ПО КУРСУ «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ПО КУРСУ «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»



Гидромеханические процессы

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

 

Березники 2011


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Березниковский филиал

Кафедра технологии и механизации производств

 

 

Е.А. Шестаков, С.А. Шестаков

 

Гидромеханические процессы

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

ПО КУРСУ «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»

 

 

Березники 2011


УДК 66

Ш 51

 

 

Составитель: Е. А. Шестаков, С.А. Шестаков

Рецензент

канд. техн. наук Киссельман И.Ф.

(Березниковский филиал Пермского национального исследовательского

 политехнического университета)

 

Ш 51 Гидромеханические процессы: Метод. пособие для практических работ по курсу «Гидромеханические процессы» / сост. Е.А. Шестаков, С.А. Шестаков, – БФ Перм. нац. исслед. политех. ун-та. – Пермь, 2011. – 105 с.
 

 

ISBN

Представлены практические задания по курсу «Гидромеханические процессы», включающие в себя разобранные примеры основных типов. Приведены задания для самоконтроля, по рассмотренным темам, а также необходимые справочные данные для решения вышеуказанных заданий.

Предназначены для самостоятельной подготовки студентами специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» по курсам «Гидромеханические процессы», «Процессы и аппараты химической технологии», «Насосы, компрессоры, холодильные установки», «Типовое и специальное технологическое оборудование»; специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ» по разделу курса «Процессы и аппараты химической технологии», и специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» по разделу курса «Технологические процессы и оборудование».

 

УДК 66

 

ISBN                                                               ã Березниковский филиал

ГОУ ВПО

«Пермский национальный

исследовательский политехнический

университет», 2011


Содержание

Содержание. 4

Гидростатика. 6

Задача 1. Гидростатическое давление. 6

Задача 2. Пьезометрическая высота. 6

Задача 3. Вакуумметрическое давление. 7

Задача 4. Вакуумметрическое давление. 8

Задача 5. Манометрическое давление. 9

Задача 6. Манометрическое давление . 10

Задача 7. Разность давления в сосудах. 11

Задача 8. Полное гидростатическое давление на дно сосуда. 12

Задача 9. Манометрическая сила, от действующего давления. 12

Гидродинамика. 13

Задача 10. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости. 13

Задача 11. Потери напора в трубопроводе. 15

Задача 12. Уравнение Бернулли. 18

Задача 13. Потери напора при движении жидкости по трубопроводу. 20

Задача 14. Манометрическое давление, создаваемое насосом. 22

Задача 15. Потери напора. 24

Задача 16. Определение расхода жидкости. 26

Задача 17. Потери напора. 29

Задача 18. Параллельное соединение трубопроводов. 30

Задача 19. Определение потребного напора. 33

Задача 20. Определение расхода жидкости. 37

Задача 21. Определение расхода жидкости. 42

Задача 22. Определение оптимального диаметра трубопровода. 47

Задача 23. Подбор насоса для перекачивания жидкости. 56

Задача 24. Подбор насоса для перекачивания жидкости. 61

Гидромеханические процессы.. 64

Задача 25. Определение плотности газа. 64

Задача 26. Определение плотности газа. 65

Задача 27. Определение режима движения жидкости в аппарате. 66

Задача 28. Определение массового и объемного расходов. 67

Задача 29. Конструктивный расчет отстойника. 68

Задача 30. Определение необходимой мощности привода мешалки. 69

Задача 31. Материальный баланс процесса очистки воздуха. 70

Задача 32. Конструктивный расчет циклона. 74

Задача 33. Конструктивный расчет цепного фильтра. 82

Задача 34. Конструктивный расчет ленточного вакуум-фильтра. 89

Задания для самоконтроля. 95

I тип задач. 95

II тип задач. 96

III тип задач. 97

IV тип задач. 99

Приложение. 101

Обозначение приставок к единицам измерения. 101

Обозначение и единицы измерения величин. 101

Обозначение и единицы измерения давления. 101

Таблица плотностей некоторых жидкостей. 102

Проходы условные (размеры номинальные). Ряды (ГОСТ 28338-89). 102

Список использованных источников. 103


Гидростатика

Гидродинамика

Задача 15. Потери напора.

Определить потери напора при подаче воды со скоростью υ=13,1см/с через трубку диаметром d=200мм и длиной l=1500м. Шероховатость труб принять D=0,45мм.

 

Решение:

Потери напора в трубопроводе суммируются из местных потерь напора и потерь напора на трение по длине трубопровода

.

Так как по условиям задачи нет никаких местных сопротивлений, то потери напора будут определяться по формуле

.

Для определения коэффициента Дарси λ необходимо определить режим движения жидкости

.

.

Так как Re>2320, то режим движения жидкости в трубопроводе будет турбулентным.

При турбулентном режиме движения жидкости коэффициент Дарси определяется в зависимости от области сопротивления.

Граница области сопротивления гидравлически гладких труб

Так как Re < Reг/гл, то область сопротивления гидравлически гладких труб. При значении критерия Re < 100000, для определения коэффициента Дарси используем формулу Блазиуса

.

Подставляя все известные величины в исходное уравнение потерь напора, получаем

Ответ: .

 

Задача 17. Потери напора.

По трубопроводу диаметром 200 мм, который внезапно сужается до диаметра 100 мм, подается масло (плотность r=750кг/м3). Давление в рассматриваемом сечении, взятом в первой трубе с диаметром 200 мм, равно 176,58кН/м2, а во втором сечении – 147,15кН/м2. Геометрическая высота первого сечения над плоскостью сравнения, проходящей через центр тяжести второго сечения, равна 1 м. Расход масла, подаваемый по трубопроводу, Q=31,4 дм3/сек.

Определить:

1. Потери напора на рассматриваемом участке

2. Гидродинамический напор в первом сечении

 

Решение:

Составим уравнение Бернулли для описанных в условиях задачи сечений относительно плоскости сравнения проходящей через центр тяжести второго сечения

.

Геометрический напор в первом сечении равен z1 = 1 м

Давление в первом сечении равно Р1 = 176,58кН/м2= 176580 Па.

Скорость в первом сечении выражаем через расход жидкости

Геометрический напор во втором сечении равен z2 = 0 м

Давление во втором сечении равно Р2 = 147,15кН/м2=147150 Па.

Скорость во втором сечении также выражаем через расход жидкости

Подставляем все известные величины в исходное уравнение Бернулли и определяем потери напора на рассматриваемом участке

.

 

Гидродинамический напор в первом сечении определяется по формуле

Ответ: , .

 

Гидромеханические процессы

Задания для самоконтроля

I тип задач

 

1. Определить полное гидростатическое давление на дно сосуда, наполненного жидкостью. Сосуд сверху открыт, давление на свободной поверхности атмосферное. Глубина жидкости в сосуде h. Температура жидкости t.

 

2. Определить манометрическое давление на дно сосуда, наполненного жидкостью. Сосуд сверху открыт, давление на свободной поверхности атмосферное. Глубина жидкости в сосуде h. Температура жидкости t.

 

3. Какую силу F2 (рис.18) нужно приложить к большему поршню, чтобы система находилась в равновесии. Сила, приложенная к меньшему поршню F1. Диаметр большего поршня D, меньшего d. Разность уровней h. Трубки заполнены жидкостью. Весом поршней пренебречь. Температура жидкости t.

 

4. Определить силу манометрического давления на дно сосуда (рис.19), если сила, действующая на поршень равна F1. Диаметр d, глубина жидкости в сосуде h, диаметр дна сосуда D. Температура жидкости t.

 

5. Труба диаметром D соединена с трубой диаметром d (рис.20). Высота столба жидкости h. В трубах имеются поршни. Какое усилие F2 нужно приложить на поршни А и В, чтобы система находилась в равновесии, если на поршень С действует сила F1. Температура жидкости t.

 

Рис. 18                              Рис.19                          Рис. 20        

Таблица 8

№ задачи h d D F1 t жидкость
1 2 3 4 5 6 7
1 20 см 5 см 1,2d 1 кН 5°C вода
2 50 см 20 см 1,5d 2 кН 15°C бензин
3 1 м 40 см 2d 5 кН 40°C ртуть
4 1,2 м 0,5 м 3d 7 кН 50°C нефть
5 150 см 75 см 5d 10 кН 75°C азотная кислота

 

 

II тип задач

 

1. Определить на какой высоте z установится уровень ртути в пьезометре (рис. 21), если при манометрическом давлении в трубе РА и показании h система находится в равновесии. Температура жидкостей t.

 

2. Определить манометрическое давление в точке А трубопровода (рис. 22), если высота столба ртути по пьезометру h2. Центр трубопровода расположен на h1 ниже линии раздела между жидкостью и ртутью. Температура жидкостей t.

 

3. Определить манометрическое и абсолютное давление в баллоне А (рис. 23), если в баллоне и в левой трубке – жидкость, а в правой – ртуть. Высоты равны h1 и h2. Температура жидкостей t.

 

4. Определить высоту, на которую поднимается жидкость в вакуумметре (рис. 24), если абсолютное давление воздуха внутри баллона Р. Температура жидкостей t.

 

5. Определить высоту столба воды в пьезометре над уровнем жидкости в закрытом сосуде (рис. 25). Жидкость в сосуде находится под абсолютным давлением P1. Температура жидкостей t.

 

Рис. 21                                          Рис. 22                              Рис. 23

 

Рис. 24                        Рис. 25

Таблица 9

№ задачи РА P P1 h h1 h2 t жидкость
1 2 3 4 5 6 7 8 9
1 10кПа 25 кПа 50кПа 10мм 2мм 1см 20°С вода
2 50кПа 50 кПа 75кПа 50мм 5мм 2см 35°С бензин
3 0,1МПа 75 кПа 0,1МПа 10см 10мм 3см 50°С нефть
4 0,15МПа 0,085 МПа 0,15МПа 20см 20мм 5см 65°С азотная кислота
5 0,2МПа 0,095 МПа 0,2МПа 50см 50мм 10см 75°С этиловый спирт

 

III тип задач

 

1. Определить при помощи дифференциального манометра разность давлений в точках В и А двух трубопроводов, заполненных жидкостью 1 (рис 26). Высота столба жидкости 2 h .

2. Определить высоту столба жидкости 1 h, при разности манометрических давлений в точках В и А двух трубопроводов, заполненных жидкостью 2, DР (рис 27). Перепад высот между центрами трубопроводов z.

 

3. Определить высоту столба жидкости 2 h, при разности манометрических давлений в точках В и А двух трубопроводов, заполненных жидкостью 1 (рис. 28).

Рис. 26                        Рис. 27

4. Для схемы показанной на рис. 29, превышение точки В над точкой А равно z. В качестве рабочей жидкости применена жидкость 2. Определить разность давлений в баллонах при показании прибора h, если в баллонах жидкость 1.

Рис.28              Рис.29                        Рис. 30

5. Для схемы показанной на рис. 30, превышение точки В над точкой А равно z. Разность давлений в баллонах DР. Баллоны наполнены жидкостью 1. В качестве рабочей жидкости применена жидкость 2. Определить показания пьезометра h

Таблица 10

№ задачи h жидкость 1 жидкость 2 z DР
1 1 2 3 4 5
1 10мм вода азотная кислота 20 мм 10кПа
2 50мм бензин этиловый спирт 50 мм 50кПа
3 10см нефть вода 10 см 0,1МПа
4 20см азотная кислота нефть 0,2 м 0,15МПа
5 50см этиловый спирт бензин 90 см 0,2МПа

 

 

IV тип задач

1. Определить расход жидкости плотностью 1000 кг/м3, вязкостью 0,00101 Па×с, который сможет перемещаться по стальному трубопроводу длиной 150 м, диаметром 100 мм, с шероховатостью стенок 0,05 мм при помощи насоса с потребным напором 50 м. Точка забора находится над точкой потребления на высоте 3 метра. При решении задачи не учитывать влияние температуры на свойства жидкости.

 

2. Определить потребный напор, который необходимо создать насосу для перемещения 65л/с жидкости плотностью 1000 кг/м3, вязкостью 0,00101 Па×с, по стальному трубопроводу, состоящего из двух частей длиной 100 м и 500 м соответственно. Шероховатость стенок первого участка трубопровода с диаметром 100 мм составляет 0,05 мм, шероховатость стенок второго участка трубопровода с диаметром 150 мм – 0,1 мм. Коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении трубопровода, при переходе с одного диаметра на другой, равен 3. Жидкость со второго участка трубопровода под избыточным давлением 0,01 МПа распыляется в атмосфере через распределительное устройство. Коэффициент местного сопротивления распределительного устройства равен 5. При решении задачи не учитывать влияние температуры на свойства жидкости.

 

3. Определить оптимальный диаметр стального трубопровода, который может пропустить расход жидкости плотностью 1000 кг/м3, вязкостью 0,00101 Па×с, равный 60 л/с. Длина трубопровода составляет 500 м, шероховатость стенок трубопровода 0,1 мм. Жидкость перемещается при помощи насоса с потребным напором 75 м. Точка забора находится под точкой потребления на высоте 5 метров. При решении задачи не учитывать влияние температуры на свойства жидкости.

 

4. Определить потери напора на трение со стенками трубопровода, которые возникают при перемещении 50л/с жидкости плотностью 1000 кг/м3, вязкостью 0,00101 Па×с, по стальному трубопроводу, состоящего из двух частей длиной 100 м и 500 м соответственно. Шероховатость стенок первого участка трубопровода с диаметром 100 мм составляет 0,05 мм, шероховатость стенок второго участка трубопровода с диаметром 150 мм – 0,1 мм. Коэффициент местного сопротивления при внезапном расширении трубопровода, при переходе с одного диаметра на другой, равен 3. При решении задачи не учитывать влияние температуры на свойства жидкости.

 

5. Определить потери давления, которые возникают при перемещении 90л/с жидкости плотностью 1000 кг/м3, вязкостью 0,00101 Па×с, по стальному трубопроводу длиной 250 м. Шероховатость стенок трубопровода диаметром 100 мм составляет 0,1 мм. При решении задачи не учитывать влияние температуры на свойства жидкости.

 


Приложение

Таблица плотностей некоторых жидкостей

(при t=20°C, Р=0,1 МПа)

Жидкость Плотность, кг/м3
Азотная кислота, 92% 1500
Бензин 760
Вода 1000
Нефть 900
Ртуть 13600
Этиловый спирт, 40% 920

 

 

Гидромеханические процессы

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

Гидромеханические процессы

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

 

Березники 2011


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ПЕРМСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Березниковский филиал

Кафедра технологии и механизации производств

 

 

Е.А. Шестаков, С.А. Шестаков

 

Гидромеханические процессы

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ

ПО КУРСУ «ГИДРОМЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ»

 

 

Березники 2011


УДК 66

Ш 51

 

 

Составитель: Е. А. Шестаков, С.А. Шестаков

Рецензент

канд. техн. наук Киссельман И.Ф.

(Березниковский филиал Пермского национального исследовательского

 политехнического университета)

 

Ш 51 Гидромеханические процессы: Метод. пособие для практических работ по курсу «Гидромеханические процессы» / сост. Е.А. Шестаков, С.А. Шестаков, – БФ Перм. нац. исслед. политех. ун-та. – Пермь, 2011. – 105 с.
 

 

ISBN

Представлены практические задания по курсу «Гидромеханические процессы», включающие в себя разобранные примеры основных типов. Приведены задания для самоконтроля, по рассмотренным темам, а также необходимые справочные данные для решения вышеуказанных заданий.

Предназначены для самостоятельной подготовки студентами специальности 240801 «Машины и аппараты химических производств» по курсам «Гидромеханические процессы», «Процессы и аппараты химической технологии», «Насосы, компрессоры, холодильные установки», «Типовое и специальное технологическое оборудование»; специальности 240301 «Химическая технология неорганических веществ» по разделу курса «Процессы и аппараты химической технологии», и специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств» по разделу курса «Технологические процессы и оборудование».

 

УДК 66

 

ISBN                                                               ã Березниковский филиал

ГОУ ВПО

«Пермский национальный

исследовательский политехнический

университет», 2011


Содержание

Содержание. 4

Гидростатика. 6

Задача 1. Гидростатическое давление. 6

Задача 2. Пьезометрическая высота. 6

Задача 3. Вакуумметрическое давление. 7

Задача 4. Вакуумметрическое давление. 8

Задача 5. Манометрическое давление. 9

Задача 6. Манометрическое давление . 10

Задача 7. Разность давления в сосудах. 11

Задача 8. Полное гидростатическое давление на дно сосуда. 12

Задача 9. Манометрическая сила, от действующего давления. 12

Гидродинамика. 13

Задача 10. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости. 13

Задача 11. Потери напора в трубопроводе. 15

Задача 12. Уравнение Бернулли. 18

Задача 13. Потери напора при движении жидкости по трубопроводу. 20

Задача 14. Манометрическое давление, создаваемое насосом. 22

Задача 15. Потери напора. 24

Задача 16. Определение расхода жидкости. 26

Задача 17. Потери напора. 29

Задача 18. Параллельное соединение трубопроводов. 30

Задача 19. Определение потребного напора. 33

Задача 20. Определение расхода жидкости. 37

Задача 21. Определение расхода жидкости. 42

Задача 22. Определение оптимального диаметра трубопровода. 47

Задача 23. Подбор насоса для перекачивания жидкости. 56

Задача 24. Подбор насоса для перекачивания жидкости. 61

Гидромеханические процессы.. 64

Задача 25. Определение плотности газа. 64

Задача 26. Определение плотности газа. 65

Задача 27. Определение режима движения жидкости в аппарате. 66

Задача 28. Определение массового и объемного расходов. 67

Задача 29. Конструктивный расчет отстойника. 68

Задача 30. Определение необходимой мощности привода мешалки. 69

Задача 31. Материальный баланс процесса очистки воздуха. 70

Задача 32. Конструктивный расчет циклона. 74

Задача 33. Конструктивный расчет цепного фильтра. 82

Задача 34. Конструктивный расчет ленточного вакуум-фильтра. 89

Задания для самоконтроля. 95

I тип задач. 95

II тип задач. 96

III тип задач. 97

IV тип задач. 99

Приложение. 101

Обозначение приставок к единицам измерения. 101

Обозначение и единицы измерения величин. 101

Обозначение и единицы измерения давления. 101

Таблица плотностей некоторых жидкостей. 102

Проходы условные (размеры номинальные). Ряды (ГОСТ 28338-89). 102

Список использованных источников. 103


Гидростатика



Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.236.50.201 (0.035 с.)