Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Міністерство освіти і науки України
Луцький національний технічний університет
Технічна механіка рідини і газу
Методичні вказівки до виконання самостійної роботи для студентів, що навчаються за напрямом 6.060101 “Будівництво”
денної та заочної форм навчання
Редакційно-видавничий відділ
Луцького національного технічного університету
Луцьк 2008
УДК 330.007(07)
ББК 65.050
Ш25
Технічна механіка рідини і газу
Методичні вказівки до виконання самостійної роботи для студентів, що навчаються за напрямом 6.060101 “Будівництво” денної та заочної форми навчання / Клімук О. В.- Луцьк: РВВ ЛНТУ, 2008. - 40с.
Укладач: Клімук О.В.
Смаль М.В
Рецензент: Синій С.В.
Відповідальний за випуск: Шостак А.В.
Затверджено науково-методичною радою ЛНТУ, протокол № __ від __________2008 року.
Рекомендовано до друку методичною радою ІРБ, протокол № __ від _________ 2008 року.
Розглянуто методичною радою кафедри МБГ, протокол № __ від _________ 2008 року
© Клімук О.В.
ЗМІСТ
|
1. Загальні вказівки до методики самостійної роботи |
4 |
|
1.1. Робота з літературою за тематикою курсу |
4 |
|
1.2. Планування самостійної роботи студентів |
6 |
|
1.3. Питання для самостійної роботи |
8 |
|
2. Виконання самостійних завдань |
11 |
|
2.1. Завдання для самостійної роботи |
12 |
|
2.2. Умови до задач |
15 |
|
Література |
33 |
1. Загальні вказівки до методики самостійної
роботи
Програмою курсу "Теоретична механіка рідини і газу" передбачається такий контроль якості самостійного засвоєння студентом теоретичних положень як вміння розв'язування самостійних завдань. У такому випадку практичними завданнями для закріплення теорії є задачі.
До розв'язування задач слід приступати лише після засвоєння теоретичного матеріалу за результатами аудиторних занять (лекцій та практичних занять), а також такою важливою формою самостійної роботи, як опрацювання питань для самостійної роботи (пункт 1.2 змісту).
Таким чином, маючи знання з усього курсу, рівень яких можна оцінити питаннями для самоперевірки (пункт 1.2 змісту), слід приступати до самостійного розв'язування задач контрольної роботи (пункт 2 змісту).
Програмою курсу "Технічна механіка рідини і газу" передбачено розгляд таких основних тем:
Для їх самостійного вивчення запропоновано використовувати літературні джерела, що наведені у списку рекомендованої літератури.
Узагальнений короткий огляд важливих питань за цими темами здійснюється студентами під час аудиторних занять, зокрема, на лекціях розглядаються такі питання, наведені нижче.
Тема 1: Статика рідин
Основні властивості рідин та газів. Гідростатичний тиск. Властивості тиску. Основне рівняння гідростатики. Закон Паскаля. Епюри тиску.
Тема 2: Основи кінематики і динаміки рідин. Гідравлічні опори
Види руху рідини. Рівняння нерозривності потоку. Рівняння Бернулі, геометричне та енергетичне трактування. Гідравлічний, п’єзометричний, геометричний похили. Принцип Вентурі, основне рівняння рівномірного руху. Втрати напору за довжиною в трубах. Режими руху рідини. Число Рейнольда. Місцеві втрати напору. Основні явища при обтіканні тіл потоком. Обтічне тіло та лобовий опір, переріз Міделя. Падіння тіла в рідині, швидкість витікання.
Тема 3: Розрахунок трубопроводів. Витікання рідини з отворів
Класифікація трубопроводів. Розрахунок напірних трубопроводів. Розрахунок безнапірних трубопроводів і каналів. Формула Шезі. Розрахунок трубопроводів із шляховою витратою рідини. Гідроудар. Формула Жуковського. Заходи запобігання гідроудару. Гідротаран. Класифікація отворів, стінок, насадок. Витікання рідини при постійному та змінному напорах. Коефіцієнти стиску, швидкості, витрати отвору. Витікання через водозлив.
Тема 4: Основи технічної термодинаміки та теплообміну
Розчинність газів у рідинах. Кипіння. I-d діаграма вологого повітря. Кавітація. Визначення тепловологісного режиму огороджувальних конструкцій будівель. Водяна пара і вологе повітря. Елементи теорії теплообміну. Теплотехнічний розрахунок огороджувальних конструкцій будинку. Теплообмінні апарати.
1.2 Планування самостійної роботи студентів
Планування самостійної (позааудиторної) роботи студентів за цими темами включає детальніше вивчення питань, що лише побіжно розглянуті, наприклад, у лекційному курсі (пункт 1.2 змісту), але потрібні для отримання достатнього рівня знань та вмінь, які вимагаються програмою курсу " Технічна механіка рідини і газу ". Робота над цими питаннями дозволить краще засвоїти опрацьований матеріал, закріпити такі навики самонавчання як робота з літературними джерелами та самоорганізація, що, у свою чергу, позитивно впливає на формування майбутнього фахівця-будівельника.
Отже, обов'язковою умовою засвоєння теоретичного матеріалу є вміння працювати самостійно з літературними джерелами. Це дозволяє студентові не лише краще засвоїти лекційну начитку, але й глибше розібратись у питаннях, розглянутих на лекціях побіжно або тих, що передбачені для повністю самостійного доопрацювання студентом. Особливо важливо провести огляд літератури при вирішенні конкретних задач, щоб на прикладі задач-аналогів мати уяву про порядок розв'язування та про орієнтовні значення шуканих параметрів чи характеристик.
Теоретичний курс слід проробляти послідовно, уважно вивчати виведення формул. Особливу увагу слід звернути при цьому на закони технічної механіки рідин і газів, що використовуються при виведенні цих формул, та принципи їх практичного застосування в інженерних розрахунках, бо вони обмежують застосування отриманих закономірностей (у реальних задачах потрібно враховувати поправки на перехід від ідеалізованих умов до суто практичних, конкретно заданих чи існуючих, умов).
Робота над підручником обов'язково повинна супроводжу ватись розв'язуванням задач з розділу курсу, що вивчається.
Приклади розв'язування задач достатньо детально наведено у рекомендованих підручниках. Ці приклади (зразки) проектних розрахунків студент повинен детально проаналізувати, оскільки розв'язування задач контрольної роботи виконується за аналогією до них.
Задачі слід розв'язувати самостійно. Під час розв'язування задач краще засвоюється та закріплюється теоретичний матеріал, з’ясовується суть явищ та процесів.
Теоретичний матеріал та практичні задачі слід засвоювати за списком рекомендованої літератури. Даний список за бажанням студента, звичайно, можна розширити іншими виданнями, що стосуються тематики курсу, якщо вони, на думку студента, доступніше та цікавіше, інформативніше подають основи чи окремі питання курсу. При отриманні заліку студент повинен знати основи теоретичного курсу.
Для оцінки рівня засвоєння матеріалу слід відповісти на наведені нижче (пункт 1.3 змісту) питання.
1.3. Питання для самостійної роботи
На самостійне опрацювання виносяться наведені нижче питання за темами курсу "Технічна механіка рідини і газу". При їх вивченні особливу увагу треба звернути на основні поняття та визначення, що відзначені для кожного питання. До переліку рекомендованої літератури віднесено джерела, що охоплюють основні поняття та визначення, однак бажано, щоб студент додатково ознайомився з технічними новинками, які відображаються у спеціалізованих періодичних виданнях.
Перелік теоретичних питань для виконання самостійної роботи
2. Виконання самостійних завдань
При отриманні заліку студент повинен захистити виконану роботу, тобто продемонструвати свої знання з теоретичних питань та вміння розв’язувати задачі. До розв'язування задач слід приступати лише після вивчення відповідного розділу курсу. Тільки свідоме, не „механічне", розв'язування задач є корисним та допомагає засвоєнню знань.
При виконанні контрольних задач потрібно дотримуватись таких умов:
а) записати умову задачі та вихідні дані;
б) розв'язування задачі супроводжувати:
- розрахунковою схемою (рисунком, графіком, кресленням);
- коротким пояснювальним текстом, в якому вказати яка величина та за якою формулою визначається, які величини підставляються у формулу та звідки вони взяті (з умови задачі, з довідкової літератури чи були визначені раніше тощо);
- таблицями зведених даних проектного розрахунку;
в) усі розрахунки виконуються в одиницях фізичних величин Міжнародної системи SI. Перевідна таблиця з інших систем наведена в додатку 3;
г) проставляти розмірності величин.
В умовах задач не завжди вказуються усі цифрові значення параметрів, потрібних для розв'язування (наприклад, може бути не вказана густина, коефіцієнт в'язкості чи інший параметр). Тоді невідомі параметри вибираються з таблиць додатків або з довідників, з нормативної літератури. У цьому випадку слід вказувати літературне джерело, з якого взято значення чи формулу для визначення параметра.
Після розв'язку задачі слід дати короткий аналіз отриманих даних та зробити висновки.
Завжди, якщо це можливо, слід контролювати хід розв'язку перевіркою та оцінювати достовірність отриманих числових даних.
2.2. Завдання для самостійної роботи
Номери та вихідні дані задач вибираються за шифром згідно з наведеними нижче вимогами.
Завдання. Вихідні дані, видаються викладачем. Решта показників, характеристик знаходяться за додатками, нормативною, довідковою та ін. літературою (див. список рекомендованої літератури). Шифр - останні дві цифри залікової книжки.
Задачі. Вибираються за таблицею 1 (див. нижче) згідно шифру.
Таблиця 1
|
Перед- остання цифра шифру |
Остання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
0 |
1 55 №1 №5 №9 №12 №15 №23 |
2 54 №2 №6 №13 №16 №21 №24 |
3 53 №3 №7 №10 №12 №17 №25 |
4 52 №4 №8 №11 №13 №18 №21 |
5 51 №1 №6 №10 №14 №19 №24 |
6 50 №2 №5 №9 №20 №22 №25 |
7 49 №1 №5 №14 №20 №22 №25 |
8 48 №2 №6 №11 №13 №18 №21 |
9 47 №3 №7 №10 №12 №17 №22 |
10 46 №4 №8 №9 №14 №15 №23 |
|
1 |
11 45 №1 №5 №10 №13 №17 №21 |
12 44 №2 №6 №10 №12 №15 №23 |
13 43 №3 №7 №9 №14 №21 №25 |
14 42 №4 №8 №11 №18 №22 №24 |
15 41 №1 №5 №9 №16 №22 №24 |
16 40 №2 №6 №11 №15 №23 №25 |
17 39 №3 №7 №10 №17 №21 №24 |
18 38 №4 №8 №9 №19 №23 №25 |
19 37 №1 №5 №9 №12 №20 №24 |
20 36 №2 №6 №10 №14 №17 №22 |
|
2 |
21 35 №3 №7 №9 №12 №15 №21 |
22 34 №4 №8 №10 №13 №16 №22 |
23 33 №1 №5 №11 №14 №17 №23 №23 |
24 32 №2 №6 №9 №12 №18 №24 |
25 31 №3 №7 №10 №13 №19 №25 |
26 30 №4 №8 №11 №14 №20 №21 |
27 29 №1 №5 №9 №12 №15 №22 |
28 28 №2 №6 №10 №13 №16 №23 |
29 27 №3 №7 №11 №14 №17 №24 |
30 26 №4 №8 №9 №12 №18 №25 |
|
3 |
31 25 №1 №5 №10 №13 №19 №21 |
32 24 №2 №6 №11 №14 №20 №22 |
33 23 №3 №7 №9 №12 №15 №23 |
34 22 №4 №8 №10 №13 №16 №24 |
35 21 №1 №5 №11 №14 №17 №25 |
36 20 №2 №6 №9 №12 №18 №21 |
37 19 №3 №7 №10 №13 №19 №22 |
38 18 №4 №8 №11 №14 №20 №23 |
39 17 №1 №5 №9 №12 №15 №24 |
40 16 №2 №6 №10 №13 №16 №25 |
|
4 |
41 15 №3 №7 №11 №14 №17 №21 |
42 14 №4 №8 №9 №12 №18 №22 |
43 13 №1 №5 №10 №13 №19 №23 |
44 12 №2 №6 №11 №14 №20 №24 |
45 11 №3 №7 №9 №12 №15 №25 |
46 10 №4 №8 №10 №13 №16 №21 |
47 9 №1 №5 №11 №14 №17 №22 |
48 8 №2 №6 №9 №12 №18 №23 |
49 7 №3 №7 №10 №13 №19 №24 |
50 6 №4 №8 №11 №14 №20 №25 |
Продовження таблиці 1
|
Перед- остання цифра шифру |
Остання цифра шифру |
|||||||||
|
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
|
5 |
1 55 №1 №5 №9 №12 №15 №23 |
2 54 №2 №6 №13 №16 №21 №24 |
3 53 №3 №7 №10 №12 №17 №25 |
4 52 №4 №8 №11 №13 №18 №21 |
5 51 №1 №6 №10 №14 №19 №24 |
1 45 №2 №5 №9 №20 №22 №25 |
2 44 №1 №5 №14 №20 №22 №25 |
3 43 №2 №6 №11 №13 №18 №21 |
4 42 №3 №7 №10 №12 №17 №22 |
5 55 №4 №8 №9 №14 №15 №23 |
|
6 |
6 40 №1 №5 №10 №13 №17 №21 |
7 39 №2 №6 №10 №12 №15 №23 |
8 38 №3 №7 №9 №14 №21 №25 |
9 37 №4 №8 №11 №18 №22 №24 |
10 36 №1 №5 №9 №16 №22 №24 |
11 35 №2 №6 №11 №15 №23 №25 |
12 34 №3 №7 №10 №17 №21 №24 |
13 33 №4 №8 №9 №19 №23 №25 |
14 32 №1 №5 №9 №12 №20 №24 |
15 31 №2 №6 №10 №14 №17 №22 |
|
7 |
16 30 №3 №7 №9 №12 №15 №21 |
17 29 №4 №8 №10 №13 №16 №22 |
18 28 №1 №5 №11 №14 №17 №23 |
19 27 №2 №6 №9 №12 №18 №24 |
20 26 №3 №7 №10 №13 №19 №25 |
21 25 №4 №8 №11 №14 №20 №21 |
22 24 №1 №5 №9 №12 №15 №22 |
23 28 №2 №6 №10 №13 №16 №23 |
24 22 №3 №7 №11 №14 №17 №24 |
25 31 №4 №8 №9 №12 №18 №25 |
|
8 |
26 20 №1 №5 №10 №13 №19 №21 |
27 19 №2 №6 №11 №14 №20 №22 |
28 18 №3 №7 №9 №12 №15 №23 |
29 17 №4 №8 №10 №13 №16 №24 |
30 16 №1 №5 №11 №14 №17 №25 |
31 15 №2 №6 №9 №12 №18 №21 |
32 14 №3 №7 №10 №13 №19 №22 |
13 33 №4 №8 №11 №14 №20 №23 |
34 12 №1 №5 №9 №12 №15 №24 |
35 11 №2 №6 №10 №13 №16 №25 |
|
9 |
36 10 №3 №7 №11 №14 №17 №21 |
37 9 №4 №8 №9 №12 №18 №22 |
38 8 №1 №5 №10 №13 №19 №23 |
39 7 №2 №6 №11 №14 №20 №24 |
40 6 №3 №7 №9 №12 №15 №25 |
41 5 №4 №8 №10 №13 №16 №21 |
42 2 №1 №5 №11 №14 №17 №22 |
43 3 №2 №6 №9 №12 №18 №23 |
44 2 №3 №7 №10 №13 №19 №24 |
45 1 №4 №8 №11 №14 №20 №25 |
2.3. Умови до задач
Задача 1
Визначте об’ємний модуль пружності рідини, якщо під дією вантажу масою М поршень (рис. 1) опустився на Δh. Початкова висота положення поршня (без навантаження) H, діаметр поршня d та резервуара D. Висота резервуара h. Вагу поршня і пружність стінок резервуара до уваги не брати. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 2.
Рис. 1
Задача 2
В’язкість рідини визначають на ротаційному віскозиметрі (рис.2) замірюванням моменту тертя на внутрішньому циліндрі діаметром D1. Діаметр зовнішнього циліндра D2, його довжина L. При частоті обертання внутрішнього циліндра n момент тертя в сальнику і підшипниках Мт. Визначте в’язкість залитої в кільцевий простір рідини, вважаючи, що швидкість змінюється за лінійним законом. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 2.
Рис. 2
Задача 3
З метою перевірки герметичності підземного трубопроводу довжиною L і діаметром D ручним поршневим насосом накачують у нього воду до надлишкового тиску pнад. Вважаючи трубопровід абсолютно жорстким, обчисліть надлишковий об’єм води, який потрібно подати в трубопровід. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 2.
Задача 4
Визначте об’єм води, який треба додатково подати в трубопровід діаметром D і довжиною L, щоб підвищити тиск до p. Трубопровід підготовлений до гідравлічних випробувань і заповнений водою при атмосферному тиску. Деформацію трубопроводу до уваги не брати. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 2.
Таблиця 2
|
№ зада-чі |
Величи- на та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
||
|
1 |
М, кг |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
|
H, м |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
2,5 |
2,6 |
2,7 |
2,8 |
2,9 |
|
|
H, м |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,2 |
|
|
d, мм |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
|
|
D, мм |
250 |
270 |
290 |
310 |
330 |
350 |
370 |
390 |
410 |
430 |
|
|
Δh, мм |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
|
|
2 |
D1, мм |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
|
D2,мм |
120 |
110 |
130 |
150 |
170 |
170 |
200 |
190 |
180 |
200 |
|
|
L, мм |
200 |
250 |
300 |
350 |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
|
|
Мт, Нм |
0,055 |
0,06 |
0,065 |
0,07 |
0,075 |
0,08 |
0,085 |
0,09 |
0,095 |
1 |
|
|
n, хв..-1 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
95 |
100 |
105 |
110 |
|
|
3 |
L, км |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,2 |
|
D, мм |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
|
|
pнад., МПа |
1,5 |
2 |
2,5 |
3 |
3,5 |
4 |
4,5 |
5 |
5,5 |
6 |
|
|
4 |
L,к м |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,15 |
1,2 |
1,25 |
1,3 |
1,36 |
1,4 |
|
D, мм |
400 |
450 |
500 |
550 |
600 |
650 |
700 |
750 |
800 |
850 |
|
|
P, МПа |
1,5 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
2 |
2,1 |
2,2 |
2,3 |
2,4 |
Задача 5
Визначити вакуум у резервуарі (рис. 3) при атмосферному тиску pа, якщо задані h1, h2, h3. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 3.
Рис. 3
Задача 6
У резервуарі (рис. 4) , що розділений на дві частини перегородкою з отвором у нижній частині, перебуває рідина з температурою t1 і t2. Визначити різницю рівнів Δh, за яких не відбуватиметься перетікання рідини поміж секціями, якщо відомі h та a. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 3.
Рис. 4
Задача 7
В U - подібну трубку залито три рідини – воду, ртуть і бензин. Рівні ницих рідин показані на рисунку. Визначте положення меж розділу z1 та z2, а також положення вільних поверхонь z0 і z3 відносно певної площини порівняння.
Рис. 5
Задача 8
Обчисліть різницю тисків у резервуарах А і В, заповнених рідиною. Різниця рівнів ртуті і диференційному манометрі h.
Рис. 6
Таблиця 3
|
№ зада-чі |
Величина та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
5 |
h1,мм |
200 |
220 |
240 |
230 |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |
|
h2,мм |
250 |
260 |
270 |
250 |
290 |
280 |
300 |
310 |
320 |
340 |
|
|
h3,мм |
270 |
280 |
290 |
300 |
310 |
315 |
320 |
325 |
340 |
350 |
|
|
6 |
t,°C |
15 |
14 |
20 |
25 |
22 |
23 |
30 |
28 |
18 |
21 |
|
t,°C |
65 |
54 |
70 |
75 |
68 |
76 |
75 |
68 |
63 |
76 |
|
|
h,м |
2 |
1,8 |
2,2 |
1,8 |
2 |
1,9 |
2,2 |
1,8 |
1,7 |
1,9 |
|
|
а, м |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,4 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
|
|
7 |
Назва рідини 1 |
вода |
ртуть |
гас |
ртуть |
вода |
гліце-рин |
гліце-рин |
ртуть |
нас |
вода |
|
Назва рідини 2 |
ртуть |
нафта |
вода |
бен-зин |
гас |
вода |
бензин |
гас |
вода |
диз. пали-во |
|
|
Назва рідини 3 |
бен-зин |
вода |
ртуть |
вода |
гліце-рин |
ртуть |
вода |
вода |
ртуть |
ртуть |
|
|
z0 - z1, м. |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,55 |
0,6 |
|
|
z3 - z2, м. |
0,6 |
0,2 |
0,55 |
0,45 |
0,4 |
0,15 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,5 |
|
|
z1 + z2, м. |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,4 |
1,5 |
|
|
8 |
Назва рідини 1 |
вода |
ртуть |
гас |
ртуть |
вода |
гліце-рин |
гліце-рин |
ртуть |
нас |
вода |
|
Назва рідини 2 |
ртуть |
нафта |
вода |
бен-зин |
гас |
вода |
бензин |
гас |
вода |
диз. паливо |
|
|
h, мм |
30 |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
Задача 9
Закритий резервуар (рис. 5)заповнений водою, температура якої 20˚С. У вертикальній стінці резервуара є прямокутний отвір (D×B), закритий напівциліндричною кришкою. Вона може повернутись навколо горизонтальної осі А. Мановакумметр МВ показує манометричний тиск pман або вакуум pвак. Глибина палива над кришкою становить H. Визначити зусилля F,яке необхідно прикласти до нижньої частини кришки, щоб вона не відкривалась. Силою ваги кришки знехтувати. На схемі показати вектори діючих сил. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 4.
Рис. 7
Задача 10
Визначити величину та напрям сили тиску води F на затвор (рис. 6), ширина якого b, якщо радіус заокруглення затвору R і глибина до нього h1 та після нього h2. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 4.
Рис. 8
Задача 11
Для регулювання рівня води в напірному резервуарі (рис. 7) встановлений затвор, що обертається, який має відкривати квадратний отвір у вертикальній стінці розмірами a×a при заданій глибині H. Визначити глибину занурення шарніра та силу тиску води на затвор, якщо манометричний тиск на вільній поверхні води в резервуарі pман. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 4.
Рис. 9
Таблиця 4
|
№ зада-чі |
Величи- на та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
9 |
Pм, кПа |
11,4 |
0 |
- |
4,68 |
- |
7,66 |
- |
0 |
13,2 |
- |
|
Pв, кПа |
- |
- |
2,85 |
- |
3,42 |
- |
8,45 |
- |
- |
4,26 |
|
|
D, м |
0,94 |
1,4 |
0,86 |
0,90 |
1,10 |
0,68 |
0,82 |
1,20 |
1,00 |
0,96 |
|
|
b, м |
1,70 |
2,65 |
1,42 |
1,67 |
1,75 |
1,10 |
1,45 |
2,30 |
1,80 |
1,63 |
|
|
H, м |
0,96 |
1,65 |
0,76 |
0,52 |
6 |
1,15 |
1,50 |
0,85 |
0,65 |
0,93 |
|
|
10 |
R, м |
2,2 |
2 |
2,5 |
3 |
2,5 |
2 |
3 |
2,8 |
2,4 |
2,2 |
|
B,м |
3 |
3 |
4 |
3,5 |
3 |
3,5 |
4 |
5 |
4,5 |
3,8 |
|
|
h1, м |
1,6 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,2 |
2 |
2 |
2 |
2,2 |
1,8 |
|
|
h2, м |
0,8 |
0,9 |
1,4 |
1,4 |
1,6 |
1,5 |
0,8 |
1 |
1,4 |
1,2 |
|
|
11 |
а, м |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
0,65 |
0,55 |
0,8 |
|
H, м |
1,5 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
1,6 |
1,8 |
1,7 |
1,8 |
2 |
2,2 |
|
|
pман, кПа |
12 |
14 |
13 |
12 |
14 |
16 |
14 |
12 |
14 |
15 |
ТЕМА 4: Основи кінематики та динаміки рідин
Задача 12
Горизонтальна труба (рис. 8) діаметром d1 звужується до діаметра d2 і далі розширюється до початкового діаметра. Визначити витрату води при показах п’єзометрів до звуження h1 і у звуженому місці h2. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 5.
Рис.10
Задача 13
З відкритого бака (рис. 9) витікає вода по трубах діаметром d1 і d2 і через насадок діаметром d3 виходить в атмосферу. Висота рівня води над віссю труби H. Визначте швидкість витікання та витрату для випадку, якщо рухається нев’язка рідина. Як зміниться витрата, якщо сумарні втрати напору в системі Σh. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 5.
Рис. 11
Таблиця 5
|
№ зада-чі |
Величи- на та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
12 |
d1, мм |
100 |
120 |
110 |
130 |
140 |
150 |
140 |
130 |
140 |
100 |
|
d2, мм |
40 |
50 |
60 |
65 |
70 |
60 |
65 |
70 |
65 |
50 |
|
|
h1, м |
1,6 |
1,85 |
1,54 |
1,66 |
1,5 |
1,85 |
1,9 |
1,85 |
1,9 |
1,8 |
|
|
h2, м |
0,8 |
0,3 |
0,4 |
0,42 |
0,35 |
0,45 |
0,54 |
0,56 |
0,35 |
0,5 |
|
|
13 |
d1, мм |
100 |
70 |
65 |
120 |
110 |
130 |
100 |
80 |
90 |
120 |
|
d2, мм |
200 |
108 |
140 |
160 |
200 |
180 |
160 |
150 |
140 |
160 |
|
|
d2, мм |
55 |
42 |
50 |
50 |
50 |
40 |
40 |
50 |
32 |
50 |
|
|
H,м Σh |
2,4 |
1,9 |
1,6 |
1,8 |
2,3 |
2,6 |
2,75 |
1,85 |
1,8 |
1,95 |
Задача 14
З напірного бака (рис. 10) витікає рідина по трубі діаметром d1 і відтак виходить в атмосферу через насадок діаметром d2. Надлишковий тиск у баці p0, висота рівня води над віссю труби H, Не зважаючи на втрати енергії, обчисліть швидкість руху рідини в трубопроводі й на виході з насадка. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 6.
Рис. 12
Таблиця 6
|
Остання цифра шифру |
d1, мм |
d2, мм |
Рідина |
Перед-остання цифра шифру |
p0,кПа |
H,м |
|
0 |
24 |
12 |
вода |
0 |
120 |
1,2 |
|
1 |
22 |
14 |
нафта |
1 |
140 |
1,3 |
|
2 |
28 |
16 |
вода |
2 |
160 |
1,35 |
|
3 |
30 |
15 |
бензин |
3 |
145 |
1,5 |
|
4 |
22 |
12 |
дизельне паливо |
4 |
160 |
1,45 |
|
5 |
20 |
10 |
вода |
5 |
150 |
1,55 |
|
6 |
25 |
15 |
гас |
6 |
145 |
1,4 |
|
7 |
21 |
11 |
вода |
7 |
115 |
1,6 |
|
8 |
30 |
14 |
бензин |
8 |
110 |
1,25 |
|
9 |
35 |
17 |
нафта |
9 |
100 |
1,4 |
ТЕМА 5: Гідравлічні опори і втрати напору при русі рідини
Задача 15
По трубопроводу діаметром d і довжиною l пропускають воду в кількості Q при різниці тисків Δpl і температурі t,°C. Обчисліть еквівалентну шорсткість трубопроводу Δe. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 7.
Таблиця 7
|
Остання цифра шифру |
d, мм |
l, м |
Q, л/с |
Передостання цифра шифру |
Δpl, кПа |
t,°C |
|
0 |
110 |
200 |
8 |
0 |
120 |
5 |
|
1 |
120 |
250 |
7,5 |
1 |
140 |
10 |
|
2 |
95 |
300 |
8,2 |
2 |
160 |
15 |
Продовження таблиці 7
|
3 |
75 |
350 |
6,8 |
3 |
145 |
20 |
|
4 |
130 |
400 |
11 |
4 |
160 |
40 |
|
5 |
100 |
420 |
10,5 |
5 |
150 |
45 |
|
6 |
135 |
450 |
8,5 |
6 |
145 |
60 |
|
7 |
120 |
500 |
9 |
7 |
115 |
20 |
|
8 |
100 |
520 |
10 |
8 |
110 |
40 |
|
9 |
140 |
550 |
12 |
9 |
100 |
15 |
Задача 16
Рідина при температурі t,°C тече по трубі діаметром d при витраті Q. Визначити втрати напору і тиску на ділянці довжиною l. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 8.
Таблиця 8
|
Величина та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
d, мм |
12 |
20 |
22 |
18 |
14 |
15 |
24 |
28 |
30 |
25 |
|
Q, л/с |
0,5 |
0,6 |
0,35 |
0,9 |
0,42 |
0,55 |
0,45 |
0,54 |
0,8 |
0,65 |
|
Рідина |
вода |
нафта |
вода |
мазут |
вода |
вода |
мазут |
вода |
вода |
вода |
|
t,°C |
5 |
15 |
10 |
15 |
15 |
20 |
20 |
40 |
45 |
60 |
Задача 17
Розрахувати втрати напору по довжині труби квадратного перерізу (a×a) при середній швидкості руху води V. Довжина труби l. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 9.
Таблиця 9
|
Величина та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
|
Vм/с |
8 |
9 |
7,8 |
8,6 |
9,2 |
10,3 |
9,5 |
10,8 |
9,6 |
8,6 |
|
l, м |
120 |
100 |
120 |
130 |
135 |
140 |
145 |
125 |
145 |
150 |
|
a×a,мм |
150 |
145 |
165 |
175 |
135 |
125 |
115 |
135 |
125 |
175 |
Задача 18
У трубопроводі діаметром d і довжиною l тече вода зі швидкістю V. Температура води t,°C. На трубопроводі є два повороти під кутом і пробковий кран. Обчисліть сумарні втрати тиску. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 10.
Таблиця 10
|
Остан-ня цифра шифру |
D, мм |
L, м |
,˚ |
Труби |
Перед-остання цифра шифру |
V, м/с |
t,°C |
|
0 |
24 |
50 |
30 |
сталеві зварні нові |
0 |
0,5 |
5 |
|
1 |
22 |
80 |
45 |
залізобетонні |
1 |
0,6 |
10 |
|
2 |
28 |
100 |
60 |
чавунні нові |
2 |
0,7 |
15 |
|
3 |
30 |
75 |
90 |
оцинковані нові |
3 |
0,56 |
20 |
|
4 |
22 |
120 |
30 |
чавунні нові |
4 |
0,64 |
40 |
|
5 |
20 |
140 |
45 |
азбестоцементні |
5 |
0,38 |
45 |
|
6 |
25 |
60 |
60 |
сталеві ненові |
6 |
0,55 |
60 |
|
7 |
21 |
110 |
90 |
бетонні нові |
7 |
0,64 |
10 |
|
8 |
30 |
95 |
30 |
азбестоцементні |
8 |
0,8 |
20 |
|
9 |
35 |
130 |
90 |
мідні нові |
9 |
0,58 |
40 |
Задача 19
Побудувати графік залежності втрат напору по довжині при протіканні рідини в трубі діаметром d, довжиною l, при зміні витрати в діапазоні Q=0,2…30 л/с. Температура рідини t. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 11.
Таблиця 11
|
Остан-ня цифра шифру |
Рідина |
t,˚C |
Труби |
Перед-остання цифра шифру |
D, мм |
L,м |
|
0 |
вода |
10 |
сталеві зварні нові |
0 |
150 |
50 |
|
1 |
нафта |
15 |
залізобетонні |
1 |
100 |
80 |
|
2 |
вода |
20 |
чавунні нові |
2 |
125 |
100 |
|
3 |
бензин |
20 |
оцинковані нові |
3 |
150 |
75 |
|
4 |
диз. паливо |
20 |
чавунні нові |
4 |
175 |
120 |
|
5 |
вода |
45 |
сталеві зварні нові |
5 |
200 |
140 |
|
6 |
масло ИС 30 |
15 |
сталеві ненові |
6 |
175 |
60 |
|
7 |
вода |
15 |
сталеві зварні ненові |
7 |
150 |
110 |
|
8 |
масло ИС 20 |
10 |
сталеві ненові |
8 |
125 |
95 |
|
9 |
вода |
60 |
залізобетонні |
9 |
175 |
130 |
Задача 20
Визначити витрату води Q, побудувати напірну та п’єзометричну лінії з урахуванням гідравлічних опорів для трубопроводу (рис. 11), що складається з трьох ділянок, які з’єднують два резервуари. Гідравлічні коефіцієнти тертя ,, довжини ділянок відповідно L1, L2, L3. Діаметри труб D1= D3, D2. у центрі другої ділянки встановлено засувку. Різниця рівнів води в резервуарах ΔН. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 12.
Рис. 13
Таблиця 12
|
Остання цифра шифру |
D1= D3, мм |
D2, мм |
Перед- остання цифра шифру |
ΔН, м |
L1,м |
L2,м |
L3,м |
||
|
0 |
150 |
125 |
0,022 |
0,026 |
0 |
11 |
25 |
30 |
28 |
|
1 |
100 |
125 |
0,035 |
0,029 |
1 |
12 |
32 |
28 |
25 |
|
2 |
125 |
150 |
0,028 |
0,028 |
2 |
13 |
30 |
26 |
35 |
|
3 |
150 |
200 |
0,024 |
0,027 |
3 |
14 |
28 |
35 |
40 |
|
4 |
175 |
200 |
0,021 |
0,026 |
4 |
13,5 |
26 |
40 |
45 |
|
5 |
200 |
250 |
0,018 |
0,025 |
5 |
12,5 |
45 |
28 |
26 |
|
6 |
175 |
125 |
0,017 |
0,024 |
6 |
13 |
36 |
43 |
38 |
|
7 |
150 |
125 |
0,023 |
0,023 |
7 |
13,8 |
35 |
36 |
40 |
|
8 |
125 |
175 |
0,025 |
0,022 |
8 |
14 |
40 |
35 |
42 |
|
9 |
175 |
150 |
0,026 |
0,020 |
9 |
12,5 |
30 |
40 |
38 |
ТЕМА 6: ОСНОВИ РОЗРАХУНКУ ТРУБОПРОВОДІВ
Задача 21
Визначити пропускну здатність трубопроводу (рис. 12), що складається з трьох послідовних ділянок з довжинами L1, L2, L3, якщо геодезична відмітка на початку трубопроводу zп, у кінці трубопроводу zк, тиск – відповідно pп, pк, діаметри умовних проходів D1, D2, D3, труби азбестоцементні. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 13.
Рис. 14
Таблиця 13
|
Остання цифра шифру |
D1, мм |
D2, мм |
D3, мм |
zп, м |
zк, м |
Перед- остання цифра шифру |
pп, мПа |
pк, мПа |
L1,м |
L2,м |
L3,м |
|
0 |
150 |
250 |
250 |
4 |
38 |
0 |
0,9 |
0,32 |
250 |
300 |
280 |
|
1 |
200 |
175 |
300 |
5 |
30 |
1 |
0,8 |
0,42 |
320 |
280 |
250 |
|
2 |
175 |
250 |
150 |
6 |
26 |
2 |
0,7 |
0,36 |
300 |
260 |
350 |
|
3 |
200 |
150 |
300 |
7 |
32 |
3 |
0,68 |
0,25 |
280 |
350 |
400 |
|
4 |
250 |
300 |
175 |
8 |
28 |
4 |
0,64 |
0,4 |
260 |
400 |
450 |
|
5 |
300 |
400 |
150 |
9 |
26 |
5 |
0,7 |
0,25 |
450 |
280 |
260 |
|
6 |
350 |
200 |
400 |
10 |
36 |
6 |
0,6 |
0,35 |
360 |
430 |
380 |
|
7 |
400 |
250 |
350 |
11 |
38 |
7 |
0,55 |
0,28 |
350 |
360 |
400 |
|
8 |
450 |
175 |
300 |
12 |
40 |
8 |
0,5 |
0,24 |
400 |
350 |
420 |
|
9 |
500 |
350 |
250 |
13 |
42 |
9 |
0,6 |
0,18 |
300 |
400 |
380 |
Задача 22
У трубопроводі з паралельними лініями (рис. 13), довжини яких L1, L2, L3, діаметри відповідно D1, D2, D3., витрата Q. Визначити витрати в окремих лініях та напір у точці А, якщо напір у точці В рівний Нв. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 14.
Рис.15
Таблиця 14
|
Остання цифра шифру |
D1, мм |
D2, мм |
D3, мм |
Q ,л/с |
Тип труби |
Перед- остання цифра шифру |
Нв,м |
L1,м |
L2,м |
L3,м |
|
0 |
150 |
125 |
150 |
23 |
сталеві |
0 |
8 |
250 |
300 |
280 |
|
1 |
100 |
125 |
175 |
22 |
чавунні |
1 |
9 |
320 |
280 |
250 |
|
2 |
125 |
150 |
175 |
24 |
сталеві |
2 |
10 |
300 |
260 |
350 |
|
3 |
150 |
200 |
250 |
25 |
чавунні |
3 |
11 |
280 |
350 |
400 |
|
4 |
175 |
200 |
300 |
26 |
сталеві |
4 |
12,5 |
260 |
400 |
450 |
|
5 |
200 |
250 |
200 |
28 |
чавунні |
5 |
13 |
450 |
280 |
260 |
|
6 |
175 |
125 |
250 |
27 |
сталеві |
6 |
11,5 |
360 |
430 |
380 |
|
7 |
150 |
125 |
175 |
29 |
чавунні |
7 |
13,5 |
350 |
360 |
400 |
|
8 |
125 |
175 |
150 |
30 |
сталеві |
8 |
14 |
400 |
350 |
420 |
|
9 |
175 |
150 |
200 |
32 |
чавунні |
9 |
10,5 |
300 |
400 |
380 |
Тема 7: Гідравлічний удар у трубах
Задача 23
Визначити підвищення тиску в трубопроводі довжиною L, що пропускає витрату Q при закритті засувки в його кінці за час tз, якщо діаметр трубопроводу D, товщина стінок труби δ. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 15.
Таблиця 15
|
Остання цифра шифру |
L,м |
Q, л/с |
tз, с |
Перед- остання цифра шифру |
Тип труби |
D, мм |
δ, мм |
|
0 |
250 |
23 |
5 |
0 |
сталеві |
175 |
12 |
|
1 |
320 |
15,5 |
8 |
1 |
чавунні |
150 |
8 |
|
2 |
300 |
14,5 |
10 |
2 |
пластмасові |
150 |
6 |
|
3 |
280 |
25 |
7 |
3 |
азбестоцементні |
200 |
14 |
|
4 |
260 |
26 |
4 |
4 |
сталеві |
175 |
12 |
|
5 |
450 |
28 |
8 |
5 |
азбестоцементні |
250 |
16 |
|
6 |
360 |
27 |
4 |
6 |
пластмасові |
200 |
9 |
|
7 |
350 |
17,5 |
6 |
7 |
чавунні |
150 |
10 |
|
8 |
400 |
14 |
9 |
8 |
азбестоцементні |
150 |
15 |
|
9 |
300 |
25 |
7 |
9 |
пластмасові |
200 |
10 |
Тема 8: Витікання рідин через отвори і насадки
Задача 24
Циліндричний резервуар діаметром d має в дні отвір і зовнішній циліндричний насадок однакового діаметра. Яким повинен бути цей діаметр щоб рівень води в резервуарі підтримувався на висоті H при витраті Q. Визначте час спорожнення резервуара через насадок у разі відсутності витікання крізь отвір. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 16.
Задача 25
Із закритого бака з малого отвору в тонкій стінці витікає вода у відкритий резервуар, а з нього з циліндричного насадка – в атмосферу. Визначити рівень води у відкритому резервуарі при манометричному тиску на поверхні води в закритому резервуарі pм і при глибині в ньому z1. Діаметр отвору d1, діаметр насадка d2. Вихідні дані до задачі вибираються за таблицею 16.
Рис. 16
Таблиця 16
|
№ задачі |
Величи- на та її одиниця |
Передостання цифра шифру |
|||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
||
|
24 |
d,м |
0,25 |
0,3 |
0,3 |
0,4 |
0,45 |
0,5 |
0,36 |
0,48 |
0,5 |
0,42 |
|
H, м |
0,8 |
1 |
0,6 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,8 |
2 |
2,2 |
2,4 |
|
|
Q, л/с |
20 |
22 |
24 |
25 |
26 |
30 |
28 |
32 |
26 |
18 |
|
|
25 |
pм,,кПа |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
30 |
32 |
34 |
36 |
38 |
|
z1,м |
4 |
3 |
5 |
4,8 |
5,2 |
4,4 |
4,5 |
5 |
5,2 |
6 |
|
|
d1,мм |
20 |
22 |
24 |
26 |
30 |
28 |
32 |
26 |
24 |
34 |
|
|
d2,мм |
26 |
28 |
30 |
32 |
34 |
40 |
28 |
30 |
26 |
24 |
Література
Для нотаток
НАВЧАЛЬНО-МЕТОДИЧНЕ ВИДАННЯ
Технічна механіка рідини і газу
Методичні вказівки до виконання самостійної роботи для студентів, що навчаються за напрямом 6.060101 “Будівництво” денної та заочної форм навчання.
Комп’ютерний набір і верстка: О. Клімук
Редактор: О. Годіюк
Підп. до друку 2008 . 2,2 60х84/1 б. 1,8 офс.
Гарн. Таймс. Ум. друк. арк.2,25 Обл.–вид. арк.2 Тираж 50 прим.
Зам.4322
Редакційно – видавничий відділ
Луцького національного технічного університету
43018, м. Луцьк, вул. Львівська, 75
Друк – РВВ ЛНТУ
PAGE 6