Вимоги до виконання індивідуальної роботи

1. Номер варіанту індивідуального завдання студента відповідає двом останнім цифрам індивідуальної залікової книжки (табл.1).
2. Перед кожною відповіддю потрібно записувати питання.
3. Відповіді на теоретичні питання повинні містити:

- короткий опис сутності процесу і пояснення до нього;

- за необхідності рисунки;

- короткий опис гідравлічних машин або пристроїв, їх призначення та галузі застосування.

1. При розв’язуванні задач необхідно:

- записати умову задачі в повній і скороченій формі;

- за необхідності подати схеми, креслення та графіки;

- розв’язувати задачу у загальному вигляді, тобто через формули та рівняння з відповідними поясненнями;

- дотримуватися однорідності у розмірності при підстановці значень величин у формули або рівняння.

1. Всі креслення виконуються олівцем та за допомогою креслярських інструментів.
2. Індивідуальна робота виконана без дотримання вказаних вище вимог або неохайно – не зараховується.

 

 

Таблиця варіантів

Номер варіанту	Номери задач і теоретичних питань	Номер варіанту	Номери задач і теоретичних питань
01.	1, 11, 2.1, 31	36.	6, 19, 22, 35
02.	2, 12, 22, 32	37.	7, 20, 23, 36
03.	3, 13, 23, 33	38.	8, 11, 24, 37
04.	4, 14, 24, 34	39.	9, 12, 25, 38
05.	5, 15, 25, 35	40.	10, 13, 26, 39
06.	6, 16, 26, 36	41.	1, 15, 29, 33
07.	7, 17, 27, 37	42.	2, 16, 30, 34
08.	8, 18, 28, 38	43.	3, 17, 21, 35
09.	9, 19, 29, 39	44.	4, 18, 22, 36
10.	10, 20, 30, 40	45.	5, 19, 23, 37
11.	1, 12, 23, 34	46.	6, 20, 24, 38
12.	2, 13, 24, 35	47.	7, 11, 25, 39
13.	3, 14, 25, 36	48.	8, 12, 26, 40
14.	4, 15, 26, 37	49.	9, 13, 27, 31
15.	5, 16, 27, 38	50.	10, 14, 28, 32
16.	6, 17, 28, 39	51.	1, 16, 22, 36
17.	7, 18, 29, 40	52.	2, 17, 23, 37
18.	8, 19, 30, 31	53.	3, 18, 24, 38
19.	9, 20, 21, 32	54.	4, 19, 25, 39
20.	10, 11, 22, 33	55.	5, 20, 26, 40
21.	1, 13, 25, 37	56.	6, 11, 27, 31
22.	2, 14, 26, 38	57.	7, 12, 28, 32
23.	3, 15, 27, 39	58.	8, 13, 29, 33
24.	4, 16, 28, 40	59.	9, 14, 30, 34
25.	5, 17, 29, 31	60.	10, 15, 21, 35
26.	6, 18, 30, 32	61.	1, 17, 24, 39
27.	7, 19, 21, 33	62.	2, 18, 25, 40
28.	8, 20, 22, 34	63.	3, 19, 26, 31
29.	9, 11, 23, 35	64.	4, 20, 27, 32
30.	10, 12, 24, 36	65.	5, 21, 28, 33
31.	1, 14, 27, 40	66.	6, 22, 29, 34
32.	2, 15, 28, 31	67.	7, 23, 30, 35
33.	3, 16, 29, 32	68.	8, 24, 21, 36
34.	4, 17, 30, 33	69.	9, 15, 22, 37
35.	5, 18, 21, 34	70.	10, 16, 23, 38

 

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

з курсу “ГІДРАВЛІКА”

 

 

1. Короткий огляд розвитку гідравліки та гідравлічних машин. Зв’язок курса з технічними дисциплінами, програмою трудового навчання в школі.
2. Ідеальна рідина. Фізичні властивості реальних рідин (густина, питома вага, стисливість, пружність, температурне розширення).
3. Класифікація сил, що діють у рідинах.
4. Гідравлічний тиск і його властивості.
5. Внутрішнє тертя і в’язкість рідини. Ньютоновські та неньютоновські рідини.
6. Абсолютний, надлишковий, вакууметричний тиск. Одиниці вимірювання тиску.
7. Диференціальне рівняння рівноваги рідини (рівняння Ейлера).

8. Основне рівняння гідростатики.

1. Геометричне і фізичне тлумачення основного рівняння гідростатики.
2. Закони Паскаля й Архімеда та їх використання в техніці.
3. Рівновага рідини в сполучених посудинах. Прилади для вимірювання тиску.
4. Сила тиску. Тиск рідини на плоску стінку.
5. Сила тиску рідини на циліндричну стінку.

14. Задачі гідродинаміки. Основні поняття і визначення. Рівномірний і нерівномірний, напірний і безнапірний рух.

1. Витрати потоку. Середня швидкість. Рівняння нерозривності потоку.

16. Режими руху рідини (ламінарний, турбулентний). Число Рейнольдса і його критичне значення.

1. Поняття про гідравлічну подібність. Основні критерії подібності та їх практичне використання.
2. Рівняння Д.Бернуллі для елементарної струминки ідеальної рідини. Геометричне та фізичне тлумачення рівняння.
3. Рівняння Бернуллі для потоку реальної рідини. Гідравлічний, енергетичний зміст рівняння. Побудова п’єзометричної лінії.
4. Опори уздовж потоку рідини. Коефіцієнт гідравлічного тертя і його залежність від числа Рейнольдса. Рівняння Дарсі- Вейсбаха, формула Шезі.
5. Формула Пуайзеля для визначення втрат напору в ламінарному режимі.
6. Втрати напору на місцеві гідравлічні опори.
7. Втрати енергії при раптовому розширенні та звуженні потоку (формула Борда).
8. Витікання рідини через малі отвори в тонкій стінці. Стиснення струменя. Коефіцієнти швидкості та витрат.
9. Витікання рідини через малий отвір у тонкій стінці в атмосферу при змінному напорі.
10. Витікання рідини через насадки. Типи насадків. Застосування насадків у техніці.
11. Призначення і класифікація трубопроводів. Гідравлічний розрахунок простого трубопроводу.
12. Розрахунок складного трубопроводу (на прикладі трубопроводу з паралельним з’єднанням труб).
13. Гідравлічний удар. Формула М.Жуковського.
14. Явище кавітації.
15. Класифікація і принцип дії гідравлічних машин.
16. Насоси. Призначення, технічні характеристики, галузі використання.
17. Конструкції поршневих насосів, їх характеристики, галузі застосування.
18. Конструкція та принципи роботи відцентрових насосів, застосування їх у техніці.
19. Лопастні насоси. Основи теорії робочого колеса.
20. Активні гідротурбіни. Робочий процес, основні характеристики ККД.
21. Реактивні гідротурбіни. Робочий процес, основні характеристики ККД.
22. Гідродвигуни, їх класифікація, галузі застосування.
23. Гідродинамічні передачі. Призначення, принцип роботи, галузі застосування.
24. Класифікація гідроелектростанцій. Основні споруди, обладнання. Принципові схеми гідроелектростанцій.

Задача 1

Вага п’яти літрів нафти 42Н. Визначити її питому масу γ та густину ρ.

Задача 2

До п’яти літрів антифризу (ρ= 800 кг/м³) додано десять літрів води для одержання 15 літрів суміші. Визначити густину і питому вагу суміші.

Задача 3

Визначити силу тиску на дно конічного резервуара, заповненого водою (Н=2 м), на верхню частину якого діаметром d=0,5 м діє сила F=5000 Н. Діаметр дна D=1 м.

Задача 4

Визначити густину морської води на глибині 500 м, де надлишковий тиск дорівнює 5 МПа.

Задача 5

Визначити силу тиску на плоску вертикальну стінку і знайти положення центра тиску. Стінка прямокутника з шириною В=5 м і висотою Н=10 м. Прийняти, що верх стінки збігається з вільною поверхнею.

Задача 6

Камінь масою 100 кг лежить на дні водоймища, його об’єм 4·10^{-2 м3}. Яка потрібна сила, щоб відірвати камінь від дна?

Задача 7

Із якою силою діє вода на прямокутну греблю висотою 80 м і шириною 140 м, якщо водосховище заповнене водою до верху?

Задача 8

Чому дорівнює виштовхувальна сила, що діє в атмосфері на резервуар з водою об’ємом 5000 м³?

Задача 9

Площа поперечного перерізу вантажного судна по ватерлінії 3000 м². Осадка судна після його завантаження 6 м. Визначити масу вантажу.

Задача 10

Циліндричний резервуар місткістю V=100 м³ заповнений бензином до висоти Н=5 м. Визначити тиск бензину на бокову стінку.

Задача 11

Визначити сили тиску, які діють на дно і бокові стінки резервуара водонапірної вежі, якщо довжина його 5 м, ширина 4 м і висота 2,5 м. Вода налита до рівня 2 м.

Задача 12

На яку висоту підніметься вода у вакууметрі, якщо повний гідростатичний тиск у балоні Р = 60000 Па.

Задача 13

Диференційний ртутний манометр приєднаний до двох трубопроводів А і В з водою. Визначити різницю тисків у трубопроводах, якщо висота ртуті (ρ =13500 кг/м³) h=40 см.

 

Задача 14

Вода тече в трубі діаметром d₁=25 мм зі швидкістю ₁ = 1 м/с. Якою буде швидкість руху повітря в трубі діаметром d₂=100 мм за умови, якщо обидва потоки подібні. Температура води - 20^о С, а температура повітря - 50^о С (ν₂=0,17·10^-4 м²/с).

Задача 15

Вода циркулює в системі опалення і в підвалі будинку надходить у трубу діаметром 40 мм зі швидкістю 1 м/с. Якою буде швидкість течії в трубі діаметром 30 мм?

Задача 16

Горизонтальна труба діаметром d₁=100 мм звужується до діаметра d₂=50 мм, а потім розширюється до початкового діаметра. Визначити витрату води при показаннях п’єзометрів до звуження h₁=1,6 м і у звуженому місці h₂=0,4 м.

Задача 17

Індустріальне масло НС-30 при температурі 20^о С (ν=1,5·10^-4 м²/с) надходить від насоса в гідроциліндр діаметром d=24 мм. Який буде режим руху масла, якщо насос має подачу Q=120 л/хв?

Задача 18

Індустріальне масло НС – 20 при температурі 30^о С (ρ= 890 кг/м³; ν=0,47·10^-4 м²/с) тече в трубці діаметром d=12 мм при витраті Q=0,4 л/с. Визначити втрати напору і тиску на ділянці довжиною L=3 м.

Задача 19

Визначити втрати напору на тертя у сталевій трубі круглого перерізу довжиною L=200 м і діаметром d=0,2 м при середній швидкості руху води =5 м/с і температурі 20^оС.

Задача 20

Вода під сталим напором Н=2 м витікає в атмосферу через отвір діаметром d=20 мм. Визначити швидкість витікання і витрату води при температурі 20^оС.

Задача 21

Із циліндричного резервуара діаметром D=1,5 м витікає нафта (ν=1,5·10^-4 м²/с) через отвір у дні d=32 мм при початковому напорі Н₁=2 м. Визначити час витікання половини об’єму нафти.

Задача 22

По чавунному трубопроводу діаметром D=300 мм, довжиною L=2 км подається вода зі швидкістю =1,5 м/с. Товщина стінки трубопроводу δ=12 мм. Необхідно визначити ступінь підвищення тиску в трубопроводі у двох випадках, коли: 1) час закриття засувки t=4 с; 2) час закриття засувки t=8 с.

Задача 23

По трубопроводу постійного діаметра d=150 мм і довжиною L=25 м тече вода в кількості Q=40 л/c і витікає в атмосферу. Визначити, під яким напором відбувається витікання.

Задача 24

Вода при постійному напорі Н=2 м витікає в атмосферу через зовнішню циліндричну насадку діаметром d=10 мм. Чому дорівнюватиме вакуум у насадці, якщо коефіцієнт опору входу в насадку ζ _вх=0,06? Яка буде витрата рідини?

Задача 25

Вода при температурі 20^оС тече в трубопроводі діаметром d=125 мм і довжиною L=2000 м в кількості Q=12л/с. Визначити втрати напору вздовж трубопровода, якщо еквівалентна шорсткість Δ_е=0,1 мм.

Задача 26

У трубі діаметром d=150 мм тече масло, кінематична в’язкість якого ν=1,6·10^-4 м²/с, а густина ρ= 900кг/м³. Витрата масла Q=30 л/с. Визначити режим руху масла, максимальну швидкість течії і втрати тиску за одиницю довжини труби.

Задача 27

Вода із водонапірної вежі висотою Н=15 м подається по поліетиленовому горизонтальному трубопроводу діаметром d=150 мм на відстань L=1,5 км. Визначити на яку висоту h у кінці трубопровода буде подаватись вода при витратах Q=16 л/с?

Задача 28

По сталевому горизонтальному трубопроводу подається вода, витрати якої Q=3 м³/с на відстань L=3 км. Визначити необхідний діаметр трубопровода, якщо тиск на його початку – Р_поч=5·10⁵ Па, а в кінці трубопроводу – Р_к=1·10⁵ Па.

Задача 29

По трубопроводу діаметром d=100 мм рухається нафта при температурі 15^оС. Визначити режим руху нафти зі швидкості =0,5 м/с, а також швидкість, за якой здійсниться зміна турбулентного режиму руху нафти на ламінарний.

Задача 30

Визначити, на скільки відсотків збільшаться витрати води, яка витікає з малого отвору в дні відкритого бака, якщо до отвору під’єднати:

а) зовнішній циліндричний насадок;

б) конічно збіжний насадок;

в) коноїдальний насадок.

Задача 31

Вода витікає із закритого резервуара через зовнішній циліндричний насадок діаметром d=10 мм в атмосферу, при напорі Н=1,5 м і манометричному тиску на вільну поверхню Р_м=2,5·10⁵ Па. Визначити витрати води.

Задача 32

Розрахувати витрати напору вздовж сталевої труби квадратного перерізу (0,2×0,2 м) за середньої швидкості руху води =8 м/с. Довжина труби L=100 м. В’язкість води прийняти ν=10^-6 м²/с.

Задача 33

Визначити втрати напору в трубопроводі, якщо його довжина L=100 м, діаметр d=100 мм, швидкість протікання води =2 м/с, коефіцієнт опору тертя λ=0,024.

Задача 34

Визначити мінімальний час закриття засувки в трубопроводі довжиною L=500 м з швидкістю води =2 м/с, якщо допустиме підвищення тиску ΔР не повинно бути більшим 0,5 МПа.

Задача 35

Визначити місцеві втрати напору при раптовому розширенні русла прямокутного перерізу, якщо S₁ = 0,005 м², S₂ = 0,01 м² і витрати 10 л/с.

Задача 36

Визначити напір відцентрового насоса, якщо його об’ємна подача Q=20 л/с води, показання манометра Р=0,4МПа, показання вакуумметра Р_вак=36 кПа; діаметри напірного трубопровода d₂=250 мм, всмоктувального d₁=300 мм.

Задача 37

Відцентровий насос за 4 години роботи переміщує з водоймища 18 м² води. Повний напір насоса Н=3000 м. Визначити корисну потужність насоса і його ККД, якщо потужність електродвигуна, який приводить у дію відцентровий насос N_дв=45 кВт.

Задача 38

Визначити середній об’ємний ККД поршневого насоса подвійної дії, який заповнює мірний бак об’ємом V=1,5 м³ за 90 с, якщо відомі діаметр поршня D=0,2 м, хід поршня L=0,3 м, діаметр штока d=0,04 м і частота обертання вала n=0,9 с^-1.

Задача 39

Визначити продуктивність поршневого насоса подвійної дії, якщо хід поршня L=0,25 м, діаметр поршня D=160 мм, діаметр штока d=20 мм, швидкість обертання кривошипа n=40 об/хв, об’ємний ККД насоса η_о =0,95.

Задача 40

Визначити потужність двигуна для приведення в дію відцентрового насоса продуктивністю 12 м³/год. Напір насоса Н=18 м, ККД насоса η_н =0,7, ККД передачі η_п =1, густина води ρ=10 00 кг/м³.

 

Список літератури

1. Алаи С.И. Практикум по машиноведению: учебное пособие / С.И.Алаи, П.С.Моргулис, Н.Ф.Суворов; [под общ. ред. С.И.Алаи]. – М.: Просвещение, 1979. – 352 с.

2. Большаков В.А. Сборник задач по гидравлике: учебное пособие / В.А.Большаков, В.Н.Попов, Ю.М.Константинов [под общ. ред. В.А.Большакова ]. – К.: Вища школа, 1975. – 300 с.

3. Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М.Вильнер, Б.Б.Некрасов, Я.Т.Ковалев; [под общ. ред. Б.Б.Некрасова]. – Минск: Вышэйшая школа, 1985. – 381 с.

4. Дробнис В.Ф. Гидравлика и гидравлические машины: учебное пособие / Владимир Федорович Дробнис. – М.: Просвещение, 1987. – 192 с.

5. Ерохин В.Г. Сборник задач по основам гидравлики и теплотехники: учебное пособие / В.Г.Ерохин, М.Г.Маханько. – М.: Энергия, 1979. – 240 с.

6. Корець М.С. Машинознавство: Основи гідравліки та теплотехніки. Гідравлічні машини та теплові двигуни: навчальний посібник/ Микола Савич Корець. – К.: Знання України, 2003 – 445 с.

7. Левицький Б.Ф. Гідравліка: підручник / Б.Ф.Левицький, Н.П.Лещій. – Львів: Світ, 1994. – 256 с.

8. Рабинович Е.З. Гидравлика: учебное пособие / Ефим Зиновьевич Рабинович. – М.: Недра, 1977. – 304 с.

9. Савин И.Ф. Основы гидравлики и гидропривод: учебник / И.Ф.Савин, П.В.Сафонов. – М.: Высшая школа, 1978. – 221 с.

10. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: учебник для вузов / Давид Вениаминович Штеренлихт. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 640 с.

 

ДОДАТКИ

Додаток А

 

Густина ρ і питома вага γ деяких рідин при температурі t=20⁰C

Назва	р, кг/м^3	γ, Н/м^3
Бензин автомобільний	712...761	6990...7470
Вода морська	1002...1029	10010... 10080
Вода прісна
Дизельне паливо	831...861	8150...8450
Гас	792.840	7770...8240
Масло автотракторне АК-11	925...930	9070...9120
Масло веретенне АУ	888.-896	8710...8790
Масло для гідравлічних систем АМГ	до 850	до 8340
Масло індустріальне ІС-12, 20, 45	900...930	8830...9120
Нафта	850...950	8340...9320
Ртуть
Спирт

Густина ρ води і ртуті при тиску 0,1 МПа, кг/м³

Темпе-ратура t, ^оС	Рідина	Темпе-ратура t, ^оС	Рідина	Темпе-ратура t, ^оС	Рідина
вода	ртуть	вода	ртуть	вода	ртуть
	999,9	13 596		995,7	13 522		977,8
		–		992,2	13 497		971,8
	999,7			988,1	13 473		965,3
	998,2			983,2	13 449		958,4

Додаток Б