Определение напора Н, для пропуска жидкости расходом Q.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению расчетно-графической работы

(контрольной работы)

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

 

Ставрополь, 2015

 

В методических указаниях по выполнению расчетно-графической (контрольной) работы по дисциплине «Механика жидкости и газа» приведены исходные данные и основные теоретические сведения по расчету гидравлически короткого трубопровода с применением уравнения Бернулли, а также правила построения напорной и пьезометрической линий для заданного трубопровода.

 

 

Составители: Воронин А.И., Калиниченко М.Ю.

Рецензент: Стоянов Н.И.

 

При проектировании инженерных сооружений и оборудования достаточно часто решаются задачи расчета трубопроводных систем. Основной проблемой при решении таких задач является гидравлический расчет напорных трубопроводов. Инженер должен уметь применять законы гидравлики для определения гидравлических характеристик трубопроводных систем.

ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАНИЯ И ЕГО ОБЪЕМ

Задание к расчетно-графической (контрольной) работе

Одним из видов самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Механика жидкости и газа» является выполнение расчетно-графической (контрольной) работы.

Расчетно-графическая (контрольная) работа по дисциплине «Механика жидкости и газа» на тему «Расчет гидравлически короткого трубопровода с применением уравнения Бернулли» позволяют студентам более глубоко освоить методику расчета трубопроводов, основанную на применении уравнения Бернулли. В процессе решения поставленной задачи определяются потери напора по длине трубопровода, потери напора на конструктивных вставках, а также общие потери напора. По полученным расчетным данным строится диаграмма Бернулли (напорная и пьезометрическая линии) для заданной схемы трубопровода.

Цель выполнения работы:

– систематизация и закрепление изучаемого материала;

– увязка теоретических основ курса с решением практических задач;

– формирование умения сделать оценку теоретических положений и использовать их в инженерной деятельности;

– приобретение умений практического принятия инженерных решений.

Подбор и изучение необходимого материала, самостоятельное выполнение данной работы позволит студенту в большей степени подготовиться к принятию инженерных решений, возникающих в процессе функционирования предприятия в современных условиях.

1.1.1 Произвести выбор варианта согласно предпоследней цифре зачетной книжки, а данные для расчета принять из таблиц 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 согласно последней цифре.

Вариант 1

Рисунок 1 – Схема трубопровода 1

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор h₁ для пропуска воды расходами Q₁ и Q₂ по чугунным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q= Q₁+Q₂ через затопленное отверстие диаметром do=d₂ в стене толщиной d, разделяющей резервуар.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 1.

 

Таблица 1 – Данные для расчета варианта 1

№	Q1, л/с	Q2, л/c	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	N1	N2	d, мм
							1/4	1/2
							1/2	1/8
							1/8	3/8
							3/8	5/8
							5/8	1/3
							1/4	3/8
							1/3	1/2
							3/8	1/4
							1/2	1/4
							1/4	1/2

N₁ и N₂— степень закрытия задвижек 1 и 2.

 

 

Вариант 2

Рисунок 2 – Схема трубопровода 2

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска воды расходами Q₁ и Q₂ по чугунным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q=Q₁+Q₂ через затопленное отверстие диаметром d₀=d₂ в стене толщиной d, разделяющей резервуар.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 2.

 

Таблица 2 – Данные для расчета варианта 2

№	Q1, л/с	Q2, л/с	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	N1	N2	d, мм
							1/4	1/2
							1/2	1/8
							1/8	3/8
							3/8	5/8
							5/8	1/3
							1/4	3/8
							1/3	1/2
							3/8	1/4
							1/2	1/4
							1/4	1/2

N₁ и N₂- степень закрытия задвижек 1 и 2.

 

Вариант 3

Рисунок 3 – Схема трубопровода 3

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, обеспечивающий в трубопроводе расход воды Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₁ для пропуска заданного расхода Q через отверстие диаметром d₀ с присоединенным к нему цилиндрическим насадком.

5. Определить силы давления на стенки баков А и В, если их ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 3.

 

Таблица 3 – Данные для расчета варианта 3

№	Q1, л/с	L1, м	d1, мм	d2, мм	xкрана	d0, мм
	2,0
	2,5
	3,0
	3,5
	4,0
	2,5
	3,0
	2,0
	2,5
	1,5

xкрана - коэффициент местного сопротивления крана.

 

Вариант 4

Рисунок 4 – Схема трубопровода 4

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, обеспечивающий в трубопроводе расход воды Q по чугунным бывшим в употреблении трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через цилиндрический насадок диаметром d₀ и длиной 4d₀, присоединенный к тонкой стене, разделяющий резервуары А и В.

5. Определить силы давления на стенки баков А и В, если их ширина b=23d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 4.

 

Таблица 4 – Данные для расчета варианта 4

№	Q, л/с	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	d3, мм	N1	d0, мм
							3/4
							1/2
							1/2
							1/4
							1/4
							3/4
							1/2
							3/8
							1/4
							5/8

N₁ - степень закрытия задвижки 1.

Переход с d₂ нa d₃ и обратно считать местным сопротивлением.

 

 

Вариант 5

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска жидкости вязкостью n расходом Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через конический сходящийся насадок диаметром d₀ и длинной 4d₀, присоединенный к малому отверстию в тонкой стене.

5. Определить силы давления на стенку резервуаров, если его ширина b=12d₁, a также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 5.

 

Таблица 5 – Данные для расчета варианта 5

№	Q, л/с	L1, м	d0, мм	d1, мм	d2, мм	d3, мм	n´10-6, м2/с	x
							1,2
							2,0
							1,1
							1,5
							2,0	1,5
							15,0
							12,1
							22,0
							14,5
							10,9

x- коэффициент сопротивления вентиля, a- (угол наклона) - для четных номеров принять 45°, для нечетных 30°. Длины L₂=L₃=1,9L₁.

Вариант 6

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска транзитного расхода воды Q_тр, и путевого с удельным расходом q по новым чугунным трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через отверстие диаметром d₀, выполненное в стене толщиной d=4d₀, разделяющей резервуары А и В.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=15d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 6.

 

Таблица 6 – Данные для расчета варианта 6

№	Qтр, л/с	L1, м	L2, м	L3, м	d1, мм	d2, мм	q, л/с м	N	d0,мм
							0,3	1/4
							0,5	1/2
							0,4	1/2
							0,25	3/4	ОД
							0,1	3/8
							0,15	5/8
							0,3	1/2
							0,4	1/4
							0,25	1/2
							0,35	1/4

N - степень закрытия задвижки; q(л/cм)- удельный расход на единицу длины участка трубопровода.

 

Вариант 7

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, для пропуска жидкости вязкостью n расходом Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через конический сходящийся насадок диаметром d₀ и длиной 4d₀. присоединенный к малому отверстию в тонкой стене.

5. Определить силы давления на стенки резервуаров, если их ширина b=29d₁,а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 7.

 

Таблица 7 – Данные для расчета варианта 7

№	Q, л/с	L1. м	d0, мм	d1,.мм	d2, мм	d3, мм	n´10-6, м2/с	x
							1,2
							2,0
							1,1
							1,5
							2,0	1.5
							15,0
							12,1
							22,0
							14,5
							10,9

x- коэффициент сопротивления вентиля, a- (угол наклона) - для четных номеров принять 45°, для нечетных 30°. Длины L₂=L₃=1,9L₁.

 

 

2. Общие требования к написанию

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ работы

В ходе выполнения расчетно-графической работы необходимо выполнять следующие условия:

– задание оформляется в виде отдельного листа с подписью студента и преподавателя, выдавшего задание, с указанием шифра задания;

– расчетно-графическая работа выполняется на отдельных листах, должна быть скреплена и иметь титульный лист;

– расчеты сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулы и откуда они взяты;

– вычисления производить в системе СИ.

 

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПОЛНЕНИЯ

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ И ПРИМЕРНЫЙ КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН ЕЕ ВЫПОЛНЕНИЯ

ПОРЯДОК ЗАЩИТЫ И ОТВЕТСТВЕННОСТЬ СТУДЕНТА ЗА

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

5.1 Основная литература

1. Гидравлика, водоснабжение и канализация: Учебное пособие для вузов/В.И. Калицун, В.С. Кедров, Ю.М. Ласков. – М.: Стройиздат, 2004.

2. Инженерные сети, оборудование зданий и сооружений: Учебник/ Е.Н. Бухаркин, В.М. Овсянников, К.С. Орлов и др.; Под ред. Ю.П. Соснина. – М.: Высшая школа, 2001.

 

5.2 Дополнительная литература

1. Альтшуль А.Д., Калицун В.И. Примеры расчетов по гидравлике. - М.:Стройиздат,1976.-256с.

2. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Под ред. Б. Б. Некрасова. Минск, «Вышэйш. школа», 1976.

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению расчетно-графической (контрольной) работы

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

 

Составители: Воронин А.И., Калиниченко М.Ю.

 

Редактор:

 

 

Подписано в печать

Формат 60х84. 1/16. Усл. п. л. – Уч.–изд. л.–

Бумага газетная. Печать офсетная. Заказ № ___ Тираж экз.

ГОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»

355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство Северо-Кавказского федеральногоуниверситета

Отпечатано в типографии СКФУ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению расчетно-графической работы

(контрольной работы)

по дисциплине «Механика жидкости и газа»

 

Ставрополь, 2015

 

В методических указаниях по выполнению расчетно-графической (контрольной) работы по дисциплине «Механика жидкости и газа» приведены исходные данные и основные теоретические сведения по расчету гидравлически короткого трубопровода с применением уравнения Бернулли, а также правила построения напорной и пьезометрической линий для заданного трубопровода.

 

 

Составители: Воронин А.И., Калиниченко М.Ю.

Рецензент: Стоянов Н.И.

 

При проектировании инженерных сооружений и оборудования достаточно часто решаются задачи расчета трубопроводных систем. Основной проблемой при решении таких задач является гидравлический расчет напорных трубопроводов. Инженер должен уметь применять законы гидравлики для определения гидравлических характеристик трубопроводных систем.

ФОРМУЛИРОВКА ЗАДАНИЯ И ЕГО ОБЪЕМ

Задание к расчетно-графической (контрольной) работе

Одним из видов самостоятельной работы студентов при изучении дисциплины «Механика жидкости и газа» является выполнение расчетно-графической (контрольной) работы.

Расчетно-графическая (контрольная) работа по дисциплине «Механика жидкости и газа» на тему «Расчет гидравлически короткого трубопровода с применением уравнения Бернулли» позволяют студентам более глубоко освоить методику расчета трубопроводов, основанную на применении уравнения Бернулли. В процессе решения поставленной задачи определяются потери напора по длине трубопровода, потери напора на конструктивных вставках, а также общие потери напора. По полученным расчетным данным строится диаграмма Бернулли (напорная и пьезометрическая линии) для заданной схемы трубопровода.

Цель выполнения работы:

– систематизация и закрепление изучаемого материала;

– увязка теоретических основ курса с решением практических задач;

– формирование умения сделать оценку теоретических положений и использовать их в инженерной деятельности;

– приобретение умений практического принятия инженерных решений.

Подбор и изучение необходимого материала, самостоятельное выполнение данной работы позволит студенту в большей степени подготовиться к принятию инженерных решений, возникающих в процессе функционирования предприятия в современных условиях.

1.1.1 Произвести выбор варианта согласно предпоследней цифре зачетной книжки, а данные для расчета принять из таблиц 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 согласно последней цифре.

Вариант 1

Рисунок 1 – Схема трубопровода 1

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор h₁ для пропуска воды расходами Q₁ и Q₂ по чугунным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q= Q₁+Q₂ через затопленное отверстие диаметром do=d₂ в стене толщиной d, разделяющей резервуар.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 1.

 

Таблица 1 – Данные для расчета варианта 1

№	Q1, л/с	Q2, л/c	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	N1	N2	d, мм
							1/4	1/2
							1/2	1/8
							1/8	3/8
							3/8	5/8
							5/8	1/3
							1/4	3/8
							1/3	1/2
							3/8	1/4
							1/2	1/4
							1/4	1/2

N₁ и N₂— степень закрытия задвижек 1 и 2.

 

 

Вариант 2

Рисунок 2 – Схема трубопровода 2

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска воды расходами Q₁ и Q₂ по чугунным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q=Q₁+Q₂ через затопленное отверстие диаметром d₀=d₂ в стене толщиной d, разделяющей резервуар.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 2.

 

Таблица 2 – Данные для расчета варианта 2

№	Q1, л/с	Q2, л/с	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	N1	N2	d, мм
							1/4	1/2
							1/2	1/8
							1/8	3/8
							3/8	5/8
							5/8	1/3
							1/4	3/8
							1/3	1/2
							3/8	1/4
							1/2	1/4
							1/4	1/2

N₁ и N₂- степень закрытия задвижек 1 и 2.

 

Вариант 3

Рисунок 3 – Схема трубопровода 3

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, обеспечивающий в трубопроводе расход воды Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₁ для пропуска заданного расхода Q через отверстие диаметром d₀ с присоединенным к нему цилиндрическим насадком.

5. Определить силы давления на стенки баков А и В, если их ширина b=16d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 3.

 

Таблица 3 – Данные для расчета варианта 3

№	Q1, л/с	L1, м	d1, мм	d2, мм	xкрана	d0, мм
	2,0
	2,5
	3,0
	3,5
	4,0
	2,5
	3,0
	2,0
	2,5
	1,5

xкрана - коэффициент местного сопротивления крана.

 

Вариант 4

Рисунок 4 – Схема трубопровода 4

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, обеспечивающий в трубопроводе расход воды Q по чугунным бывшим в употреблении трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через цилиндрический насадок диаметром d₀ и длиной 4d₀, присоединенный к тонкой стене, разделяющий резервуары А и В.

5. Определить силы давления на стенки баков А и В, если их ширина b=23d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 4.

 

Таблица 4 – Данные для расчета варианта 4

№	Q, л/с	L1, м	L2, м	d1, мм	d2, мм	d3, мм	N1	d0, мм
							3/4
							1/2
							1/2
							1/4
							1/4
							3/4
							1/2
							3/8
							1/4
							5/8

N₁ - степень закрытия задвижки 1.

Переход с d₂ нa d₃ и обратно считать местным сопротивлением.

 

 

Вариант 5

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска жидкости вязкостью n расходом Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через конический сходящийся насадок диаметром d₀ и длинной 4d₀, присоединенный к малому отверстию в тонкой стене.

5. Определить силы давления на стенку резервуаров, если его ширина b=12d₁, a также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 5.

 

Таблица 5 – Данные для расчета варианта 5

№	Q, л/с	L1, м	d0, мм	d1, мм	d2, мм	d3, мм	n´10-6, м2/с	x
							1,2
							2,0
							1,1
							1,5
							2,0	1,5
							15,0
							12,1
							22,0
							14,5
							10,9

x- коэффициент сопротивления вентиля, a- (угол наклона) - для четных номеров принять 45°, для нечетных 30°. Длины L₂=L₃=1,9L₁.

Вариант 6

 

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁ для пропуска транзитного расхода воды Q_тр, и путевого с удельным расходом q по новым чугунным трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через отверстие диаметром d₀, выполненное в стене толщиной d=4d₀, разделяющей резервуары А и В.

5. Определить силы давления на разделяющую стенку (слева и справа), если ее ширина b=15d₁, а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 6.

 

Таблица 6 – Данные для расчета варианта 6

№	Qтр, л/с	L1, м	L2, м	L3, м	d1, мм	d2, мм	q, л/с м	N	d0,мм
							0,3	1/4
							0,5	1/2
							0,4	1/2
							0,25	3/4	ОД
							0,1	3/8
							0,15	5/8
							0,3	1/2
							0,4	1/4
							0,25	1/2
							0,35	1/4

N - степень закрытия задвижки; q(л/cм)- удельный расход на единицу длины участка трубопровода.

 

Вариант 7

Для данной схемы напорного трубопровода произвести следующие расчеты:

1. Определить напор Н₁, для пропуска жидкости вязкостью n расходом Q по стальным новым трубам.

2. Определить гидравлические уклоны на всех участках трубопровода.

3. Построить график напоров по длине трубопровода.

4. Определить необходимый напор Н₂ для пропуска заданного расхода Q через конический сходящийся насадок диаметром d₀ и длиной 4d₀. присоединенный к малому отверстию в тонкой стене.

5. Определить силы давления на стенки резервуаров, если их ширина b=29d₁,а также точки их приложения.

Данные для расчета взять из таблицы 7.

 

Таблица 7 – Данные для расчета варианта 7

№	Q, л/с	L1. м	d0, мм	d1,.мм	d2, мм	d3, мм	n´10-6, м2/с	x
							1,2
							2,0
							1,1
							1,5
							2,0	1.5
							15,0
							12,1
							22,0
							14,5
							10,9

x- коэффициент сопротивления вентиля, a- (угол наклона) - для четных номеров принять 45°, для нечетных 30°. Длины L₂=L₃=1,9L₁.

 

 

2. Общие требования к написанию

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ работы

В ходе выполнения расчетно-графической работы необходимо выполнять следующие условия:

– задание оформляется в виде отдельного листа с подписью студента и преподавателя, выдавшего задание, с указанием шифра задания;

– расчетно-графическая работа выполняется на отдельных листах, должна быть скреплена и иметь титульный лист;

– расчеты сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулы и откуда они взяты;

– вычисления производить в системе СИ.

 

3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ ВЫПОЛНЕНИЯ