхода воздуха осуществляется с помощью задвижки и контролируется по U-образному спиртовому мановакуумметру, установленному на входном участке коллектора. Определить, каким должно быть показание мановакуумметра (hсп) на трубе диаметром d = 100 мм при расходе воздуха Q = 180 л/с. Принять коэффициент сопротивления на входе в коллектор ζвх = 0,2; плотность воздуха ρвозд = 1,22 кг/м3; плотность спирта ρсп = 880 кг/м3 (рис. 6.15).

6.15

Задача 6.3.8

В плотине сделан водоспуск в виде железобетонной трубы с весьма хорошей бетонировкой диаметром d = 800 мм и длиной l = 5,0 м. Напор над водоспуском при истечении в атмосферу Н = 4,0 м. Определить пропускную способность трубы (Q, м3/с), если она имеет водозаборную сетку без обратного клапана.

Как изменится пропускная способность трубы, если за водосливом напор поднимется до h = 2,5 м (рис. 6.16).

6.16

Задача 6.3.9

Определить показание U-образного спиртового манометра, установленного на трубе Вентури в вентиляционном трубопроводе при значении диаметров d1 = 100 мм и d2 = 50 мм, если расход воздуха Q = 78,5 л/с. Принять плотность воздуха ρвозд = 1,23 кг/м3; плотность спирта ρсп = 820 кг/м3. Коэффициент сопротивления трубы Вентури принять равным ζвент = 0,2 (рис. 6.17).

6.17

Задача 6.3.11

Для определения коэффициента кинематической вязкости (ν) масла «Турбинное 30» производится прокачка его через трубку диаметром d = 12,5 мм. На расстоянии l = 1,5 м подключен U-образный ртутный манометр, показание которого hрт = 50 мм. Расход масла Q = 0,1 л/с, плотность масла ρмасл = 900 кг/м3, плотность ртути ρрт = 13,6 · 103 кг/м3.

Предположить режим движения масла ламинарным. По окончании расчета проверить режим движения (рис. 6.19).

6.19

Задача 6.3.12

Определить, на какой высоте (h) следует установить шестерёнчатый насос системы смазки, подающий масло «Турбинное 22» при расходе Q = 0,6 л/с по стальной трубе диаметром d = 35 мм и длиной l = 2,0 м. Показание вакуумметра на входе в насос pвак = 0,15 ат.

В системе установлен пробковый кран с углом закрытия α = 40°. Учесть потери напора в двух коленах при ζкол = 0,86 и на входе в трубу из бензобака ζвх = 0,5. Принять плотность масла ρмасл = 900 кг/м3, коэффициент кинематической вязкости масла νмасл = 22 · 10-6 м2/с (рис. 6.20).

6.20

Задача 6.3.13

Сифонный водосброс диаметром d = 200 мм и длиной l = 10 м сбрасывает воду из водохранилища в водоем, уровень которого на H = 2,5 м ниже уровня воды в водохранилище.

Определить пропускную способность сифона (Q, л/с), если труба водопроводная загрязненная имеет водозаборную сетку с обратным клапаном, два колена: одно с углом закругления α1 = 90° и отношением r/R = 0,5; второе без закругления с углом α2 = 60°; вентиль с коэффициентом сопротивления ζвент = 5,0 и выход из трубы в резервуар больших размеров. Рассчитать, каким должен быть вакуум (pвак, в ат.) в конце горизонтального участка сифона, если длина трубы до этого сечения l1 = 4,0 м, высота сифона hсиф = 1,5 м (рис. 6.21).

6.21

Задача 6.3.14

Определить предельную длину трубопровода диаметром d = 100 мм с абсолютной шероховатостью Δ = 0,1 мм, с помощью которого бензин плотностью ρбенз = 720 кг/м3 и коэффициентом кинематической вязкости νбенз = 0,65 · 10-6 м2/с может быть поднят на высоту Н = 15,5 м при пропускной способности Q = 8,0 л/с, если показание манометра после насоса рман = 1,2 ат. Истечение бензина происходит под уровень. Учесть потери напора в пробковом кране при угле закрытия α = 30°, трех коленах и на выходе из трубы в резервуар больших размеров (рис. 6.22).

6.22

Задача 6.3.16

Поршень диаметром D = 200 мм движется равномерно вверх в цилиндре, засасывая воду из открытого водоема с постоянным уровнем по трубопроводу диаметром d = 50 мм и длиной l = 12 м. Труба водопроводная нормальная имеет два колена, вход в трубу с острыми кромками и выход воды под уровень. Когда поршень находится выше уровня воды в водоеме на высоте h = 2 м, необходимая сила для его перемещения F = 2,4 кН.

Определить скорость подъема поршня (Vп) и найти, до какой высоты hmax его можно поднимать с такой скоростью без опасности отрыва от него жидкости, если давление насыщенных паров pн.п. = 4,25 кПа. Давление насыщенных паров учитывать как абсолютное давление под поршнем. Массой поршня, трением его о стенки и потерями напора в цилиндре можно пренебречь (рис. 6.24).

Задача 6.3.17

На водопроводной трубе диаметром d1 = 50 мм установлен пробковый кран с углом закрытия αкр = 20°, разность показаний пьезометров, соответствующая потерям напора в кране, hкр = 45 см.

Определить разность показаний пьезометров (h) при внезапном расширении трубы до диаметра d2 = 100 мм. Потерями напора по длине между краном м внезапным расширением можно пренебречь (рис. 6.25).

6.25

Задача 6.6.1

Водонапорная башня А с отметкой 22,0 м питает два потребителя – В и С – через систему двух последовательно соединённых труб. Пьезометрический напор в конце первого участка равен hp = 15,0 м. Определить расход воды на первом участке (Q1) и расход потребителя С (QC), а также отметку потребителя С. Принять расход потребителя В QB = 10 л/с. Диаметры и длины участков водопроводной системы соответственно: d1 = 150 мм, l1 = 600 м; d2 = 125 мм; l2 = 500 м. Трубы водопроводные нормальные. Местные потери напора принять равными 5 % от потерь по длине. Построить пьезометрическую линию (рис. 6.33).

6.33

Задача 6.6.2

Из водонапорной башни А обеспечивается водой три потребителя в точках В, С и D. Пропускная способность первого участка Q1 = 30 л/с; расходы потребителей: QB = 12 л/с; QC = 10 л/с. Определить расход потребителя D (QD, л/с), а также отметку свободной поверхности воды в водонапорной башне, если остаточный напор у потребителя D (hост.D) должен быть не менее 10 м. Принять диаметры и длины участков труб: d1 = 200 мм, l1 = 600 м; d2 = 150 мм, l2 = 500 м; d3 = 125 мм, l3 = 400 м. Трубы водопроводны