Вариант 1-10

Сферический газгольдер радиусом R при испытании заполнен водой и при помощи насоса в нем создано избыточное давление.

Манометр, установленный возле насоса показывает давление Р_м (труба от газгольдера к насосу заполнена водой). Точка подключения манометра находится на h м ниже центра резервуара.

Вычислить усилия, разрывающие газгольдер по горизонтальному и вертикальному диаметральным сечениям.

Вариант 11-20

Горизонтальный цилиндрический резервуар, днища которого представляют собой полусферы радиусом R, заполнен водой под давлением. Манометр показывает избыточное давление Р_м. Вычислить усилия, разрывающие резервуар по сечению А—А, и усилия, отрывающие днища резервуара (сечение Б —Б).

Вариант 21-30

Смотровой люк, устроенный в боковой стенке бензорезервуара, перекрывается полусферической крышкой радиусом R.

Определить отрывающее и сдвигающее усилия, воспринимаемые болтами крышки, если уровень бензина над центром отверстия h,а манометрическое давление паров бензина Р_о. Плотность бензина ρ=700 кг/м³

Методические указания к решению задачи №3

Решение задач заключается в определении горизонтальной F_г и вертикальной F_в составляющих силы гидростатического давления F на криволинейные поверхности F.

F =√F2г+F2в

Горизонтальная составляющая F_r определяется, как сила гидростатического давления на плоскую боковую стенку, которой является вертикальная проекция смоченной криволинейной поверхности ( во всех задачах вертикальная проекция полусферы — круг).

Fг=Pc·Sпр

где Р_с — гидростатическое давление в центре тяжести вертикальной проекции полусферы, Па;

S — площадь проекции, м².

Вертикальная составляющая Рв определяется весом жидкости в объеме тела давления.

Тело давления определяется путем построения. Тело давления — это фигура, заключенная между рассматриваемой криволинейной поверхностью, ее проекцией на пьезометрическую поверхность и вертикальной поверхностью проектирования.

Для нахождения пьезометрической поверхности необходимо воспользоваться данными показания манометра Р_м или известной величиной давления на свободную поверхность Р

hп.п=	Рм	, (м)
	ρg

Тело давления может быть реальным и фиктивным, простым и сложным (см. стр. 42, 43(2]).

Построив тело давления, необходимо определить сначала его объем —V, а затем — вес жидкости в этом объеме, что и будет определять вертикальную составляющую.

Fв=Vтд∙ρж∙g, (H)

g— ускорение свободного падения (≈10 м/с²)

З адача № 4

Вариант 1-10

Насос подает нефтепродукт с кинематической вязкостью ν, плотностью ρ из открытой емкости в резервуар с избыточным давлением Р_м, кПа на высоту h. При этом расход Q. Данные трубопровода: длина ℓ, диаметр стенок труб d, эквивалентная шероховатость стенок труб ∆, сумма коэффициентов всех местных сопротивлений Σξ=30. Определить полезную мощность насоса.

Вариант 11-20

Определить предельную высоту установки насоса для всасывания масла h вязкостью ν при подаче Q, считая что абсолютное давление перед входом в насос Р. Размеры трубопровода ℓ,d. Сопротивлением фильтра пренебречь.

Вариант 21-30

Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром d, длиной ℓ. Определить расход воды Q, если избыточное давление в баке А Р_м , высоты уровней h₁ и h₂ Коэффициенты местных сопротивлений на входе в трубу ξ₁= 0,5, в вентиле ξ₂= 4, в коленах трубопровода, ξ₃= 0,2. Коэффициент гидравлических сопротивлений на трение λ=0,025.

Данные	Варианты
	1		2		3		4		5		6		7		8		9		10		11		12		13		14		15
ℓ, м	80		85		90		95		100		105		110		120		115		116		20		22		25		28		30
d, мм	50		25		25		75		75		75		100		100		100		100		20		20		20		40		40
Q, л/с	15		18		20		23		25		28		30		30		40		40		5,0		5,6		5,8		6		6,8
h, м	30		32		34		35		30		28		26		38		42		50
Рм, Мпа	0,2		0,3		0,16		0,25		2		1		0,8		0,6		0,4		0,15
P, Мпа																					0,03		0,02		0,04		0,05		0,06
∆, мм	0,04		0,06		0,05		0,01		0,02		0,04		006		0 01		01		01		0 02		0,02		0,04		0,02		0,2
ν, ст	0,08		2		6,4		1,2		6,4		6,0		1.3		1,3		1,2		18		2090		1780		1560		750		1800
ρ, кг/мз	890		720		865		736		880		906		892		700		720		910		902		910		906		906		902
h1, м
h2, м
Данные		Варианты
		16		17		18		19		20		21		22		23		24		25		26		27		28		29	30
ℓ,м		35		40		16		10		15		100		102		104		105		110		120		130		200		220	240
d, мм		40		75		75		75		75		200		200		200		150		150		150		300		300		250	200
Q, л/с		7		7,5		8,0		9,0		10,0
h, м
Рм, Мпа												0,2		0,6		0,8		1,0		0,5		0,4		0,2		1,2		1,4	1,2
Р, Мпа		0,07		0,08		0,09		0,08		0,04
∆, мм		0,2		0,1		0,15		0,3		0,4
ν, ст		1800		750		600		189		22
ρ, кг/мз		900		905		906		910		902		1000		1000		1000		1000		1000		1000		1000		1000		1000	1000
h1,м												1		2		0,4		1,5		1,6		3		3		2,5		0,5	0,25
h2, м												5		8		6		6,5		3		10		7		7		6	5

Методические указания к решению задачи №4

Данная задача основана на применении уравнения Бернулли для реальной жидкости. Для составления этого уравнения необходимо выбрать 2 сечения. Начальное сечение выбирается в начале потока, второе — в конце. Обычно сечения выбираются по свободным поверхностям в емкостях или водоемах, на входе и выходе из насоса.

Затем проводится плоскость сравнения, положение которой в пространстве известно. Обычно эта плоскость проводится через центр тяжести нижнего сечения.

Потребный набор сложится из геометрического Z₂, пьезометрического

(Р₂/ρg) и скоростного напоров (υ²₂ /2g) во втором сечении , а также из суммарных потерь (∑h_1-2) напора на преодоление сопротивлений в трубопроводе .

Z₂ и (Р₂/ρg) в задачах заданы.

Для определения потерь напора ∑h_1-2 по Q, d и ν находится число Рейнольдса Rе и определяется режим движения жидкости. При ламинарном режиме искомый напор находится по формулам.

Hпотр=Hст+kQm, где Hст=z2+( P2/ρg )

k=	128v·ℓ	(m=1)
	πg·d4

При турбулентном режиме задача решается при помощи формул:

Hпотр=Hст+kQm, где k=﴾ λ	ℓ	+ Eξ﴿·	8	(m=2)
	d		π2d4g

Если неизвестен Коэффициент гидравлических сопротивлений λ, то он определяется в зависимости от зоны гидравлических сопротивлений(шероховатости):

а) для зоны гидравлически гладких труб

2300<Re<10	d	→λ = 0,316/ Re0,25 (формула Браузиса)
	∆

б) Для шероховатых труб:

(10<	d	Re<500	d	)→ λ=0,11(68/ Re + ∆/ d)0,25–формула Альтшуля
	∆		∆

в)для квадратичной зоны

(Re>500	d	)→ λ = 0,11	(	∆0,25	)	-формула Шифринсора
	∆			d

Для нахождения необходимой мощности насоса (вариант 1 — 10) нужно знать давление, развиваемое насосом, которое находится из уравнения Бернулли:

z1+	P1	+	υ21	=z2+	P2	+	υ22	+∑h1-2 =Hпотр
	ρg		2g		ρg		2g

Мощность насоса определяется: N=Р₁∙Q (Вт).