Работа 1. Исследование уравнения Бернулли

Цель работы: на напорном трубопроводе переменного сечения про­следить по приборам переход энергии в потоке из потенциальной в кинетическую и обратно в соответствии с уравнением Бернулли. Построить линию пьезометрического напора     и линию гидродинамического напора .  Обратить внимание на изменение потенциальной энергии (уменьшение и увеличение) и полной энергии (только уменьше­ние) по длине потока, а также на различие между величинами местной скорости u и средней V.

Работа 2. Исследование режимов движения

Цель работы: установить опытным путем наличие двух режимов движения жидкости. Определить при обоих режимах числа Рейнольдса . Отметить при изменении расхода Q и соответственно скорости V переход от ламинарного режима к турбулентному и подсчитать при этом Re _{к p} (критическое).

Работа 3. Исследование сопротивления по длине при напорном движении воды в трубах. Определение коэффициента Дарси λ

Цель работы: при различных расходах в трубе определить опытным путем потери напора  по длине l и коэффициент гидравлического трения по длине λ, пользуясь зависимостью . Сравнить λ, полученные из опыта, с вычисленными по соответствующим формулам (Колбрука, Блазиуса и др.).

Работа 4. Истечение через малые отверстия в тонкой стенке и через насадки при постоянном напоре

 

Цель работы: определить опытным путем численные значения коэф­фициентов расхода µ, сжатия ε, скорости φ и сопротивлений 𝜁 при истече­нии из отверстий и насадков различных типов. Определить величину раз­ряжения (вакуума) в насадке. Сравнить и объяснить разницу в значениях коэффициентов для отверстия и насадка с одинаковыми площадями вы­ходных сечений. Проследить изменение поперечного сечения струи (ин­версию) при истечении из отверстий различной формы.

Работа 5. Гидравлический удар в трубопроводе

 

Цель работы: определить величину повышения давления в напорном трубопроводе при мгновенном закрытии затвора по формуле Н.Е. Жуков­ского и сравнить вычисленные значения с опытными данными, получен­ными по индикаторной диаграмме.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Задача 1. На рис. 1.1 и 1.2 показаны различные расчетные схемы. На них изображена вертикальная прямоугольная стенка, переходящая в кри­волинейную (цилиндрическую) поверхность. Стенка и цилиндрическая поверхность находятся под давлением воды.

 

               Рис.1.1                           Рис.1.2 

Требуется:

1. Определить аналитическим и графоаналитическим путем силу из­быточного давления на вертикальную стенку АВ.

2. Определить графическим и аналитическим путем координату цен­тра давления для стенки АВ.

3. Показать эпюры горизонтальной составляющей силы давления Р_х на цилиндрическую поверхность ВК и тело давления.

4. Определить вертикальную и горизонтальную составляющие силы избыточного давления на цилиндрическую поверхность ВК, а также их равнодействующую.

5. Найти координаты центра давления равнодействующей силы на цилиндрическую поверхность аналитическим путем и проверить найден­ные координаты с помощью параллелограмма сил, построенного в центре кривизны.

Расчеты выполнить для одного из вариантов по данным, приведен­ным в таблице 1.1 и 1.2.

 

 

Таблица 1.1

Исходные данные	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1    2	3 4	5 6	7 8	9 0
Глубина воды h, м   Радиус r, м	5.0  4.8   2.0 1.8	4.5   4.3   1.6 1.4	4.0    3.8   1.2  1.0	3.2    3.0   0.8   0.6	2.5    2.0   0.5    0.4

 

Таблица 1.2

 

Исходные данные	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	1 2	3 4	5 6	7 8	9 0
Ширина стенки b, м   Номер рисунка	10 9   1.1 1.2	8      7   1.1   1.2	6      5   1.1   1.2	4      3   1.1   1.2	2     1   1.1 1.2

 

Задача 2. Для подачи воды из резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, предусмотрен короткий трубопровод, состоящий их двух последовательно соединенных участков труб разного диаметра (рис.2.1 и 2.2). На одном из участков установлен кран, угол открытия кра­на а. Над горизонтом воды в резервуаре поддерживается внешнее давле­ние p ₀.

 

Рис.2.1                                      Рис.2.2

 

 

Требуется:

1.Выяснить режим движения на каждом участке короткого трубо­провода.

2. Определить напор Н с учетом режима движения. В случае турбу­лентного режима движения для определения коэффициента λ использо­вать универсальную формулу А.Д. Альтшуля, справедливую для всех зон сопротивления этого режима. Формула имеет вид:

Высота эквивалентной шероховатости  для технических труб задана в таблице исходных данных. Расчет выполнить для одного из вариантов по данным, приведенным в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Исходные Данные	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Расход Q, л /с	5,0	8,0	14	18	30	25	17	10	6.0	4,0
Диаметр d 1, мм	50	75	100	125	150	200	150	125	100	75
Диаметр d 2, мм	75	100	125	150	200	150	125	100	75	50
Угол открытия крана, α°	30	20	30	20	40	30	20	30	20	30
Длина трубы l 1, м	10	15	25	30	25	20	15	10	20	18
Длина трубы l 2, м	15	20	30	25	20	15	10	20	10	12

Таблица 2.2

 

Исходные данные	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Температура воды t°C	10	11	12	13	14	15	16	17	18	20
Эквивалентная шероховатость , мм	0.3	0.35	0.4	0.45	0.5	0.55	0.6	0.65	0.7	0.5
Внешнее давление р0, кПа	100	106	94	100	93	107	100	108	109	100
Номер рисунка	2.1	2.2	2.1	2.2	2.1	2.2	2.1	2.2	2.1	2.2

Задача 3. На рис.3.1 и 3.2 показаны резервуары, в оболочке которых сделаны круглые отверстия диаметром d. К одному из отверстий присое­динен внешний цилиндрический насадок (рис.3.2). Отметки уровня воды в резервуарах, центра отверстий, дна указаны в таблице 3.2.

            Рис. 3.1                             Рис.3.2

 

Скорость в резервуарах V ₀ ≈ 0. Отметка уровня воды держится по­стоянной. Длину насадка принять, равной l _нас = 4 d.

 

Требуется:

 

1.Определить расход Q, вытекающий через отверстие (рис.3.1) или внешний цилиндрический насадок (рис.3.2).

2.Определить в метрах водяного столба величину вакуума в сжатом сечении внешнего цилиндрического насадка.

 

Расчет выполнить для одного из вариантов по данным, приведенным в таблицах 3.1 и 3.2.

Таблица 3.1

 

Исходные данные	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Внешнее давление р0, кПа	100	106	100	102	108	110	104	100	103	107
Диаметр d, см	3	4	5	6	7	8	7	6	5	4

 

 

Таблица 3.2

Исходные	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
данные	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Отметки: А, м В, м Д, м	10.0 8.3 7.0	10.0 8.2 7.0	10.0 8.1 7.0	10.0 8.0 7.0	10.0 7.9 7.0	10.0 7.8 7.8	10.0 7.7 7.7	10.0 7.6 7.6	10.0 7.5 7.5	10.0 7.4 7.4
Номер рисунка	3.2	3.2	3.2	3.2	3.2	3.1	3.1	3.1	3.1	3.1

 

Задача 4. Из напорного бака с постоянным уровнем вода подается потребителям по трубопроводу, состоящему из трех участков (рис.4.1).

 

 

Рис. 4.1

 

Требуется:

1.Определить потери напора на каждом участке, пользуясь таблица­ми для гидравлически длинных труб.

2.Определить отметку воды в напорном баке.

Расчеты выполнить для одного из вариантов по данным, приведен­ным в таблицах 4.1 и 4.2.

 

 

Таблица 4.1

Исходные данные	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Расход Qb, л/с	12	40	20	50	30	10	10	5	2	15
Расход Qc, л/с	13	15	7	25	100	80	30	0	5	10
Расход Qd, л/с	30	10	50	20	0	5	15	80	0	25
Расход Q P л/с	10	20	6	20	60	30	40	40	100	20
Диаметр d 1, мм	100	200	125	250	350	300	250	400	350	300
Диаметр d2, мм	125	250	150	300	200	150	150	350	300	250
Диаметр d3, мм	150	150	100	200	250	200	125	300	250	200

 

                                                                Таблица 4.2

Исходные данные	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Длина трубы l 1, м	320	330	340	350	360	370	380	390	410	420
Длина трубы  l 2, м	450	440	430	420	410	390	370	380	360	350
Длина трубы  l 3, м	540	530	520	510	500	490	480	470	460	450
Отметка пьезо­метрической линии в конце системы Z, м	0	5	10	15	20	25	30	35	40	45
Вид труб	нормальные стальные			новые стальные			новые чугунные

 

 

Задача 5. Вода поступает по трубопроводу диаметром d и длиной I при избыточном давлении р₀. При резком закрытии задвижки, установ­ленной в конце трубопровода, возникает гидравлический удар (рис.5).

 

Рис.5

Требуется:

1. Определить скорость распространения ударной волны и длитель­ность фазы.

2.Выяснить вид удара и определить максимальное повышение давле­ния.

Расчеты выполнить для одного из вариантов по данным, приведенным в таблицах 5.1 и 5.2.

Указание:

Закон изменения скорости движения жидкости при постепенном за­крытии задвижки считать линейным.

Таблица 5.1

 

Исходные данные	Последняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Расход Q, л /с	785	141	990	96	283	98	251	71	63	196
Диаметр d, мм	900	300	800	350	600	250	400	300	200	500
Толщина сте­нок е, мм	100	10	80	12	40	10	40	10	8	50
Длина трубы l, км	1	0.8	0.9	2	1.4	1.9	1.25	2.6	1.2	2.5

Таблица 5.2

Исходные данные	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Начальное давление р0, кПа	200	250	200	150	200	150	200	250	200	250
Время закрытия задвижки, ТЗ, с	1	6	0	10	0	8	5  10		1	2
Материал тру­бы	бетон		сталь		чугун		дерево		сталь

ОГЛАВЛЕНИЕ

Цель, задачи курса и общие указания	1
Тема 1. Введение. Физические свойства жидкости	3
Тема 2. Гидростатика	4
Тема 3. Основы кинематики жидкости и гидродинамики	6
Тема 4. Потери напора при установившемся равномерном движении жидкости	9
Тема 5. Истечение жидкости через отверстия, насадки и короткие трубы	12
Тема 6. Установившееся равномерное движение в гид­равлически длинных напорных трубопроводах. Гидравлический удар в трубах.	13
Лабораторные работы	15
Контрольное задание	17