Расчет гидростатического давления в точке
Характеристика силы избыточного гидростатического давления, действующей на плоские прямоугольные фигуры. Относительный покой жидкости во вращающемся сосуде. Анализ кинематики текучей среды. Суть потерь напора при установившемся равномерном движении.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.01.2016 |
| Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
Гидростатика
1. Гидростатическое давление в точке
Дано: ра=105 Па; h1=0.25 м; h2=3 м;
3 3 св=1000 кг/м ; срт=13600 кг/м . Найти:
(са)С и со.
Решение:
Основной закон гидростатики для точки С:
для поверхностного давления в данном случае:
Тогда давление в точке С:
.
Ответ:
Дано: h1=0.5 м; h2=0,2 м; ра=105 Па; св=1000 кг/м3; срт=13600 кг/м3. Найти: (са)С и со.
Решение:
Основной закон гидростатики для точки С:
для поверхностного давления в данном случае:
Тогда давление в точке С:
.
Ответ:
.
2. Сила избыточного гидростатического давления, действующая на плоские прямоугольные фигуры
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
Для плоских поверхностей построены эпюры избыточного гидростатического давления, показаны направления и линии действия сил (рис.3
Сила гидростатического давления на цилиндрические поверхности.
Построены эпюры горизонтальной и вертикальной составляющих силы избыточного гидростатического давления на цилиндрические поверхности (рис.5,6).
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
3. Относительный покой жидкости во вращающемся сосуде
Расположение свободной поверхности при увеличении скорости вращения сосуда в два раза (рис.7).
Положение уровней жидкости в пьезометрах, вращающихся вместе с сосудом (рис.8).
Т.к. пьезометр вращается вместе с сосудом, то положение жидкости будет определяться по формуле параболы, дающей свободную поверхность жидкости во вращающемся сосуде.
Основы гидродинамики
4. Кинематика текучей среды
Установить закон распределения скорости при ламинарном течении жидкости в круглой трубе. Получить формулу для средней скорости.
ф=гRJ - уравнение равномерного движения, где: ф -касательные напряжения трения;
г -удельный вес;
R -гидравлический радиус; J -пьезометрический уклон.
, где:
щ = рr02 -площадь сечения потока; x =2рr02 - смоченный периметр. - закон Ньютона, где:
з -динамический коэффициент вязкости. з = нс, где: н -кинематический коэффициент вязкости; с -плотность.
.
Проинтегрировав получим:
.
где, с - постоянная интегрирования. При
.
,
где r - текущий радиус.
При
.
Средняя скорость:
,
где dщ - элементарная площадь.
.
Уравнение Бернулли
На рис. 9 показана схема Вентури, представляющего собой сужение трубопровода. Дано: D1=100 мм, D2=50 мм, а=1,5 м.
Определить:
Q, пренебрегая потерями напора на участке сужения.
Решение:
уравнение Бернулли
,
z1 = z2 = 0 т.к. проходят
через ось трубопровода; б1 = б2 = б = 1, б- корректив кинетической энергии. гидростатический давление кинематика напор
, где ,
Q = щV = щ1V1 = щ2V2.
.
.
Ответ: Q=10.995 (л/с).
Для трубопроводов, представленных на рис. 10, 11, построить напорные и пьезометрические линии, для сечения Х-Х показать слагаемые уравнения Бернулли (слагаемые полного напора).
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
Размещено на http://www.allbest.ru/
2
2
5. Потери напора при установившемся равномерном движении
Потери напора по длине
По стальной трубе длиной l=200 м. и диаметром D=100 мм.
подается керосин при температуре t=15°С с расходом Q=6,0 л/с. Определить потери напора hl.
Решение:
Шероховатость стенок трубы для сварных новых чистых труб Д=0,05.
Тогда относительная шероховатость равна:
.
Кинематический коэффициент вязкости для керосина при
2 температуре 15°С н=0,027 (см /с).
Средняя скорость движения керосина в трубе:
(м/с).
Число Рейнольдса:
.
Предельные числа Рейнольдса:
.
Сопоставляя 4000< и , делаем вывод, что имеет место турбулентный режим в доквадратичной области сопротивления, т.е. л=а (ReD, ?r); л - коэффициент гидравлического трения.
Согласно графику Кольбрука, для найденных ?r и ReD величина л=0,025.
По формуле Блазиуса:
.
Тогда потери напора по длине:
Ответ: hl=1,5 (м)
Во сколько раз измениться коэффициент гидравлического трения при турбулентном движении в области гладких русел, если вязкость жидкости уменьшиться в 4 раза?
Решение:
Для турбулентного движения в области гладких русел имеем:
.
В нашем случае х1D1= х2D2= хD, т.к. труба одна и та же. Тогда.
.
Ответ: Коэффициент гидравлического трения измениться в 0,7 раз.
6. Местные потери напора
Во сколько раз отличаются потери напора на резкое расширение от потери на резкое сужение при одном и том же расходе, если соотношение диаметров равно 3?
Решение:
По формуле Борда имеем.
Потери напора для резкого расширения:
.
Потери напора для резкого сужения:
.
Тогда соотношение равно:
.
Ответ: в 1,78 раз.
Во сколько раз измениться расход жидкости, протекающий через резкое расширение трубопровода с соотношением диаметров, равным двум, если потери напора увеличились в четыре раза?
Решение:
По формуле Борда.
Для начальных потерь напора:
.
Для конечных потерь напора:
.
Тогда соотношение расходов жидкости:
.
Ответ: увеличился в 2 раза.
7. Установившееся движение жидкости в напорных трубопроводах
Короткие трубопроводы.
Резервуары соединены стальным трубопроводом длиной l=80 м. и диаметром D=100 мм. Степень открытия задвижки а/D=0,5. Перепад уровней в резервуарах Z=3,5 м. Определить расход воды в трубопроводе Q (рис. 13).
Решение:
Расход жидкости для короткого трубопровода равен:
Q = мT • щv2qz, где:
мT - коэффициент расхода трубопровода.
.
оf- полный коэффициент сопротивления. В нашем случае он равен:
,
где:
л- коэффициент гидравлического трения.
.
Для сварных, новых, чистых труб высота выступов шероховатости
?=0,05 мм. Тогда
.
Далее находим значения коэффициентов:
овх=0,5 - коэффициент сопротивления на вход в трубу при острых кромках;
окр=2,06 - коэффициент сопротивления простой задвижки в цилиндрической трубе;
овых=1 - коэффициент сопротивления на выходе из трубы в резервуар.
.
Окончательно считаем расход воды в трубопроводе:
Ответ: Q = 15 (л/с).
Длинные трубопроводы.
Резервуары А и В (рис. 13) соединены трубопроводом из чугунных труб, бывших в эксплуатации.
Дано: l1=700 м., D1=100 мм.; l2=1000 м., D2=150 мм.; перепад Z=3,5 м.
Определить: расход воды Q; построить пьезометрическую линию.
Решение:
Из рисунка видно, что
.
Тогда расход воды будет равен:
.
Для D1=100 мм. модуль расхода равен: k2ср1=2,9052*103 (л/с)2.
Для D2=150 мм. модуль расхода равен: k2ср2=25,799*103 (л/с)2.
Ответ: Q = 3,54 (л/с).
Список использованной литературы
1. Гиргидов А.Д Механика жидкости и газа (гидравлика): учебник для вузов. СПБ: Изд-во Политехн. Ун-та 2007
2. Механика жидкости и газа (гидравлика) краткий справочник СПБ: Изд-во СПБГПУ 2003.
3. Методические указания к самостаятельной работе по общему курсу гидравлики. Ленинград. Ленинградский политехнический институт имени М.И. Калинина 1982г
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.
презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих.
презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Распределение гидростатического давления. Приборы для измерения давления. Сила гидростатического давления на плоские стенки и на криволинейную поверхность.
курс лекций [449,2 K], добавлен 20.12.2011Определение абсолютного и избыточного гидростатического давления воды на определенной глубине от поршня, максимальной глубины воды в водонапорном баке, силы избыточного гидростатического давления на заслонку, предельной высоты центробежного насоса.
контрольная работа [195,9 K], добавлен 26.06.2012Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу.
контрольная работа [11,4 M], добавлен 26.10.2011Закон вязкого трения Ньютона. Определение равнодействующей силы гидростатического давления жидкости на плоские стенки. Понятие гидравлического радиуса. Геометрический и физический смысл понятий: геодезический, пьезометрический и гидравлический уклоны.
контрольная работа [150,1 K], добавлен 07.07.2014Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.
контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016Вакуум как разность между атмосферным или барометрическим и абсолютным давлением. Расчет линейной потери напора по формуле Дарси-Вейсбаха. Свойства гидростатического давления. Особенности применения уравнения Бернулли. Давление жидкости на плоскую стенку.
реферат [466,0 K], добавлен 07.01.2012Построение эпюры гидростатического давления жидкости на стенку, к которой прикреплена крышка. Расчет расхода жидкости, вытекающей через насадок из резервуара. Применение уравнения Д. Бернулли в гидродинамике. Выбор поправочного коэффициента Кориолиса.
контрольная работа [1,2 M], добавлен 24.03.2012Абсолютное и избыточное давление в точке, построение эпюры избыточного давления. Определение силы избыточного давления на часть смоченной поверхности. Режим движения воды на каждом участке короткого трубопровода. Скорость в сжатом сечении насадки.
контрольная работа [416,8 K], добавлен 07.03.2011Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.
контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013Потери напора на трение в горизонтальных трубопроводах. Полная потеря напора как сумма сопротивления на трение и местные сопротивления. Потери давления при движении жидкости в аппаратах. Сила сопротивления среды при движении шарообразной частицы.
презентация [54,9 K], добавлен 29.09.2013Понятия и устройства измерения абсолютного и избыточного давления, вакуума. Определение силы и центра давления жидкости на цилиндрические поверхности. Границы ламинарного, переходного и турбулентного режимов движения. Уравнение неразрывности для потока.
контрольная работа [472,2 K], добавлен 08.07.2011Особенности причин появления и расчет на трех участках по длине трубы коэффициента гидравлического трения, потерь давления, потерь напора на трение, местных потерь напора при описании прохождения воды в трубопроводе при условиях турбулентного движения.
задача [250,4 K], добавлен 03.06.2010Постоянство потока массы, вязкость жидкости и закон трения. Изменение давления жидкости в зависимости от скорости. Сопротивление, испытываемое телом при движении в жидкой среде. Падение давления в вязкой жидкости. Эффект Магнуса: вращение тела.
реферат [37,9 K], добавлен 03.05.2011Расчет потерь напора при турбулентном режиме движения жидкости в круглых трубопроводах и давления нагнетания насоса, учитывая только сопротивление трения по длине. Определение вакуума в сечении, перемешивания жидкости, пульсации скоростей и давлений.
контрольная работа [269,2 K], добавлен 30.06.2011Понятие гидростатического парадокса. Принцип действия гидравлических машин. Определение закона Паскаля. Принцип действие жидкостных приборов. Вещества, применяемые в качестве рабочей жидкости в жидкостных приборах. Измерение кровяного давления.
реферат [553,9 K], добавлен 09.02.2012Расчет расходов жидкости, поступающей в резервуары гидравлической системы, напора и полезной мощности насоса; потерь энергии, коэффициента гидравлического трения при ламинарном и турбулентном режиме. Определение давления графоаналитическим способом.
курсовая работа [88,0 K], добавлен 11.03.2012Фазовые состояния вещества. Реакция твердого тела на действие сил. Плотность газа, изометрический процесс. Молекулярные и поверхностные силы. Искривление световых лучей, закон и сила Архимеда. Равновесие жидкости во вращающемся сосуде, осевое давление.
курс лекций [529,2 K], добавлен 29.01.2014Основные понятия и виды давления, его физические параметры и единицы измерения для жидкой и газообразной среды. Назначение манометров и измерительных преобразователей, особенности их эксплуатации. Характеристика основных методов преобразования давления.
курсовая работа [457,5 K], добавлен 14.07.2012
