Истечение жидкости при постоянном и переменном напоре. 1 страница

Задачи к разделу.

Задача 4-1. Определить суммарный расход воды Q₁ из резервуара через два отверстия в его стенке: круглое диаметром d, расположенное на расстоянии е от дна, и квадратное со стороной а, примыкающее одной стороной к дну. Глубина воды в резервуаре h. Каков будет суммарный расход Q₂, если к верхнему отверстию присоединить цилиндрический насадок?

Параметр	Вариант
d, см			5.5	4.2	4.6	5.2
е, см
а, см
h, см

Задача 4-2. В теле железобетонной плотины имеется водоспуск в виде трубы длиной l. Напор над выпуском при свободном сечении Н₁. Разность отметок ВБ и НБ составляет Н₂. Скорость подхода воды к плотине V₀. Определить диаметр водоспуска, если расход Q = 12 м³/с. Установить какой расход будет через водоспуск, если уровень нижнего бьефа поднимается на h = 10 м?

Параметр	Вариант
l, м		5,2	5,4	5,6	5,8
Н1, м	6,5		7,5		8,5
Н2, м		15,5		16,5		17,5
V0, м/с	0,4	0,45	0,5	0,42	0,44	0,46

Задача 4-3. Вода вытекает из открытого бака через цилиндрический насадок диаметром d при постоянном напоре Н в атмосферу. Сосуд емкостью W, подставленный под струю, наполнился за Т секунд. Определить коэффициент потерь насадка и потери напора в насадке.

Параметр	Вариант
d, мм
Н, м		1,5		2,5		3,5
W, л
Т, с

Задача 4-4. Отверстие в виде равностороннего треугольника со стороной «а» перекрыто щитом. Щит поднимается равномерно со скоростью V. Определить объем воды, вытекающей за время Т полного открытия отверстия. Напор перед щитом отверстия – Н₁ – const. Истечение свободное. Коэффициент расхода отверстия – μ = 0,58 = const.

Параметр	Вариант
а,м		1,2	1,4	1,6	1,8
V, см/с	2,5	2,8		3,2	3,4	3,6
Т, с	34,6	37,12	40,4	43,3	45,85	48,11
Н1, м	3,5		4,5		5,5

Задача 4-5. Насос подает воду в резервуар в количестве Q₀. Высота резервуара h, диаметр – D. В дне имеется круглое отверстие диаметром d, через которое вода вытекает в атмосферу. Определить, в течение какого времени насос должен подавать воду в резервуар, чтобы наполнить его до краев, если в начальный момент времени глубина воды в резервуаре равна Н.

Параметр	Вариант
Q0, л/с		6,5		7,5		8,5
h, мм	1,4	1,6		2,4	2,8	3,2
D, мм	1,26	1,3	1,4	1,45	1,5	1,6
d, см		4,2	4,6	4,8		5,2
Н1, см

Задача 4-6. На поршень диаметром D действует сила F. Определить скорость движения поршня при диаметре отверстия в поршне d и толщине поршня а.

Параметр	Вариант
D, мм
F, кН		1,2	1,6		2,4	2,8
d, мм		2,2	2,6	2,8		3,2
а, мм

Задача 4-7. Вертикальный цилиндрический бак имеет размеры: высоту h и радиус поперечного сечения r. В дне бака сделано отверстие диаметром d. Глубина воды в баке – Н. Определить объем воды в баке через Т минут после открытия отверстия, если постоянный приток воды в бак – Q₀.

Параметр	Вариант
h, м	2,8		3,2	3,4	3,6
r, м		1,2	1,4	1,6	1,2	1,4
d, cм	2,5	2,6	2,7	2,4	2,8
Н, м	1,4	1,5	1,6	1,7	1,8
Т, мин
Q0, л/с	1,2		0,8	1,6	1,8

Задача 4-8. Постоянный приток воды в резервуар составляет Q₀. В дне резервуара сделано отверстие ω. Площадь нижней части резервуара – Ω₁, верхней – Ω₂. К моменту открытия отверстия глубина воды над отверстием равнялась 2а. Через какое время после открытия отверстия глубина воды над ним будет равна а/2?

Параметр	Вариант
d, cм		2,2	2,4	2,5		3,5
ω, см^2
Ω1, м^2		2,2	2,5	2,7		3,2
Ω2, м^2		4,4	4,8	5,2	5,6
а, м	0,9	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6

Задача 4-9. Из цилиндрического бака с площадью поперечного сечения Ω вытекает вода через отверстие диаметром d в дне. Через 30 минут после открытия отверстия глубина в баке оказалась равной h. Сколько литров воды вытекло за первые Т минут?

Параметр	Вариант
Ω, м^2	0,95	1,7	1,4	1,6	1,8
d, cм		2,1	2,2		2,1	2,2
h, см
Т, мин

Задача 4-10. Определить время опорожнения цилиндрического сосуда, имеющего площадь поперечного сечения Ω, глубину воды h в трех случаях истечения:

1) через круглое отверстие диаметром d в дне сосуда;

2) через вертикальный цилиндрический насадок диаметром d и длиной l _н, присоединенный к отверстию в дне;

3) через вертикальную трубу диаметром d, длиной l, присоединенную так же, как и насадок. Коэффициент расхода системы в этом случае принять μ = 0,7.

Параметр	Вариант
Ω, м^2		2,5		3,5		4,5
h, м	1,8		2,2	2,4	2,6	2,2
d, cм		5,2	5,4	5,6	5,2	5,4
l н, см
l, см

Задача 4-11. Из закрытого резервуара в атмосферу вытекает вода через круглое отверстие диаметром d в тонкой стенке и внешний цилиндрический насадок диаметром d. Определить манометрическое давление р_м на свободной поверхности воды в резервуаре, если разность расходов отверстия и насадка ΔQ, а напор над центром отверстия и насадка – Н.

Параметр	Вариант
d, мм
ΔQ, л/с	0,7	0,9	0,5	1,2	0,3	1,4
Н, м	1,5		2,2	2,4	2,6

Задача 4-12. Определить расход и давление в отверстии плотины при заданныхd, l = 4dи Н.

Параметр	Вариант
d, м	0,5	0,7	0,9	1,2	1,5	1,1
Н, м

Задача 4-13. Из водохранилища вода вытекает через отверстие в плотине диаметром d. Определить время, за которое уровень воды в водохранилище опустился на h, если начальный напор Н, а толщина плотин l, при условии, что площадь зеркала воды в водохранилище Ω не изменяется с изменением уровня.

Параметр	Вариант
d, м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
h, м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
Н, м	6,5	7,5	8,5	9,5	10,5
l, м		2,2	2,4	2,6	2,8
Ω, км^2	0,224	0,25	0,3	0,325	0,35	0,375

Задача 4-14. Бак с квадратным основанием а х а и высотой Н заполнен доверху водой. Найти время, за которое из бака вытечет половина воды через внешний цилиндрический насадок диаметром d в дне бака.

Параметр	Вариант
а, м		1,2	1,4	1,6	1,8
Н, м		2,5	2,8	3,4	3,6
d, мм

Задача 4-15. Призматический бак с прямоугольным основанием а х b разделен пополам перегородкой на два отсека, в которой имеется отверстие с цилиндрическим насадком диаметром d. Высота бака Н, глубина воды в левом отсеке Н₁ поддерживается постоянной: насадок расположен на высоте l ₁ от дна. Принимая, что начальный момент правый отсек пуст, определить время его наполнения.

Параметр	Вариант
а, м		1,2	1,4	1,6	1,8
b, м		2,2	2,4	2,6	2,8
d, мм
Н, м	1,5		2,5		3,5
Н1, м	1,5		2,5		3,5
l 1, м	0,2	0,22	0,24	0,26	0,28	0,3

Задача 4-16. В баке, имеющем в дне отверстие диаметром d₁, а в стенке – отверстие, снабженное цилиндрическим насадком диаметром d₂, установился уровень воды на высоте Н. Определить, каков расход воды Q, поступающей в бак, если центр бокового отверстия возвышается над дном бака на высоту h. Определить скорости истечения из отверстия V₁и насадкаV₂.

Параметр	Вариант
d1, мм
d2, мм
Н, м	2,6	2,8	1,8	1,4	2,0
h, м	0,4	0,3	0,4	0,3	0,4

Рисунок к задачам 4-16…4-17

Задача 4-17. В бак, имеющий в дне отверстие диаметром d₁, а в стенке отверстие, снабженное цилиндрическим насадком диаметром d₂, поступает вода расходом Q. Определить уровень воды Н, если центр бокового отверстия возвышается над дном бака на высоте h.

Параметр	Вариант
d1, мм
d2, мм
Q, дм^3/с	6,0	4,5	7,6	5,6	7,0
h, м	0,4	0,3	0,4	0,3	0,4

Задача 4-18. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает вода расходом Q. В перегородке имеется отверстие диаметром d₁. Из второго отсека вода сливается наружу через конический насадок диаметром d₂. При напоре Н₁определить расход Q.

Параметр	Вариант
Н1, м
d1, мм
d2, мм

Рисунок к задачам 4-18…4-19

Задача 4-19. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает вода. В перегородке имеется отверстие диаметром d₁. Из второго отсека вода сливается наружу через конический насадок диаметром d₂. Зная напор Н₁, определить диаметр d₂.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с
d1, мм
Н1, м	7,5

Задача 4-20. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает вода расходом Q. В дне каждого отсека имеются одинаковые отверстия диаметром d₁ = d₂, а в перегородке – отверстие диаметром d₃. Определить напоры Н₁ и Н₂.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с
d1 = d2, мм
d3, мм

Рисунок к задачам 4-20…4-21

Задача 4-21. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает вода расходом Q. В дне каждого отсека имеются одинаковые отверстия диаметром d₁ = d₂, а в перегородке – отверстие диаметром d₃. Определить расходы воды Q₁иQ₂, проходящие через донные отверстия.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с
d1 = d2, мм
d3, мм

Задача 4-22. Через круглое отверстие диаметром d, расположенное на глубине Н от поверхности, из резервуара, находящегося под избыточным давлением р₀, в атмосферу вытекает вода. Определить, на сколько увеличится расход воды после присоединения к отверстию цилиндрического насадка.

Параметр	Вариант
d, мм
Н, м	0,5	1,0	1,5	2,0	0,8
р0, кПа

Задача 4-23. Определить время Т опорожнения цилиндрического резервуара, заполненного водой и имеющего диаметр D и высоту Н, если отверстие в дне имеет площадь S = 0,0176 м².

Параметр	Вариант
D, мм	2,4	2,6	2,8	2,9	2,3
Н, м	6,0	6,1	6,2	6,6	5,0

Задача 4-24. Цилиндрический бак имеет в дне два отверстия равного диаметра. Одно из отверстий снабжено внешним цилиндрическим насадком. Какой диаметр должны иметь отверстия, чтобы при поступлении в бак воды расходом Q уровень в нем поддерживается на высоте Н? Определить скорости истечения воды.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с
Н, м	1,2	1,5	1,0	2,2	1,8

Задача 4-25. В стенке, разделяющей резервуар на две части, у дна расположено квадратное отверстие со стороной а, через которое проходит вода в количестве Q₁. Глубина воды в левой части резервуара постоянная и равна Н₁. Определить диаметр d круглого отверстия в наружной стенке правой части, если центр отверстия расположен на расстоянии l от дна, и расход Q₂в случае, если к наружному отверстию присоединить цилиндрический насадок.

Параметр	Вариант
а, см	2,0	3,5	4,5	4,8	5,0
Q1, дм^3/с	1,2	2,6	3,5	4,,5	5,0
Н1, см
l, см

Задача 4-26. В бак, разделенный тонкой перегородкой на два отсека, поступает водарасходом Q. В перегородке имеется отверстие диаметром d₁. Из второго отсека вода сливается наружу через цилиндрический насадок диаметром d₂. Определить глубину воды в отсеках над центром отверстий.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с
d1, мм
d2, мм

Задача 4-27. Два круглых отверстия с острой кромкой диаметрами d₁ = d₂ расположены одно под другим в вертикальной стенке резервуара. Определить суммарный расход из обоих отверстий Q, если известен напор Н, расстояния а₁, а₂.

Параметр	Вариант
d1 = d2, см
а1, см
а2, см
Н, м

Задача 4-28. Определить расход Q при истечении через отверстие с острой кромкой диаметром d под напором Н следующих жидкостей: а) морской воды; б) нефти.

Параметр	Вариант
d, мм
Н, м	1,8	2,1	2,3	1,4	2,3

Задача 4-29. Определить напор Н в резервуаре, который обеспечил бы расход воды Q через малое отверстие с острой кромкой диаметром d.

Параметр	Вариант
Q, дм^3/с	1,1	1,6	1,4	1,4	1,2
d, мм

Задача 4-30. Определить, какого диметра d должно быть малое отверстие с острой кромкой в боковой стенке резервуара, чтобы при напоре Н через него проходил расход воды Q.

Параметр	Вариант
Н, м	1,8	2,4	3,2	2,4	2,5
Q, дм^3/с	1,2	1,4	1,6	1,8	1,6

Задача 4-31. Жидкость перетекает из открытого левого бака в закрытый правый бак. Определить расход жидкости, протекающей через цилиндрический насадок диаметром d= 60 мм, если известны глубины Н₁, Н₂ и показание вакуумметра р_вак.

Параметр	Вариант
Жидкость	бензин	вода	керосин	вода	бензин
Н1, м	7,4	8,2	6,5	7,2	6,8
Н2, м	3,1	2,5	3,4	2,3	2,4
рвак, Кпа

Дата добавления: 2015-03-31