Расчетно-практическое занятие № 5

2* 19

Задачи для самостоятельного решения

№ 5. Определить уклон трапецеидального бетонного канала:

Q = 20 м3/с; b = 4,8 м; h = 2,5 м; m = 0,75; n = 0, 012.

№ 6. Определить расход воды в трубе водоотведения диаметром 1000 мм, проложенной с уклоном 0,0006 при наполнении h / d = 0,8.

№ 7. Определить среднюю скорость и расход воды в канале прямоугольного сечения: i = 0,02; b = 1,2 м; h = 0,6 м; n = 0,025.

Ответы: № 5 – 0,00014;

№ 6 – Q = 0,555 м3/с;

№ 7 – v = 2,78 м/с; Q = 1,64 м3/с.

1) определить расход воды, протекающей по трубо­
проводу;

2) построить напорную и пьезометрическую линии;

3) определить избыточное гидродинамическое давление
в центре поперечного сечения трубопровода С — С.

Диаметры труб d₁ = 125 мм, d₂ = 250 мм, длины труб l ₁ = 40 м, l ₂ = 50 м. Высота уровней воды в резервуарах H _л = 9 м, H _п = 3 м. Манометрическое давление на свободной поверхности воды в закрытом резервуаре р₀ = 20 кН/м². Ше­роховатость стенок труб Δ = 0,1 мм.

Задача 18. Решить задачу 17 при условии, что манометри­ческое давление на поверхности воды в правом резервуаре p₀ = 100 кН/м².

Задача 19. Два резервуара соединены между собой трубо­проводом, ось которого наклонена к горизонту под углом α = 30° (рис. 12). Трубопровод состоит из двух участков с диаметрами d₁= 50 мм и d₂ = 100 мм. Длина участков l ₁ = = 40 м и l₂ = 60 м. Ось трубопровода выходит из левого ре­зервуара на глубине H _л = 8 м и входит в правый на глубине H _п = 2 м. Левый резервуар закрыт, и манометрическое дав­ление на свободной поверхности воды в нем р = 500 кН/м². Правый резервуар открыт. Коэффициенты гидравлического трения на участках λ₁ = 0,038, λ₂ = 0,030.

1. Определить расход воды, протекающей по трубо­
проводу.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить величину манометрического давления на
оси трубопровода в сечении С —С.

4. Найти числа Рейнольдса при температуре воды t =
= 10° С.

Задача 20. Решить задачу 19 при условии, что на свобод­ной поверхности воды в левом резервуаре манометрическое давление р = 300 кН/м².

Задача 21. Для гидравлической системы, изображенной на рис. 13:

1) определить расход воды, протекающей по трубо­
проводу;

2) построить напорную и пьезометрическую линии;

3) определить числа Рейнольдса, если температура воды
t= 10° С.

Давление на свободной поверхности воды в закрытом ре­зервуаре р₀ на 20 кН/м² выше атмосферного. Высота уровня воды в левом резервуаре H _л = 12 м, в правом резервуаре H _п = 6 м. Диаметры трубопроводов d₁ = 100 мм, d₂ = 150 мм.

Длина трубопроводов l₁ = 30 м, l ₂ = 60 м. Шероховатость стенок труб Δ = 0,5 мм. Коэффициент местного сопротивления приоткрытой задвижки, установленной в середине трубопро­вода длиной 30 м, ζ_з = 10.

Задача 22. Решить задачу 21 при условии, что манометри­ческое давление на свободной поверхности воды в правом за­крытом резервуаре р₀ = 120 кН/м².

Задача 23. Решить задачу 21 при условии, что левый ре­зервуар закрыт и на свободной поверхности воды в нем мано­метрическое, давление составляет 30 кН/м².

Задача 24. Решить задачу 21 при условии, что левый ре­зервуар закрыт и на свободной поверхности воды в нем мано­метрическое давление составляет 30 кН/м², а в правом резер­вуаре 120 кН/м².

Задача 25. Вода, имеющая температуру t= 15° С, вытека­ет из закрытого резервуара в атмосферу по наклонному тру­бопроводу, состоящему из двух участков длиной l₁ = 30 м и l ₂ = 20 м (рис. 14). Диаметры труб d₁ = 150 мм, d₂ = 100 мм. Трубопровод наклонен к горизонту под углом α = 30°. Шеро­ховатость стенок труб Δ = 0,2 мм.

Уровень воды в резервуаре выше центра входного сечения трубопровода на величину Н = 26 м. Манометрическое давле­ние на свободной поверхности воды в резервуаре р = = 40 кН/м².

1. Определить расход воды в трубопроводе.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Найти манометрическое давление на оси симметрии
трубопровода в сечении С —С.

4. Вычислить числа Рейнольдса.

Задача 26. Для гидравлической системы, описанной в за­даче 25, определить, какое избыточное давление на свобод­ной поверхности воды в резервуаре необходимо для обеспе­чения скоростного напора па выходе из трубопровода, равно­го 0,32 м. Какова будет при этом величина расхода воды? По­строить напорную и пьезометрическую линии. Определить из­быточное давление на оси симметрии трубопровода в сечении С — С. Вычислить числа Рейнольдса.

Задача 27. Для гидравлической системы, изображенной на рис. 15:

1) определить расход воды, протекающей по трубо­
проводу;

2) построить напорную и пьезометрическую линии;

3) определить величину манометрического давления на
оси симметрии трубопровода в сечении С—С;

4) выяснить режимы течения в трубопроводе.

Диаметры труб d₁ = 50 мм, d₂ = 100 мм. Длины участков разного диаметра l₁ = 40 м, l ₂ = 60 м. Угол наклона трубо­провода к горизонту α = 30°. Коэффициенты гидравлического трения труб λ₁ = 0,038, λ ₂ = 0,030. Высота уровней воды в резервуарах H _л = 5 м, Н _п = 7м. Манометрическое давление на свободной поверхности воды в левом резервуаре р_л = = 20 кН/м², в правом резервуаре р_п = 600 кН/м². Температу­ра воды t = 10° С.

Задача 28. Решить задачу 27 при условии, что на поверх­ности воды в правом резервуаре манометрическое давление p ₀ = 400 кН/м².

Задача 29. Решить задачу 27 при условии, что в середине участка трубопровода длиной l ₂имеется задвижка с коэффи­циентом сопротивления ζ₃ = 20 и манометрическое давление на поверхности воды в левом резервуаре р = 200 кН/м².

Задача 30. В гидравлической системе, описанной в зада­че 27, в середине трубопровода диаметром d₂ = 100 мм уста­новлена задвижка. Расход воды, протекающей по трубопро­воду, Q = 0,004 м³/с

1. Определить коэффициент местного сопротивления за­
движки.

2. Определить величину манометрического давления на
оси симметрии трубопровода в сечении С — С.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

4. Выяснить режимы течения в трубопроводе.

Задача 31. Вода с температурой t = 10° С через систему
труб вытекает из резервуара в атмосферу (рис. 16). Возвы­
шение уровня воды над горизонтальной осью трубопровода
H = 3м. Манометрическое давление на поверхности воды в
резервуаре р₀ = 50 кН/м².

Трубы стальные с высотой выступов шероховатости Δ = = 0,2 мм. Размеры труб l₁ = 25 м, l ₂ = 20 м, 1₃ = 30 м, d₁ = 100 мм, d₂ = 200 мм, d ₃ = 125мм. На середине первого участка имеется задвижка с коэффициентом сопротивления ζ_з = 10.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро-воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить режим течения воды в трубопроводе.

Задача 32. В гидравлической системе, описанной в зада­че 31, необходимо обеспечить скоростной напор на выходе из трубопровода 0,2 м.

1. Определить величину манометрического давления на
свободной поверхности воды в резервуаре, которая необходи­
ма для создания указанной величины скоростного напора.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

При решении задачи расчет коэффициентов гидравличе­ского трения выполнить по формулам, соответствующим ре­жимам движения воды в трубопроводе.

Задача 33. Вода вытекает из закрытого резервуара по вер­тикальному трубопроводу в атмосферу (рис. 17). Трубопро­вод состоит из двух участков с размерами l₁= 10м, d₁ = = 100 мм, l ₂ = 20 м, d₂ = 50 мм. Трубы стальные с выступа­ми шероховатости высотой Δ = 0,2 мм. Глубина воды в ре­зервуаре Н = 5 м. На поверхности воды манометрическое давление р₀ = 50 кН/м².

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Найти гидродинамическое давление, в сечениях а — а и
в — в, расположенных в середине первого и второго участков.

Задача 34. Вода с температурой t = 10° С вытекает из ре­зервуара по вертикальной трубе диаметром d =100 мм (рис. 18) с шероховатостью стенок Δ = 0,2 мм. Глубина воды в резервуаре H = 10 м.

1. Определить длину сливной трубы, необходимую для
обеспечения расхода воды Q = 0,08 м³/с.

2. Определить величину избыточного давления в сече­
нии С—С.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

При решении задачи коэффициент гидравлического тре­ния вычислить по формуле, соответствующей режиму дви­жения.

Задача 35. Вода вытекает в атмосферу из открытого ре­зервуара по трубопроводу диаметром d = 100 мм, состояще­му из горизонтального и вертикального участков одинаковой длины l₁ = l ₂ = 10 м (рис. 19). Горизонтальный участок за­глублен под уровень на величину H = 5 м.

Высота выступов шероховатости Δ = 0,2 мм. Коэффици­ент сопротивления колена ζ _к = 0,3.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Определить абсолютное давление в сечении С — С перед
входом в колено при атмосферном давлении р _а = 101 кПа.

3. Определить, на каком расстоянии от входа в сливную
трубу возникает вакуум.

4. Построить напорную и пьезометрическую линии на
первом участке длиной l₁

Задача 36. Для гидравлической системы, описанной в за­даче 35, задана максимально допускаемая величина вакуума в сечении С — С h _вак = 7 м.

1. Определить длину вертикальной части трубопровода,
которая обеспечивает заданную величину вакуума.

2. Вычислить расход воды, протекающей по трубопроводу.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии для го­
ризонтальной части трубопровода.

4. Вычислить расход, который установится, если длину
вертикальной части трубопровода l ₂ уменьшить вдвое.

Задача 37. Вода по вертикальному трубопроводу перете­кает из верхнего закрытого резервуара в нижний закрытый (рис. 20). В верхнем резервуаре глубина воды Н = 5 м, на ее свободной поверхности манометрическое давление р_в = = 60 кН/м². Трубопровод состоит из двух участков с разме­рами l ₁ = 20 м, l ₂ = 30 м, d₁ = 50 мм (λ₁ = 0,04), d₂ = 100 мм (λ₂ = 0,03). Нижний конец трубопровода погружен под уро­вень воды в нижнем резервуаре на глубину h = 2 м, мано­метрическое давление на поверхности воды в нижнем резер­вуаре р_н = 80 кН/м².

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Найти величины гидродинамического давления в сече­
ниях а — а и в — в.

Задача 38. Резервуар А соединен с резервуаром В сифон­ным трубопроводом длиной l = 30 м и диаметром d = 200 мм (рис. 21). Разность уровней воды в резервуарах Н = 4 м. Трубы чугунные с выступами шероховатости высотой Δ = = 1 мм. Ось горизонтальной части сифона возвышается над уровнем воды в левом резервуаре на величину а = 3 м. Глу­бины погружения вертикальных частей сифона соответствен­но h_л = 4 м, h _n = 5 м. Температура воды t = 10° С. На входе сифон снабжен сеткой с коэффициентом сопротивления ζ_с = = 6, коэффициент сопротивления колена ζ_к = 1,2.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить величину гидродинамического давления в
сечении С — С в конце горизонтального участка трубопровода.

Задача 39. Вода из водохранилища сбрасывается через плотину в нижний бьеф по сифонному трубопроводу диамет­ром d = 200 мм (рис. 22). Длины горизонтальных и наклон­ных участков трубопровода l ₁ = l₃ = l₅ = 3 м, l₂ = l₄ = 8 м. Шероховатость внутренних стенок труб Δ = 0,6 мм. На входе в трубопровод установлена сетка с коэффициентом местного

сопротивления ζ_с = 6. Коэффициенты сопротивления колен ζ_к = 0,15. В середине верхнего горизонтального участка тру­бопровода установлена задвижка, открытая наполовину (ζ₃ = = 5). Крутизна откосов плотины 30°. Нижние горизонталь­ные участки трубопровода располагаются на одном уровне. Вход в трубопровод располагается на глубине Н_л = 3 м, вы­ход— на глубине Н_п = 1 м.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить максимальную величину вакуума в трубо­
проводе.

Задача 40. Вода из левого резервуара поступает по сифон­ному трубопроводу диаметром d = 100 мм в правый резерву­ар (рис. 23). Шероховатость стенок трубопровода Δ == 0,5 мм. На входе в трубопровод установлена сетка с коэффициентом местного сопротивления ζ_с = 2. На нисходящей ветви сифона установлена задвижка с коэффициентом сопротивления ζ₃ = 2. Размеры отдельных участков трубопровода, показанные на чертеже: l ₁ = 10 м, l ₂ = 7,5 м, l ₃ = 5 м. Разность уровней воды в резервуарах Н = 5 м. Максимальное превышение оси трубопровода над уровнем воды в левом резервуаре а = 3 м. Температура воды t = 10° С.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Проверить соблюдение максимально допустимой вели­
чины вакуума в трубопроводе h_вaк = 7м.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе.

Задача 41. В сифонном трубопроводе, описанном в усло­
виях задачи 40, расход воды Q = 16 л/с.

1. Определить разность уровней воды в резервуарах, ко­
торая соответствует указанной величине расхода.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Проверить соблюдение максимально допустимой вели­
чины вакуума в трубопроводе h _вaк = 7 м.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе.
Задача 42. Из левого резервуара в правый по сифонному

трубопроводу диаметром d = 200 мм с шероховатостью сте­нок Δ = 0,5 мм подается 30 л воды в секунду (рис. 24). На входе в трубопровод установлена сетка с коэффициентом ме­стного сопротивления ζ_с = 2. На середине восходящей ветви трубопровода установлена задвижка с коэффициентом мест­ного сопротивления ζ₃ = 3. Коэффициент сопротивления ко­лена ζ_к = 0,4. Размеры трубопровода, показанные на рис. 24:

l₁ = l₂ = 10 м, l ₃ = 40 м. Максимальное превышение оси тру­бопровода над уровнем воды в левом резервуаре а = 4 м. Температура воды t = 10° С.

1. Найти разность уровней воды в резервуарах Н, которая
соответствует данному расходу воды.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить максимальную величину вакуумметрическо-
го давления в трубопроводе.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе.

Задача 43. В гидравлической системе, описанной в усло­виях задачи 42, разность уровней воды в резервуарах Н = 3 м. Коэффициент местного сопротивления задвижки ζ₃ = 20.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить максимальную величину вакуумметриче-
ского давления в трубопроводе.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе.

Задача 44. Вода из левого резервуара поступает по сифон­ному трубопроводу диаметром d = 200 мм в правый резерву­ар (рис. 25). Шероховатость стенок трубопровода Δ = 1мм. Размеры трубопровода l₁ = 15 м, l₂ = 10 м, l ₃ = 12 м, l ₄ = 20 м, l ₅= 14 м. В середине участка l ₅ установлена задвиж­ка с коэффициентом сопротивления ζ₃ = 10. Коэффициент со­противления колен ζ_к = 0,3. Участок l ₃ возвышается над уровнем воды в левом резервуаре на величину а = 5 м. Раз­ность уровней в резервуарах Н = 2 м.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить вакуум в конце участка 1₃.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе при
температуре воды t = 10° С.

Задача 45. В гидравлической системе, описанной в усло­виях задачи 44, уровень воды в правом резервуаре изменил­ся, вследствие чего в трубопроводе установился расход Q = = 35 л/с.

1. Определить уровень воды в правом резервуаре, соот­
ветствующий указанной величине расхода, если уровень в
левом резервуаре не изменился.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить максимальную величину вакуума в трубо­
проводе.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе при температуре t = 20° С.

Задача 46. Вода по трубопроводу диаметром d = 200 мм перетекает из левого закрытого резервуара в правый откры­тый (рис. 26). Размеры трубопровода, указанные на чертеже: l₁ = 10 м, l ₂= 14 м, l ₃ = 12 м, l ₄ = 6 м. Шероховатость внут­ренних стенок трубопровода Δ = 1 мм. Заглубления труб в резервуарах Н _л=10м, Н _п = 8м. Абсолютное давление на свободной поверхности воды в левом резервуаре р₀ = = 140кН/м². Атмосферное давление р_а = 100 кН/м². В сере­дине участка l ₁на трубопроводе установлена задвижка с ко­эффициентом сопротивления ζ₃ = 6. Коэффициенты сопротив­ления колен ζ_к = 0,4.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Найти абсолютное гидродинамическое давление и вели­
чину вакуума в конце участка l ₃.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе при
температуре t = 0° С.

Задача 47. 1. Какое давление р₀ в левом резервуаре гид­равлической системы, описанной в условиях задачи 46, необ­ходимо для обеспечения расхода воды в трубопроводе Q = = 100 л/с?

2. Построить напорную и пьезометрическую линии при
указанной величине расхода.

3. Определить величину абсолютного гидродинамического
давления и вакуума в конце участка трубопровода /₃.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе при
температуре t = 20° С.

Задача 48. Вода по трубопроводу диаметром d = 200 мм перетекает из левого закрытого резервуара в правый откры­тый (рис. 27). Размеры трубопровода, указанные на черте­же: l ₁= 10 м, l ₂ = 20 м, l ₃= 25 м, l ₄= 8 м. Шероховатость внутренних стенок трубопровода Δ = 0,5 мм. Заглубления труб в резервуарах H _л = 3 м, Н _п = 2 м. Входное и выходное отверстия трубопровода располагаются на одной высоте. Наи­большее превышение оси трубопровода над уровнем участков l ₁и l ₄составляет z = 6 м. Манометрическое давление на сво­бодной поверхности воды в закрытом резервуаре р₀ = = 40 кН/м². Коэффициенты сопротивления колен даны на рис. 27.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить максимальную величину вакуума в трубо­
проводе.

4. Выяснить режим движения воды в трубопроводе при
температуре t= 10 ° С.

Задача 49. Решить задачу 48, если в закрытом резервуаре H _л = 1 м, р₀ = 20 кН/м², а в открытом резервуаре H _п = 5 м.

Задача 50. Вода вытекает из открытого резервуара по тру­бопроводу диаметром d = 100 мм в атмосферу (рис. 28). Го­ризонтальный и наклонный участки трубопровода имеют оди­наковую длину l = 50м. Входное сечение трубопровода за­глублено под уровень на h₁ = 6 м. Выходное сечение находит­ся на h ₂ = 25 м ниже входного. В середине наклонного участ­ка трубопровода установлена задвижка. Коэффициент гид­равлического трения трубопровода λ = 0,035. Коэффициент сопротивления колена можно не учитывать.

1. Определить коэффициент сопротивления задвижки, при
котором вакуум в конце, горизонтального участка трубопро­
вода не будет превышать 7 м водяного столба.

2. Определить расход воды, протекающей по трубопрово­
ду, при найденном значении коэффициента сопротивления за­
движки.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

4. Выяснить режим движения жидкости в трубопроводе
при температуре воды t = 0° С.

Задача 51. В гидравлической системе, описанной в усло­виях задачи 50, h₁ = 5 м, коэффициент сопротивления за­движки ζ₃ = 10.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить, на каком расстоянии от резервуара в тру­
бопроводе появляется вакуум.

Задача 52. Применительно к схеме насосной установки, показанной на рис. 29, найти манометрический напор H, раз­виваемый насосом. Производительность насоса Q = 60 л/с. Геометрическая высота нагнетания H _н = 20 м. Размеры на­гнетательного трубопровода: d_H = 200 мм, l ₁= 83 м, l ₂ = 17 м, глубина воды в верхнем резервуаре h_B = 3 м. За­движка на нагнетательном трубопроводе установлена в непо­средственной близости от насоса.

Всасывающий трубопровод диаметром d_B = 250 мм состо­ит из наклонного участка длиной 40 м и горизонтального дли­ной 10 м. Ось насоса выше уровня воды в нижнем резервуаре

на величину h_BC = 5 м. На входе во всасывающий трубопро­вод установлен обратный клапан с сеткой, имеющий коэффи­циент сопротивления ζ_кл = 7. Местное сопротивление колена на всасывающем трубопроводе молено не учитывать.

Коэффициенты сопротивления задвижки на нагнетатель­ном трубопроводе ζ₃ = 10, колена ζ_к = 0,5. Шероховатость внутренних стенок труб Δ = 0,2 мм.

Требуется построить напорную и пьезометрическую линии и выяснить режимы движения воды в трубопроводах.

Примечание. Манометрический напор Н представляет со­бой сумму геометрической высоты всасывания h_BC, геометри­ческой высоты нагнетания H _н и потерь напора во всасываю­щей и нагнетательной линиях.

Задача 53. Насос забирает воду из колодца в количестве Q = 45 л/с (рис. 30). Размеры всасывающей трубы: l ₁ = 4 м, l ₂ = 17 м, l ₃ = 2 м, l ₄ = 17м. Высота расположения насоса над уровнем воды в колодце h _BC = 4 м. На входе в трубопро­вод установлен обратный клапан с сеткой, имеющий коэффи­циент сопротивления ζ_кл = 10. Коэффициенты сопротивления колен ζ_к = 0,5. Шероховатость внутренних стенок труб Δ = 0,5 мм.

1. Подобрать диаметр трубопровода исходя из экономиче­
ской скорости движения воды v_э = 1 м/с.

2. Проверить соответствие величины вакуума в трубопро­
воде перед входом в насос максимально допустимой величине

5.4 м водяного столба.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

Вычисление коэффициента гидравлического трения выпол­нить по формуле, соответствующей режиму движения воды в трубопроводе.

Задача 54. Вода в количестве Q = 60 л/с забирается насо­сом из всасывающего колодца А, который соединен с водо­емом В самотечной трубой длиной 1_с = 200 м и диаметром d_с = 250 мм (рис. 31). Длина всасывающей трубы l _вс = 100м, ее диаметр d_BC = 250 мм. Осредненная высота выступов шеро­ховатости в самотечной трубе Δ = 0,5 мм, во всасывающей Δ = 0,25 мм. Коэффициент сопротивления сетки самотечной трубы ζ_с = 5, сетки и обратного клапана всасывающей трубы ζ_кл = 10, колена всасывающей трубы £_к = 0,3. Допускаемый вакуум в трубопроводе перед входом в насос задан равным

5.5 м.

1. Определить максимально допускаемую высоту располо­жения оси насоса над уровнем воды в колодце h_H, разность уровней воды в водоеме и в колодце z, а также высоту распо­ложения насоса над уровнем воды в водоеме h.

2. Построить напорные и пьезометрические линии для си­стемы.

Задача 55. Вода из открытого резервуара вытекает по го­ризонтальному трубопроводу переменного сечения в атмосфе­ру (рис. 32). Размеры участков трубопровода: l ₁ = 100 м, d₁= 100 мм, l ₂ = 50 м, d₂ = 75 мм. Высота выступов шерохо­ватости Δ = 0,05 мм. В конце трубопровода установлена за­движка, открытая наполовину (ζ₃ = 2). Расход воды, проте­кающей по системе, Q = 9,5 л/с. Температура воды в трубо­проводе t = 15° С.

1. Определить числа Re в каждой трубе, установить ре­
жим течения и область гидравлического сопротивления.

2. Определить действующий напор H.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

При решении задачи коэффициенты гидравлического тре­ния вычислить по формулам, соответствующим режиму те­чения.

Задача 56. Решить задачу 55 при условии, что резервуар закрыт и на поверхности воды в нем действует избыточное давление р₀ = 0,02 атм.

Задача 57. Для отвода воды необходимо проложить желе­зобетонный дюкер под проезжей частью дороги (рис. 33). Длина дюкера l = 45 м, длина его горизонтальной части 25 м, угол поворота α = 30°. Коэффициент сопротивления поворота ζ_п = 0,2.

Скорость движения воды в верхнем бьефе v ₁ = 0,5 м/с, в нижнем v ₂ = 0,8 м/с. Температура воды t= 10° С. Высота выступов шероховатости Δ = 1 мм. Допускаемая скорость движения воды в дюкере v_доп = 1,2 м/с.

1. Определить диаметр дюкера, который обеспечит про­
пуск расхода Q = 0,95 м³/с.

2. Определить разность горизонтов воды в верхнем и
нижнем бьефах Н.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

При решении задачи коэффициент гидравлического тре­ния вычислить по формуле, соответствующей режиму течения.

Задача 58. Решить задачу 57 при условии, что разность горизонтов воды в верхнем и нижнем бьефах Н = 0,6 м.

Скоростями движения воды в верхнем и нижнем бьефах пренебречь. Коэффициент гидравлического трения можно вы­числить по формуле Прандтля — Никурадзе. Скорость движе­ния воды в дюкере не ограничивается.

Задача 59. Два бассейна соединены между собой трубой диаметром d= 1.00 мм и длиной l = 120 м (рис. 34). Длина

горизонтального участка трубы 100 м. Шероховатость внут­ренних стенок трубы Δ = 0,2 мм. В середине горизонтального участка трубы установлена полностью открытая задвижка (ζ_з = 0,12 ). Расход воды, протекающей по трубе, Q = 5л/с.

1. Определить разность постоянных уровней воды в бас­
сейнах H.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Какая разность уровней воды в бассейнах необходима
для обеспечения указанного расхода при уменьшении диа­
метра трубы в два раза?

Задача 60. Для гидравлической системы, описанной в ус­ловиях задачи 59:

1) определить расход воды, протекающей по трубе, если
разность уровней в бассейнах H = 1 м;

2) построить напорную и пьезометрическую линии;

3) выяснить, как изменится расход, если длину трубопро­
вода уменьшить в два раза.

Задача 61. К резервуару (рис. 35) присоединена труба диаметром d = 100 мм и длиной l = 50 м с полностью откры­той задвижкой (ζ₃ = 0,12), расположенной посередине трубы. Высота выступов шероховатости Δ = 1 мм. Напор над цент­ром трубы H = 10 м постоянен.

1. Определить расход, воды, протекающей по трубе.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Подсчитать величину гидравлического уклона.

4. Определить манометрическое давление на оси трубы
перед задвижкой.

Задача 62. В гидравлической системе, описанной в услови­ях задачи 61, резервуар герметично закрыт крышкой.

1. Определить, какое избыточное давление надо создать
на поверхности воды в резервуаре, для того чтобы обеспечить
расход воды, протекающей по трубе, Q = 50 л/с.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Подсчитать величину гидравлического уклона.

4. Определить манометрическое давление на оси трубы
перед задвижкой.

При решении задачи коэффициент гидравлического тре­ния вычислить по формуле, соответствующей режиму движе­ния воды в трубе.

Задача 63. Гидравлическая система, состоящая из всасы­вающей трубы, насоса и нагнетательной трубы, откачивает воду из котлована (рис. 36). Длина вертикальной части вса­сывающей трубы 5,5 м, горизонтальной — 3 м. Высота всасы­вания насоса h_вс = 5 м. На нагнетательной трубе длиной 20 м

установлена задвижка в 2-х м от насоса. Шероховатость труб Δ = 0,1 мм. На входе во всасывающую трубу установлен об­ратный клапан с сеткой, имеющий коэффициент сопротивле­ния ζ_кл = 10. Коэффициенты сопротивления колена ζ_к = 2, открытой задвижки ζ₃ = 0,15. Температура воды t = 10° С.

1. Подобрать диаметр трубопровода для откачки воды
с расходом Q = 80 л/с исходя из допускаемой скорости дви­
жения воды в трубе v_доп = 1,3 м/с.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Определить необходимый манометрический напор на­
соса.

При решении задачи коэффициент гидравлического тре­ния вычислить по формуле, соответствующей режиму движе­ния воды в трубе.

Задача 64. В водозаборной системе, описанной в условиях задачи 63, длина вертикальной части всасывающей трубы равна 8 м. Производительность насоса 50 л/с.

1. Подобрать диаметр трубопровода исходя из допускае­
мой скорости движения воды в трубе v_доп =1,1 м/с.

2. Определить предельно допустимое понижение уровня
воды в котловане относительно оси насоса исходя из того, что
насос создает вакуум не более 7 м водяного столба.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии.

При решении задачи коэффициент гидравлического тре­ния вычислить по формуле, соответствующей режиму движе­ния воды в трубе.

Задача 65. Вода протекает по трубопроводу с геометриче­скими размерами l ₁= 15 м, l ₂ = 5 м и d = 100 мм (рис. 37). На поверхности воды в закрытом резервуаре манометриче­ское давление р_о = 120 кПа. Высота выступов шероховатости труб Δ = 0,5 мм. Высота расположения колена над уровнем воды в открытом резервуаре а = 2 м. Разность уровней в ре­зервуарах Н = 5 м. Коэффициент сопротивления в колене ζ_к = 0,3.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Выяснить режим движения воды в трубе при темпера­
туре t= 10° С.

4. Установить, возникает ли в трубе вакуум.

Задача 66. Вода протекает по трубопроводу с геометриче­скими размерами l ₁= 15 м, l₂ = 30 м и d = 100 мм (рис. 38). Разность уровней воды в резервуарах Н = 5 м. Высота рас­положения колена над уровнем воды в левом резервуаре а =

= 3м. На поверхности воды в левом резервуаре манометри­ческое давление p₁ = 50 кПа, в правом p₂ = 150 кПа. Шеро­ховатость труб Δ = 0,5 мм. Коэффициент сопротивления ко­лена ζ_к = 0,5.

1. Определить расход воды, протекающей по трубопро­
воду.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

3. Выяснить режим движения воды в трубе при темпера­
туре воды t = 20° С.

4. Установить, возникает ли в трубе вакуум.

Задача 67. Решить задачу 66 при условии, что на свобод­ной поверхности воды в правом резервуаре манометрическое давление р ₂ = 70 кПа.

Задача 68. В трубопроводе, соединяющем два закрытых резервуара, необходимо обеспечить расход Q = 30 л/с (рис. 39). Уровни воды в резервуарах совпадают. На свобод­ной поверхности воды в левом резервуаре манометрическое давление р _л = 50 кПа, в правом р_п = 80 кПа. На середине трубопровода установлена приоткрытая задвижка с коэффи­циентом сопротивления ζ₃ = 5. Длина трубопровода равна 20 м. Высота выступов шероховатости стенок трубы Δ = = 0,5 мм.

1. Подобрать стандартный диаметр трубопровода.

2. Построить напорную и пьезометрическую линии.

Дата добавления: 2015-06-27