Задачи по ГИДРАВЛИКЕ ПГАТУ им. ак. Д.Н.Прянишникова (Пермская ГСХА)
Сборник задач с примерами решений 2013 г. (УДК 532.1 ÷ 532.5.032 К 763) г. Пермь
В.С. Кошман, И.П. Машкарева
Кафедра технологического и энергетического оборудования
Варианты Задания 1
Цена Варианта Задачи 14 - 90 руб; Задачи 15 - 100 руб. Остальные - 80 руб. (pdf)
Задача 1 (рис. 1.7)
Задача 2 (рис. 1.7)
Задача 3 (рис. 1.8)
Задача 4 (рис. 1.9)
Задача 5 (рис. 1.9)
Задача 6 (рис.1.10)
Задача 7 (рис. 1.11)
Задача 8 (рис.1.12)
Задача 9 (рис.1.13)
Задача 10 (рис.1.14)
Задача 11 (рис. 1.15)
Задача 12 (рис. 1.15)
Задача 13 (рис.1.16)
Задача 14 (рис.1.17)
Задача 15 (рис.1.18)
Задача 16 (рис.1.19)
Задача 17 (рис. 1.20)
Задача 18 (рис.1.21)
Задача 19 (рис.1.22)
Задача 20 (рис.1.23)
Задача 21 (рис.1.24)
Задача 22 (рис. 1.25)
Задача 23 (рис.1.26)
Задача 24 (рис.1.27)
Задача 25 (рис.1.28)
Варианты Задания 2
Цена Варианта Задачи 26, 29, 31, 33, 35, 39, 45, 48, 50 - 120 руб. Задача 44 - 110 руб. Задачи 36, 38, 42 - 80 руб. Остальные - 100 руб (pdf)
Задача 26 (рис. 2.13)
Задача 27 (рис. 2.14)
Задача 28 (рис. 2.15)
Задача 29 (рис. 2.16)
Задача 30 (рис. 2.17)
Задача 31 (рис. 2.18)
Задача 32 (рис. 2.19)
Задача 33 (рис. 2.20)
Задача 34 (рис. 2.21)
Задача 35 (рис. 2.22)
Задача 36 (рис. 2.23)
Задача 37 (рис. 2.24)
Задача 38 (рис. 2.25)
Задача 39 (рис. 2.26)
Задача 40 (рис. 2.27)
Задача 41 (рис. 2.28)
Задача 42 (рис. 2.29)
Задача 43 (рис. 2.30)
Задача 44 (рис. 2.31)
Задача 45 (рис. 2.32)
Задача 46 (рис. 2.33)
Задача 47 (рис. 2.34)
Задача 48 (рис. 2.35)
Задача 49 (рис. 2.36)
Задача 50 (рис. 2.37)
Варианты Задания 3
Цена Варианта - 55-я Задача - 130 руб (pdf) - 150 (word). Остальные - 100 руб (pdf) - 150 (word)
Задача 51 (рис. 3.7)
Задача 52 (рис.3.7)
Задача 53 (рис. 3.7)
Задача 54 (рис. 3.8)
Задача 55 (рис. 3.8)
Задача 56 (рис. 3.9)
Задача 57 (рис. 3.10)
Задача 58 (рис. 3.11)
Задача 59 (рис. 3.11)
Задача 60 (рис. 3.11)
Задача 61 (рис. 3.12)
1. Скорость, с которой вода движется по нагнетательному трубопроводу, если заданы коэффициенты местных сопротивлений: входа в трубу ζвх, вентиля ζвент и колена с закруглением ζкол.
2. Расход воды в трубопроводе. Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно значением скорости движения υ = 5 … 8 м/с. Абсолютную шероховатость стенок трубопровода принять равной Δ = 0,6 мм. Исходные данные к задаче приведены в табл. 61.
Задача 62 (рис. 3.13)
Задача 63 (рис. 3.14)
1. Скорость истечения из сопла υ, если заданы коэффициенты местных сопротивлений ζвх и ζкр;
2. Расход в трубопроводе. Задачу решить методом последовательного приближения, для чего следует задаться ориентировочным значением скорости в трубопроводе υ = 1 … 2 м/с. Коэффициент сопротивления сопла принять соизмеримым с коэффициентом внезапного сужения потока. Исходные данные к задаче приведены в табл. 63.
Задача 64 (рис. 3.12)
Задача 65 (рис. 3.15)
Задача 66 (рис. 3.16)
Задача 67 (рис. 3.17)
Задача 68 (рис. 3.18)
Варианты Задания 4
Цена Варианта - 79-я Задача - 170 руб (pdf) - 200 (word). Остальные - 100 руб (pdf)
Задача 69 (рис. 4.8)
Задача 70 (рис. 4.9)
Определить:
1. Скорость движения воды на обоих участках трубопровода и режимы течения, если заданы коэффициенты гидравлического трения λ1 и λ2, а также коэффициенты местных сопротивлений ζвх, ζкр и ζкол.
2. Расход воды 𝑄. Исходные данные к задаче приведены в табл. 70.
Задача 71 (рис. 4.10)
1. Скорости движения воды на участках υ1 и υ2, если заданы значения коэффициентов гидравлического трения λ1 и λ2, а также коэффициента входа в трубу ζвх;
2. Режим течения воды на участках при температуре воды 15 °С;
3. Область гидравлического трения на участках, если абсолютная шероховатость на первом участке Δ1 = 0,3 мм, а на втором Δ2 = 0,2 мм;
4. Расход воды Q. Исходные данные к задаче приведены в табл. 71.
Задача 72 (рис. 4.11)
1. Скорость истечения воды из трубопровода при условии, что на ее величину оказывают влияние трение по длине и местные сопротивления: вход в трубу ζвх, задвижка ζз и внезапное расширение потока ζвн.расш. (значения коэффициента ζвн.расш см. в Приложении 6)
2. Расход воды в трубопроводе Q. Исходные данные к задаче приведены в табл. 72.
Задача 73 (рис. 4.12)
1. Напор Н, который необходимо поддерживать в резервуаре А, чтобы наполнить бак В объемом V за время t, если заданы коэффициенты гидравлического трения на участках λ1 и λ2, а также размеры этих участков;
2. Режим течения воды на участках;
3. Область гидравлического трения на участках, если эквивалентная шероховатость стенок трубопровода на обоих участках одинакова и составляет Δ = 0,08 мм. Величину ν для заданной температуры воды см. в Приложении 4.
Коэффициенты местных сопротивлений: вход в трубу ζ1, внезапное сужение потока ζ2, задвижки ζ3 см. в Приложении 6. Исходные данные к задаче приведены в табл. 73.
Задача 74 (рис. 4.13)
1. Расход воды, поступающий в резервуар В по трубопроводу с учетом потерь напора на трение и местные сопротивления: внезапное расширение потока и односторонней задвижки. (ζвн.расш. и ζз. см. в Приложении 6).
2. Режим течения воды на участках трубопровода при температуре воды t = 20 °C.
3. Установить область гидравлического трения на участках, если высота выступов шероховатости составляет Δ = 0,1 мм. Исходные данные к задаче приведены в табл. 74.
Задача 75 (рис. 4.14)
1. Определить расход воды в трубопроводе.
2. Построить пьезометрическую и напорную линии. Исходные данные к задаче приведены в табл. 75.
Задача 76 (рис. 4.15)
Задача 77 (рис. 4.16)
Задача 78 (рис. 4.17)
Задача 79 (рис. 4.18)
Задача 80 (рис. 4.19)
Задача 81 (рис. 4.19)
Задача 82 (рис. 4.20)
Задача 83 (рис. 4.20)
Задача 84 (рис. 4.21)
Задача 85 (рис. 4.22)
Варианты Задания 5
Цена Варианта - 100 руб (pdf) - 120 (word)
Задача 86
По трубопроводу, имеющему от напорного бассейна до затвора длину ℓ, диаметр d и толщину δ, проходит вода в количестве Q. Начальное давление перед затвором р0. Какое будет полное давление р в трубопроводе в его конце при внезапном закрытии затвора и через какое время t это давление распространится до напорного бассейна? Исходные данные к задаче приведены в табл. 86.
Задача 87
Трубопровод, имеющий размеры: диаметр d, толщину стенок δ и длину ℓ от напорного бака до задвижки, пропускает расход жидкости Q. Определить, в течение какого времени tзакр надо закрыть задвижку, чтобы максимальное повышение давления в трубопроводе было в 3 раза меньше, чем при мгновенном закрытии задвижки. Исходные данные к задаче приведены в табл. 87.
Задача 88
Определить ударное давление в трубопроводе с размерами: диаметр d, толщина стенок δ и длина ℓ в случае мгновенного закрытии затвора, расположенного в конце трубопровода. Начальная скорость движения жидкости υ0, начальное давление pо. В течение какого времени tзакр следует закрыть затвор, чтобы повышение давления при ударе не превышало р1. Исходные данные к задаче приведены в табл. 88.
Задача 89
Определить толщину стенок трубопровода, чтобы напряжение в них от повышения давления при мгновенном закрытии затвора не превышало σ. Диаметр трубопровода d, скорость движения жидкости в нем до закрытия затвора υ0. Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно скоростью ударной волны в интервале 400 … 450 м/с для труб из полиэтилена и 900 … 1300 м/с для труб из других материалов. Исходные данные к задаче приведены в табл. 89.
Задача 90
Трубопровод с размерами: диаметром d, толщиной стенок δ и длиной ℓ пропускает расход жидкости Q при давлении р0. Определить, через сколько секунд при резком закрытии затвора ударное давление руд возле него будет наибольшим, а также величину этого давления. Затвор закрывается в течении времени tзакр. Исходные данные к задаче приведены в табл. 90.
Задача 91
Жидкость поступает из бака в трубопровод, имеющий внутренний диаметр d, толщину стенки δ, длину ℓ и движется в нем равномерно, при этом расход равен Q, давление перед затвором, установленным на конце трубопровода, pо. Определить повышение давления и напряжение в стенке трубы перед затвором при резком закрытии последнего в течение времени tзакр. Исходные данные к задаче приведены в табл. 91.
Задача 92
Определить ударное и полное значение избыточного давления в трубопроводе при внезапном закрытии задвижки. Исходные данные к задаче приведены в табл. 92.
Задача 93
Определить начальную скорость 𝑣0 движения жидкости в трубопроводе с задвижкой, в которой имеет место гидравлический удар. Установить также вид гидравлического удара. Исходные данные к задаче приведены в табл. 93.
Задача 94
Определить ударное повышение давления и напряжение в стенке трубы σ перед задвижкой при резком ее закрытии. Исходные данные к задаче приведены в табл. 94.
Задача 95
Какой вид гидравлического удара будет происходить в трубопроводе, оснащенного задвижкой, при резком ее закрытии? Чему равно ударное повышение давления? Исходные данные к задаче приведены в табл. 95.
Варианты Задания 6
Цена Варианта - 97, 104, 105-я Задачи - 170 руб (pdf) - 200 (word). Остальные - 100 руб (pdf)
Задача 96 (рис. 6.5)
1. Определить диаметр нагнетательного трубопровода на 2-ом участке d2.
2. Выбрать центробежный насос и построить его характеристики: Hн = ƒ(Qн) и η = ƒ(Q).
3. Рассчитать характеристику нагнетательного трубопровода Hпотр = ƒ(Q) и построить еѐ на том же графике, что и характеристику насоса.
4. Определить параметры режимной точки.
5. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.
6. Определить мощность приводного двигателя. Исходные данные к задаче приведены в табл. 96. Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно значениями d2 в диапазоне, который указан в табл. 96.
Задача 97 (рис. 6.6)
1. Выбрать типоразмер насосного агрегата и установить режим его работы на сети.
2. Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.
3. Начертить схему параллельного подключения второго насоса на общий нагнетательный трубопровод и графическим способом определить, как изменится при этом расход сети. Местными потерями в нагнетательной магистрали пренебречь. Исходные данные к задаче приведены в табл. 97.
Задача 98 (рис. 6.7)
1. Выбрать типоразмер насосного агрегата, представить его рабочие характеристики и графическим способом определить режим работы насоса на сети.
2. Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.
3. Определить потребный напор, расходуемый в сети, при условии уменьшения подачи насоса методом дросселирования на 20%.
Коэффициент кинематической вязкости воды в зависимости от еѐ температуры см. в Приложении 4; относительную шероховатость стенок всасывающей трубы в зависимости от материала см. в Приложении 5. Исходные данные к задаче приведены в табл. 98.
Задача 99 (рис. 6.8)
1. Найти дополнительное сопротивление ζКР, которое нужно задействовать на участке CE, чтобы обеспечить распределение Q на участках CД и CE в пропорции, указанной на расчетной схеме.
2. Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы на сети, представить его рабочие характеристики и графоаналитическим способом определить режим работы насоса.
3. Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.
4. По какой схеме необходимо присоединить второй насос с целью увеличения напора? Начертить схему совместной работы насосов при их работе на один нагнетательный трубопровод.
Местные потери напора во всасывающей линии принять за 100% от потерь по длине. Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k % от потерь по длине. Исходные данные к задаче приведены в табл. 99.
Задача 100 (рис. 6.9)
1. Подобрать насос для работы насосной станции.
2. Определить мощность на валу насоса, учитывая только потери напора на трение.
3. Указать, где и какой мощности надо установить станцию подкачки, чтобы по тому же трубопроводу пропускать увеличенный расход Q1 и обеспечивая по всей длине трубопровода свободный напор hСВ. Считать, что при увеличении расхода напор насосной станции в соответствии с характеристикой насоса уменьшится на b %.
4. Для обоих значений Q построить пьезометрические линии.
Исходные данные к задаче приведены в табл. 100.
Задача 101 (рис. 6.10)
1. Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы водонасосной установки.
2. Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.
3. Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.
4. Как изменится подача, напор и мощность насоса, если частоту вращения рабочего колеса изменить с n до n1?
При определении потребного напора системы местные потери напора в нагнетательной магистрали не учитывать, а во всасывающей – принять во внимание наличие обратного клапана с сеткой ζОК. Исходные данные к задаче приведены в табл. 101.
Задача 102 (рис. 6.11)
1. Определить величину дополнительного сопротивления ζКР, которое необходимо задействовать на участке СД, с целью обеспечения равенства объемов воды, поступающей в резервуары Д и Е.
2. Выбрать типоразмер насоса.
3. Построить суммарную характеристику потребного напора для сложного трубопровода.
4. Установить параметры режимной точки выбранного насоса, построив на одном и том же графике в одинаковых масштабах напорную характеристику насоса и нагнетательного трубопровода.
5. Местные потери напора во всасывающей трубе принять за 100% от потерь по длине.
Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k % от потерь по длине. Исходные данные к задаче приведены в табл. 102.
Задача 103 (рис. 6.12,a)
1. Выбрать типоразмер насосного агрегата, обеспечивающего подачу воды Q.
2. Графоаналитическим способом установить режим работы выбранного насоса.
3. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки и приводного двигателя.
4. Определить графоаналитическим способом параметры режимной точки, если два одинаковых насоса будут работать параллельно на общий нагнетательный трубопровод с теми же данными. Начертить схему подключения насосов. Исходные данные к задаче приведены в табл. 103.
Задача 104 (рис. 6.12,б)
1. Определить подачу насоса QН и мощность на валу N при частоте вращения рабочего колеса n = 900 мин-1.
2. Определить мощность, потребляемую насосом, при уменьшении его подачи на 25 % дросселированием задвижкой.
3. Пересчитать главные параметры насоса: подачу, напор и мощность при изменении частоты вращения рабочего колеса с n до n1 по формулам подобия. Исходные данные к задаче приведены в табл. 104.
Задачу следует решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно Q из графика характеристики насоса, приведенной на рис. 6.12,б. Задача считается решенной, если при ориентировочном значении Q, напор насоса Нн (график) и потребный напор Нпотр сети (расчет) будут равны между собой или расхождение между ними будет не более 10%.
Задача 105 (рис. 6.13)
1. Подобрать диаметры трубопроводов обоих участков сети водонасосной установки.
2. Выбрать типоразмер центробежного насоса и построить его характеристики H = ƒ1(Q) и η = ƒ2(Q) по справочным данным (Приложение 14).
3. Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.
4. Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.
5. Определить мощность приводного двигателя.
Местные потери напора в нагнетательном трубопроводе принять равными 10% от потерь на трение. Диаметры труб системы подобрать, руководствуясь Приложениями 8; 9, 10, а также оптимальными значениями скоростей: во всасывающей трубе 0,7 … 1,1 м/с; в нагнетательном трубопроводе в зависимости от материала труб по данным раздела 4 табл. 4.1. Диаметр всасывающей трубы водонасосной установки, согласно практики их эксплуатации, принять несколько большим по сравнению с диаметром нагнетательного трубопровода или равным ему. Исходные данные к задаче приведены в табл.105.
Варианты Задания 7
Цена Варианта - 100 руб (pdf) - 120 руб (word)
Задача 106 (рис. 7.7)
Задача 107 (рис. 7.8)
1. Определить расход и перепад давления в гидроцилиндре.
2. Определить диаметры трубопроводов и потери давления в них.
3. Определить давление, создаваемое насосом; его подачу и мощность на валу.
4. Определить КПД гидропривода.
Вязкость рабочей жидкости ν = 5 см2/с и плотность ρ = 900 кг/м3. Местные потери давления в гидрораспределителе и фильтре принять по 0,4 МПа. Объемный и общий КПД: гидроцилиндра 1,0 и 0,97, насоса 0,94 и 0,85 соответственно. Исходные данные к задаче приведены в табл. 107.
Задача 108 (рис. 7.9)
Примечание:
1. Разностью высотного положения насоса и гидроцилиндра пренебречь.
2. Потери напора на местные сопротивления принять k % от потерь по длине.
Задача 109 (рис. 7.10)
Требуется определить усилие F, которое создается поршнем силового цилиндра при работе культиватора, если подача насоса 𝑄 и давление на выходе р. Исходные данные к задаче приведены в табл. 109.
Примечание: потери двления на местные сопротивления принять k % от потерь по длине.
Задача 110 (рис. 7.11)
Шестеренный насос 2 обеспечивает подачу 𝑄 в силовые гидроцилиндры 5. Вязкость рабочей жидкости ν, плотность ρ. Исходные данные к задаче приведены в табл. 110.
Задача 111 (рис. 7.12)
Диаметр трубопроводов d. Плотность рабочей жидкости ρ. Потерями напора в трубопроводах системы, а также трением и утечками в гидроцилиндрах пренебречь. Исходные данные к задаче приведены в табл. 111.
Задача 112 (рис. 7.13)
1. Определить величину давления на выходе из насоса.
2. Вычислить расход жидкости через дроссель.
3. Установить скорость перемещения поршня со штоком υп при таком открытии дросселя, когда его можно рассматривать как отверстие площадью S0 с коэффициентом расхода μ. Потерями давления в трубопроводах пренебречь. Исходные данные к задаче приведены в табл. 112.
Примечание: Расход рабочей жидкости через дроссель следует находить из уравнения QДР = μ·So·√ 2F/ρ·Sn
Задача 113 (рис. 7.14)
Задача 114 (рис. 7.15)
Задача 115 (рис. 7.16)
Варианты Задания 8
Цена Варианта - 100 руб (pdf)
Задача 116
Начертить общую схему водоснабжения для сельскохозяйственного населенного пункта, где в качестве водоисточника должен быть использован мощный подземный напорный водный пласт, залегающий на глубине 45 м. Анализ воды показал её повышенную жесткость и содержание в ней железа. Рельеф местности диктует проектирование разводящей водопроводной сети с контррезервуаром. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы.
Задача 117
Начертить общую схему водоснабжения для сельскохозяйственного поселка с механическим водоподъемником, где в качестве водоисточника задействовать реку с пологими берегами, вода которой не отвечает требованиям ГОСТа. Рельеф местности диктует проектирование разводящей водопроводной сети с проходной башней. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы, наметить водовод и разводящую напорную сеть.
Задача 118
Планируется строительство животноводческого объекта, для обеспечения водой которого рекомендовано использование подземных артезианских вод, залегающих на глубине 26 м. Анализ воды показал содержание в ней сероводорода, а также сульфатных и хлористых солей кальция и магния. Рельеф местности диктует проектирование разводящей водопроводной сети с контррезервуаром. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы, наметить водовод и разводящую напорную сеть.
Задача 119
Водохозяйственными расчетами определена возможность использования озера в целях сельскохозяйственного водоснабжения. Начертить общую схему снабжения с-х объекта водой, которая подается потребителю насосной станции. Вода в озере не отвечает требованиям ГОСТа. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы. Указать водовод и разводящую напорную сеть.
Задача 120
Начертить общую схему водоснабжения для сельскохозяйственного населенного пункта, на территории которого находится поверхностный водоисточник – река с устойчивыми крутыми берегами. Воды реки пригодны для целей хозяйственно - питьевого водоснабжения только после комплексной очистки. Подача воды насосной станции потребителю регулируется водонапорной башней. Рельеф местности диктует проектирование разводящей сети с проходной башни. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы. Наметить водовод и разводящую напорную сеть.
Задача 121
Составить и начертить общую схему водоснабжения для сельскохозяйственного объекта с использованием подземных грунтовых вод, залегающих на глубине 6 м водоносным пластом небольшой мощности, предусмотрев очистку воды и её подачу к объекту потребления насосной станцией. Для регулирования режима работы системы предусматривается строительство водонапорной башни. Рельеф местности диктует проектирование разводящей сети с проходной башней. Дать обоснование по выбору всех составных элементов схемы.
Задача 122
В качестве водоисточника для сельскохозяйственного населенного пункта планируется использовать безнапорные подземные воды залегающие на глубине 19 м. По качеству вода отвечает требованиям хозяйственно - питьевого снабжения. Анализ воды, однако, показал её повышенную жесткость. Начертить общую схему водоснабжения для населенного пункта с механическим подъемом, где подача воды потребителю регулируется водонапорной башней, стоящей на проходе. Дать обоснование по выбору всех элементов схемы.
Задача 123
Начертить общую схему водоснабжения для поселка и крупного животноводческого комплекса. В качестве водоисточника служит река с пологими берегами, полностью обеспечивающая потребности в воде в течение года. Вода после забора в реке подвергается комплексной очистке и улучшению её качества путем фторирования. Регулирование режима работы системы осуществляется с помощью водонапорной башни. Дать обоснование по выбору всех элементов схемы. Наметить водовод и разводящую водопроводную сеть. Рельеф местности диктует проектирование системы водоснабжения с контррезервуаром.
Задача 124
Для водоснабжения двух поселков и животноводческого комплекса планируется использовать воды реки с крутыми берегами из слабых грунтов. Качество воды не отвечает требованиям хозяйственно - питьевого водоснабжения, в связи с чем требуется провести её комплексную очистку. Система водоснабжения планируется с механическим водоподъемом. Подача воды потребителям регулируется водонапорной башней. Рельеф местности диктует проектирование разводящей водонапорной сети с проходной башней. Начертить общую схему водоснабжения и дать обоснование по выбору всех её составных элементов.
Задача 125
Составить и начертить общую схему водоснабжения крупного животноводческого комплекса. В качестве водосточника планируется использовать подземные грунтовые воды, залегающие на глубине 8 м, водоносным пластом достаточной мощности. Для регулирования режима работы системы планируется строительство водонапорной башни. Рельеф местности диктует проектирование разводящей водонапорной сети с проходной башней. Дать обоснование по выбору всех элементов схемы и предусмотреть осветление и обеззараживание воды.