Контрольная работа на тему Контрольная работа по гидравлике

Содержание:

Задача10 2
Задача 19 4
Задача24 6
Задача 32 8
46. Что называется вязкостью? Какими параметрами характеризуется вязкость жидкости? Как зависит вязкость от температуры и давления? 9
53. По какой формуле определяется давление жидкости на на горизонтальное дно сосуда? В чем сущность «гидростатического парадокса»? 13
68. Осевые насосы: их конструктивные особенности, технические характеристики, область применения. 16
Список использованной литературы 21

Фрагмент текста работы:

Ванна прямоугольной формы заполнена водой до верхнего края. Высота ванны h = 1,3м, ширина в = 3,0(м), длина l=3,0 (м). Плотность воды принять ρ=1000кг/м3. Поверхностное давление принять равным атмосферному Р0= Ратм=0,101325 МПа. Требуется определить давление воды на дно резервуара, полную силу давления на боковую стенку, положение центра давления и построить эпюру гидростатического давления. Принять g=9,81м/с2. Показать на схеме центр давления.
Решение:
Выполним чертеж ванны в произвольном масштабе (рис.1).

Рисунок 1 – Чертеж ванны в произвольном масштабе

По основному уравнению гидростатики определим давление воды на дно
P=ρ»g» h+P_0
где: Р – давление, действующее на дно ванны, Па;
g – 9,81м/с2 – ускорение свободного падения;
Р0 – поверхностное давление, Па;
h – глубина, м.
Так как Р0 = Ратм, то гидростатическое давление на дно сосуда равно избыточному давлению, созданному весом столба жидкости
p=ρ»g» h=1000∙9.81∙1.3=12753 Па=12,8 кПа
Определим полную силу давления на боковую вертикальную стенку
F= ρ∙»g∙» h_c∙A
где h_c=h/2 глубина до центра тяжести стенки в м;
А = в · h — площадь стенки в м2.
F= 1000∙»9.81∙» 0.65∙3,9=24868Н= 24,9кН
где: А =3,0·1,3=3,9 м2,
h=1,3/2=0,65м
Строим эпюру гидростатического давления на рисунке 1.
Для этого определим избыточное давление, обусловленное весом столба жидкости на поверхности.
h=0; P=ρ»g» h=1000∙9.81∙0=0
на дне
h=1,3; P=ρ»g» h=1000∙9.81∙1,3=12753 Па
Для воды угол наклона эпюры принято брать равным β= 45°, для более вязких плотных жидкостей — положе, менее вязких — круче. Проводим наклонную, замеряем длину участка эпюры у дна «pgh».
Затем получаем масштаб
μ=Р/|АВ| =12,8/26=0,49 кПа/мм
Зная масштаб эпюры, можем определить давление на любой глубине, замеряя эпюру гидростатического давления.
Например: Рд = /ЕД/ = 8,7 · 0,49 = 4,27 кПа.
2. Определяем положение центра давления на вертикальную стенку. Центром давления называют точку приложения равнодействующей F силы давления на стенку. Равнодействующая проходит через центр тяжести эпюры. Для прямоугольной стенки центр давления находится на расстоянии h/3 от основания:
h_д=h/3=1,3/3=0.433 м
Задача 19

Вода, протекает по водомеру Ветури, (рис. 2), состоящему из трубы диаметром D1=300мм, в которую вставлен участок трубы диаметром D2=250мм. Пренебрегая сопротивлениями h_w=0, определить расход воды и скорость воды в трубе диаметром D2. Показания пьезометров П1 = 0,45м, П2=0,2м.

Рисунок 2 – Схема водомера Ветури

Решение:
1. Вычерчиваем схему водомера Вентури.
2. Составляем уравнение неразрывности потока для сечения 1 и 2.
V_1∙A_1=V_2∙A_2 или V_1∙(π∙D_1^2)/4=V_2∙(π∙D_2^2)/4
Сократив на π/4, имеем
V_1∙D_1^2=V_2∙D_2^2, выразим V_1
V_1=V_2∙(D_2/D_1 )^2
Составим уравнение Бернулли.
Z_1+P_1/ρ»g» +(V_1^2)/2″g» =Z_2+P_2/ρ»g» +(V_2^2)/2″g»
(Z_1+P_1/ρ»g» )-(Z_2+P_2/ρ»g» )+(V_1^2)/2″g» =(V_2^2)/2″g»

Зная что, (Z_1+P_1/ρ»g» )-(Z_2+P_2/ρ»g» )=h , получим
h+(V_1^2)/2″g» =(V_2^2)/2″g» , h=(V_2^2-V_1^2)/2″g»
Поставим выражение (2) в выражение (3)
h=(V_2^2-V_2^2 (D_2/D_1 )^4)/2″g»
откуда
V_2=√(2″gh» /(1-(D_2/D_1 )^4 ))
расход воды будет равен
Q=A_2∙V_2=(π∙D_2^2)/4∙V_2
h=П_1-П_2=0,45-0,2=0,25 м — разность показаний пьезометров
Определим скорость
V_2=√((2∙»9,81∙0,25″ )/(1-(0,25/0,3)^4 ))=3,08 м/с

Расход воды
Q=(3,14∙〖0,25〗^2)/4∙3,08=0,15 м^3/с

Содержание:

Задача 1 2
Задача 15 4
Задача 25 6
Задача 31 8
47. В чем состоит отличие идеальных, реальных и аномальных жидкостей? 9
54. Что называется полем скоростей и полем давлений? Дать определение и привести примеры основных видов движения жидкости: установившегося и неустановившегося, равномерного и неравномерного, напорного и безнапорного. 12
69. Основные типы гидравлических турбин и области их применения. Что называют рабочим процессом турбины? 15
Список использованной литературы 18

Заключение:

Таким образом, действие потока на лопасти рабочего колеса складывается из реактивного воздействия, возникающего из-за увеличения относительной скорости, и активного давления, возникающего из-за изменения направления потока.
Схема реактивной гидравлической турбины представлена на рис. 6.

а — рабочее колесо; б — направляющий аппарат
Рисунок 6 – Схема реактивной гидравлической турбины
Большинство используемых гидротурбин — реактивные, из активных широкое распространение получили только ковшовые турбины, использующиеся в специфических условиях — при очень высоких напорах.
Еще один классифицирующий признак гидротурбин — ориентация их вала. Широкое применение получили турбины, как с вертикальным, так и с горизонтальным положением вала. По ряду причин технического и экономического характера, горизонтальное расположение вала применяется в первую очередь на малых ГЭС.
Кроме того, все турбины условно делятся на низко-, средне- и высоко — напорные. Также турбины подразделяются на малые, средние и крупные.
Под рабочим процессом турбины обычно понимают совокупность гидравлических явлений, происходящих в ее проточной части при передаче энергии от потока воды к валу турбины.

Фрагмент текста работы:

Ванна прямоугольной формы заполнена водой до верхнего края. Высота ванны h =1,6 м, ширина в = 2,1 (м), длина l=2,1 (м). Плотность воды принять ρ=1000кг/м3. Поверхностное давление принять равным атмосферному Р0= Ратм=0,101325 МПа. Требуется определить давление воды на дно резервуара, полную силу давления на боковую стенку, положение центра давления и построить эпюру гидростатического давления. Принять g=9,81м/с2. Показать на схеме центр давления.
Решение:
Выполним чертеж ванны в произвольном масштабе (рис.1).

Рисунок 1 – Чертеж ванны в произвольном масштабе

По основному уравнению гидростатики определим давление воды на дно
P=ρ»g» h+P_0
где: Р – давление, действующее на дно ванны, Па;
g – 9,81м/с2 – ускорение свободного падения;
Р0 – поверхностное давление, Па;
h – глубина, м.
Так как Р0 = Ратм, то гидростатическое давление на дно сосуда равно избыточному давлению, созданному весом столба жидкости
p=ρ»g» h=1000∙9.81∙1.6=15696 Па=15,7 кПа
Определим полную силу давления на боковую вертикальную стенку
F= ρ∙»g∙» h_c∙A
где h_c=h/2 глубина до центра тяжести стенки в м;
А = в · h — площадь стенки в м2.
F= 1000∙»9.81∙» 0.8∙3,36=26369,3Н= 26,3кН
где: А =2,1·1,6=3,36 м2,
h=1,6/2=0,8м
Строим эпюру гидростатического давления на рисунке 1.
Для этого определим избыточное давление, обусловленное весом столба жидкости на поверхности.
h=0; P=ρ»g» h=1000∙9.81∙0=0
на дне
h=1,6; P=ρ»g» h=1000∙9.81∙1,6=15696 Па
Для воды угол наклона эпюры принято брать равным β= 45°, для более вязких плотных жидкостей — положе, менее вязких — круче. Проводим наклонную, замеряем длину участка эпюры у дна «pgh».
Затем получаем масштаб
μ=Р/|АВ| =15,7/32=0,49 кПа/мм
Зная масштаб эпюры, можем определить давление на любой глубине, замеряя эпюру гидростатического давления.
Например: Рд = /ЕД/ = 10,7 · 0,49 = 5,25 кПа.
2. Определяем положение центра давления на вертикальную стенку. Центром давления называют точку приложения равнодействующей F силы давления на стенку. Равнодействующая проходит через центр тяжести эпюры. Для прямоугольной стенки центр давления находится на расстоянии h/3 от основания:
h_д=h/3=1,6/3=0.533 м
Задача 15

Вода, протекает по водомеру Ветури, (рис. 2), состоящему из трубы диаметром D1=300мм, в которую вставлен участок трубы диаметром D2=200мм. Пренебрегая сопротивлениями h_w=0, определить расход воды и скорость воды в трубе диаметром D2. Показания пьезометров П1 = 0,45м, П2=0,2м.

Рисунок 2 – Схема водомера Ветури
Решение:
1. Вычерчиваем схему водомера Вентури.
2. Составляем уравнение неразрывности потока для сечения 1 и 2.
V_1∙A_1=V_2∙A_2 или V_1∙(π∙D_1^2)/4=V_2∙(π∙D_2^2)/4
Сократив на π/4, имеем
V_1∙D_1^2=V_2∙D_2^2, выразим V_1
V_1=V_2∙(D_2/D_1 )^2
Составим уравнение Бернулли.
Z_1+P_1/ρ»g» +(V_1^2)/2″g» =Z_2+P_2/ρ»g» +(V_2^2)/2″g»
(Z_1+P_1/ρ»g» )-(Z_2+P_2/ρ»g» )+(V_1^2)/2″g» =(V_2^2)/2″g»

Зная что, (Z_1+P_1/ρ»g» )-(Z_2+P_2/ρ»g» )=h , получим
h+(V_1^2)/2″g» =(V_2^2)/2″g» , h=(V_2^2-V_1^2)/2″g»
Поставим выражение (2) в выражение (3)
h=(V_2^2-V_2^2 (D_2/D_1 )^4)/2″g»
откуда
V_2=√(2″gh» /(1-(D_2/D_1 )^4 ))
расход воды будет равен
Q=A_2∙V_2=(π∙D_2^2)/4∙V_2
h=П_1-П_2=0,45-0,2=0,25 м — разность показаний пьезометров
Определим скорость
V_2=√((2∙»9,81∙0,25″ )/(1-(0,2/0,3)^4 ))=2,47 м/с

Расход воды
Q=(3,14∙〖0,2〗^2)/4∙2,47=0,08 м^3/с