Материал: Z701 Гуляева ЮН Жариков АН Основы гидравлики и гидропривода Раб рогр метод указ контр раб
4. Требования, предъявляемые к выполнению контрольной работы
Контрольное задание включает в себя два контрольных вопроса и пять задач. Студенты выбирают варианты контрольной работы в зависимости от номера зачетной книжки – по последней ее цифре (т. е. номер варианта должен совпадать с последней цифрой шифра зачетной книжки). Выбор номеров контрольных вопросов следует производить по номеру варианта из представленной ниже таблицы.
Варианты контрольных вопросов
|
Вариант |
Номер вопроса |
Вариант |
Номер вопроса |
|
1 |
1; 6 |
6 |
11; 16 |
|
2 |
2; 7 |
7 |
12; 17 |
|
3 |
3; 8 |
8 |
13; 18 |
|
4 |
4; 9 |
9 |
14; 19 |
|
5 |
5; 10 |
10 |
15; 20 |
При выполнении контрольной работы необходимо:
– дать подробные ответы на контрольные вопросы;
– изобразить рисунок, поясняющий условия задачи;
– последовательно и подробно изложить решение задачи вначале в буквенных выражениях, затем в цифрах;
– привести ответы решенных задач в системе единиц измерения СИ.
Примеры решения типовых задач приведены, в частности, в литературе [4].
5. Контрольные задания Варианты 1–5
1. а) Какие силы действуют в покоящейся и движущейся жидкостях?
б) В чем смысл уравнения постоянства расхода потока и каково его практическое применение?
в) В чем состоит физический смысл понятия полный напор насоса и как рассчитать потребный и рабочий напор?
2. а) В чем физический смысл абсолютного, избыточного давления, вакуума; чем отличаются и как измеряют эти давления?
б) Уравнение Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. В чем его физический смысл?
в) Высота всасывания насоса. Каковы возможные пределы высоты всасывания? Когда в насосах возникают кавитационные явления?
3. а) Как отличаются понятия давления и силы давления?
б) Геометрический и энергетический смысл уравнения Бернулли. Каково практическое применение этого уравнения для расчета трубопроводов различной конфигурации?
в) Устройство и принцип действия центробежного насоса. Что такое план скоростей?
4. а) В чем смысл основного закона гидростатики?
б) Уравнение Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. Чем оно отличается от подобного уравнения для идеальной жидкости?
в) Как определяют теоретический напор центробежного насоса для условий безударного входа и действительный напор насоса с конечным числом лопаток?
5. а) Что такое эпюра гидростатического давления?
б) Расходомерные устройства, их варианты. Каковы принципы работы этих устройств?
в) Чем объясняется выбор лопаток реактивного типа для насосов? Сравните три возможные формы лопаток и их влияние на величину напора.
6. а) В чем физический смысл гидростатического напора и каковы его свойства?
б) Режимы движения жидкости. Чем отличаются режимы движения?
в) Что такое рабочая характеристика насоса? Как взаимосвязаны основные характеристики насоса? Каким образом регулируется производительность насоса?
7. а) Каковы законы сообщающихся сосудов и чем отличаются случаи расположения уровней однородной жидкости и двух несмешивающихся жидкостей в сообщающихся сосудах?
б) Каково распределение скоростей по живому сечению при ламинарном движении в трубе для жидкостей с различными значениями вязкости?
в) Что такое характеристика сети, рабочая точка? Как оценить правильность подбора насоса?
8. а) Смысл закона Паскаля и его практическое применение.
б) Формула Пуазейля. Потеря энергии по длине трубопровода. От чего она зависит?
в) Для чего применяются и в чем состоят принципы параллельного и последовательного соединения насосов?
9. а) Дифференциальные уравнения гидростатики. В чем их физический смысл и прикладное значение?
б) Средняя скорость при турбулентном движении жидкости. Чем определяется толщина пограничного слоя и постоянна ли она?
в) В чем причины появления силы осевого давления в центробежном насосе и каковы способы её уменьшения?
10. а) Приборы для измерения давления. Какие из них можно применить для измерения давления 0,1; 1,5; 20 бар?
б) Формулы для определения коэффициента трения по длине трубы. График Никурадзе и график ВТИ. Какие области работы труб отражены на этих графиках?
в) Как влияет изменение частоты вращения на параметры работы центробежного насоса? Приведите основные формулы пересчета.
Задача 1
Перемещение
поршней гидроцилиндров с диаметром D
=25
см осуществляется подачей рабочей
жидкости (
см2/с,
Н/м3)
по трубам 1
и 2
одинаковой эквивалентной длины
l
=
20 м и диаметром d
=
5 см (рис. 1).
Определите силу F2, при которой скорость перемещения второго поршня была бы в два раза больше скорости первого поршня. Расход в магистрали Q, первый поршень нагружен силой F1.
Указание. На перемещение поршней затрачивается одинаковый суммарный напор (считая от точки А).
Рис. 1
|
Вариант |
F1, H |
Q, л/с |
|
1 2 3 4 5 |
5500 8250 11000 13750 16500 |
6 9 12 15 18 |
Задача 2
Цилиндрический
сосуд диаметром D
и высотой H,
заполненный до краев жидкостью плотностью
,
вращается вокруг вертикальной оси.
Определите: 1) частоту вращения сосуда, при которой три четверти первоначального объема жидкости остаются в сосуде; 2) наибольшее избыточное давление на дно сосуда; 3) силу давления на дно сосуда.
|
Вариант |
H, м |
D, м |
ρ, кг/м3 |
|
1 2 3 4 5 |
0,6 0,7 0,75 0,8 1 |
0,6 0,5 0,4 0,4 0,3 |
1000 1000 800 800 800 |
Задача 3
Определите
длину трубы l,
при которой расход жидкости из бака
будет в два раза меньше, чем через
отверстие того же диаметра. Напор над
отверстием равен H.
Принять: коэффициент гидравлического
трения в трубе
коэффициент сопротивления входа в
трубу
коэффициент расхода отверстия
|
Вариант |
H, м |
d, мм |
|
1 2 3 4 5 |
6 5 4 6 5 |
30 50 40 50 30 |
Задача 4
Поршневой
насос двойного действия подает воду в
количестве Q
из колодца в открытый резервуар на
геодезическую высоту Hг
по
трубопроводу длиной l,
диаметром d;
коэффициент гидравлического трения
и суммарный коэффициент местных
сопротивлений
Определите
размеры цилиндра и мощность электродвигателя,
если отношение длины хода поршня к его
диаметру S:
D
=
1,0; число двойных ходов в минуту n,
отношение диаметра штока к диаметру
поршня d : D
= 0,15; объемный коэффициент полезного
действия
;
полный коэффициент полезного действия
|
Вариант |
Q, л/с |
l, м |
d, мм |
n, об/мин |
Нг, м |
|
1 2 3 4 5 |
30 50 65 150 200 |
20 25 30 35 40 |
100 150 200 250 300 |
100 90 80 70 60 |
10 15 20 15 10 |
Задача 5
Воду в количестве V перекачивают из открытого сосуда в сосуд, находящийся под давлением p и расположенный на высоте H. Диаметр трубопровода d, а его длина l. Длина, эквивалентная местным сопротивлениям, соответствует 350 диаметрам трубопровода. Определите время, необходимое для перекачивания, если используется центробежный насос с характеристикой, представленной ниже:
|
Объемная производительность Q·103, м3/с |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Напор H, м ………………………………... |
39,0 |
38,5 |
37,5 |
36,0 |
34,0 |
32,2 |
Определите
также мощность, потребляемую насосом,
если его полный КПД равен 0,55. Коэффициент
гидравлического трения по длине принять
|
Вариант |
V, м3 |
p, атм |
H, м |
d, мм |
l, м |
|
1 2 3 4 5 |
50 60 70 80 90 |
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 |
15 13 11 9 7 |
58 56 54 52 50 |
120 110 100 90 80 |
Варианты 6–10
11. а) Чему равна сила давления жидкости на плоскую стенку?
б) Местные сопротивления. Коэффициент местного сопротивления. Эквивалентная длина. В чем отличие и сходство местных сопротивлений?
в) Устройство и принцип действия поршневого насоса. Какие основные части поршневого насоса отличают его конструкцию от насосов других типов?
12. а) Чему равна сила давления жидкости на криволинейную стенку?
б) Истечение жидкости через малое круглое отверстие в тонкой стенке при переменном напоре. Чем оно принципиально отличается от истечения при постоянном напоре?
в) Как рассчитывается производительность поршневого насоса простого действия? Какова производительность насоса двойного действия?