Высшая школа технологии и энергетики СПбГУПТД

Двойная U-образная трубка заполнена двумя жидкостями таким образом, что свободная поверхность во внутреннем ответвлении трубки находится на одном уровне (рис. 1). Рассчитать плотность ρ₂, если ρ₁ = 1000 кг/м³; h_x = 0, 8 м; h₂ = 0, 65 см.

Рассчитать избыточное давление на свободной поверхности минерального масла и абсолютное давление в точке М, если h = 2 м; z = 3, 5 м; ρ = 850 кг/м³; р_атм = 105 Па; g = 10 м/с² (рис.2).

Сосуд содержит две несмешивающиеся жидкости с плотностями р, и р₂ (рис.3). Давление над свободной поверхностью измеряется манометром. Определить избыточное давление на основание сосуда, если р_м = 102 Н/м²; ρ₁ = 890 кг/м³; ρ₂ = 1280 кг/м³; h₁ = 2, 1 м; h₂ = 2, 9 м; g = 10 м/с².

В сообщающихся сосудах находятся две несмешивающиеся жидкости с плотностями ρ₁ и ρ₂. Определить позицию свободных поверхностей жидкостей H₁ и Н₂ по отношению к плоскости сравнения О—О (рис.4), если ρ₁ = 1000 кг/м³; ρ₂ = 1200 кг/м³; h = 11 см.

Определить объем воды и минерального масла в закрытом сосуде по данным пьезометра и индикатора уровня, если D = 0,4 М; a = 0,5 м; b=1,6 м; ρм = 840 кг/м³; ρв = 1000 кг/м³; g= 10 м/с² (рис.5).

Герметично закрытый стальной резервуар (рис.6) содержит воду (ρ_в = 1000 кг/м3). Вентилятором на свободной поверхности создается избыточное давление, показание ртутного манометра (ρ_рт = 13 600 кг/м³) Z₂=500 мм. Определить абсолютное давление на свободной поверхности жидкости в резервуаре и пьезометрическую высоту Z1

 

Вследствие опускания поршня весом G в закрытый резервуар под действием силы Р жидкость поднялась в пьезометре на высоту х (рис.7). Определить величину х, если Р= 300 Н; G = 200 Н; d = 0,1 м; h = 0, 4 м; ρ = 1000 кг/м³; g = 10 м/с².

На зафиксированный на полу поршень опирается цилиндрический сосуд без днища, заполненный водой. Определить величины давления р_х и р₂ (рис.8), если вес сосуда G = 10³ Н; ρ = 1000 кг/м³; а = 0,8 м; D = 0,4 м; g = 10 м/с².

Разность давлений между двумя горизонтальными цилиндрическими сосудами, наполненными водой и газом (воздухом), измерена с помощью дифференциального манометра, наполненного спиртом (ρ₂) и ртутью (ρ₃). Зная давление воздуха над свободной поверхностью воды в одном из сосудов, определить давление газа р, если р_возд = 2,5 ∙10⁴ Н/м²; ρ¹ = 1000 кг/м³; ρ₂ = 800 кг/м³; ρ₃ = 13600 кг/м₃; h₁ = 200 мм; h₂ = 250 мм; h = 0,5 м; g = 10 м/с²

Несмешивающиеся жидкости с плотностями ρ₁, ρ₂ и ρ3 находятся в сосуде (рис.10). Определить избыточное давление на основание сосуда p_изб, если ρ₁ = 1000 кг/м³; ρ₂ = 850 кг/м³; ρ₃ = 760 кг/м³; h₁ = 1 м; h₂ = 3 м; h₃ = 6 м.

Определить критическую скорость, отвечающую переходу от ламинарного режима к турбулентному в трубе диаметром d = 0, 03 м при движении воды, воздуха и глицерина при температуре 25 °С.

Определить число Рейнольдса и режим движения воды в водопроводной трубе диаметром d = 300 мм при расходе 0 = 0,136 м³/с и температуре воды 10 °С.

Применяемые в водоснабжении и канализации трубы имеют минимальный диаметр d = 12 мм, максимальный диаметр d = 3500 мм. Расчетные скорости движения воды в них составляют ν = 0 5... 4 м/с. Определить минимальное и максимальное значения числа Рейнольдса и режим течения воды в этих трубопроводах.

Определить скорость, соответствующую переходу ламинарного режима движения жидкости в турбулентный, если диаметр трубопровода d = 100 мм, кинематический коэффициент вязкости жидкости v = 1, 01*10^-6 м²/с.

Определить кинематический коэффициент вязкости, соответствующий переходу ламинарного режима в турбулентный в трубопроводе диаметром d = 0,203 мм при расходе нефти Q = 0,1 м³/с.

Трубопровод d = 100 мм транспортирует нефть плотностью ρ = 920 кг/м³ и кинематическим коэффициентом вязкости ν = 1,3 · 10^-4 м²/с. Определить расход нефти, соответствующий переходу ламинарного режима в турбулентный.

Конденсатор паровой турбины, установленный на тепловой электростанции, оборудован 8186 охлаждающими трубками d = 0,025 м. В нормальных условиях работы через конденсатор в час проходит 13600 м³ циркуляционной воды с температурой 12,5...13 °С. Будет ли при этом обеспечен турбулентный режим движения в трубках?

Уточнить режим течения воды в трубопроводе диаметром d = 100 мм при расходе Q = 4 л/с. Кинематический коэффициент вязкости v = 1,01 ∙10^-6 м²/с.

Средняя скорость течения нефти в трубопроводе диаметром d = 200 мм, V = 0, 8 м/с. Кинематический коэффициент вязкости v = 1,3 ∙10^-4 м²/с. Определить начальный интервал образования ламинарного течения.

Горизонтальный отстойник для осветления сточных вод представляет собой прямоугольный резервуар шириной b = 6,0 м и глубиной h = 2,5 м, температура воды 20 °С. Определить среднюю скорость и режим движения сточной жидкости, если ее расчетный расход Q = 0,08 м³/с. При какой скорости движения жидкости в от-стойнике будет наблюдаться ламинарный режим движения жидкости?

Через трубопровод диаметром d=100 мм движется вода с расходом Q=8 л/с. С помощью U-образного ртутного манометра между сечениями 1—1 и 2—2, расположенными на расстоянии l = 50 м друг от друга, берется разность показаний h=12 мм. Относительная плотность ртути δ = 13,6. Определить коэффициент потери напора на трение λ.

Вода протекает по водомеру Вентури, состоящему из трубы диаметром d₁ = 20 см, в которую вставлен участок трубы диаметром d₂ = 10 см (рис. 22). Пренебрегая сопротивлением, определить расход воды, если в пьезометрах П₁ и П₂ разность показаний h = 0, 25 м.

Пренебрегая всеми потерями напора, определить высоту Н и расход Q струи воды (рв =1000 кг/м³) начальным диаметром d= 25 мм при выходе из сопла длиной h = 0,25 м. Выброс струи осуществляется вертикальной трубкой диаметром D = 500 мм и длиной H₀ = 3 м, которая подпитывается из резервуара с постоянным уровнем под избыточным давлением рм = 5 Н/см² = 5∙10⁴ Н/м² над свободной поверхностью (рис. 23).

Горизонтальная часть эжектора расположена на высоте h = 2 м от свободной поверхности жидкости в резервуаре. Диаметр горловины эжектора d = 20 мм, а диаметр выходного сечения D = 60 мм (рис. 24). Определить давление в минимальном сечении эжектора и максимальный расход при отсутствии расхода в трубке А.

Два резервуара, содержащие воду (резервуар А закрыт, резервуар В открыт и связан с атмосферой), соединены с помощью трубопроводов с диаметрами D₁ = 70 мм и D₂ = 100 мм и длинами l=3 м и /₂ = 5 м (рис. 25). Разность уровней воды в резервуарах H=5 м. Предположим, что уровни 1—1 и 5—5 остаются постоянными. Определить расход воды Q, если р_м = 20 Н/см² = 20 ∙ 10⁴ Н/м².

Система из двух соединенных последовательно трубопроводов d₁ = 100 мм и d₂ = 200 мм, l₁= 200 м и l₂ = 300 м соединяет резервуары А и В, имеющие свободные поверхности на уровнях H₁ = 100 м и Н₂ = 200 м (рис. 26). Коэффициенты потерь на местные сопротивления: ξ₁= 0,5; ξ₂= 0,1; ξ₃= 0,6; коэффициент трения на линейные сопротивления для сформировавшегося турбулентного режима λ=0,02+0,5/d. Определить расход жидкости между резервуарами.

Определить, на какую высоту hвак поднимется вода в трубке, один конец которой присоединен к суженной части трубы, а другой опущен в воду (рис. 27). Расход воды в трубе Q = 0,025 м³/с, избыточное давление р₁= 49 ∙ 10³ Па, диаметры d₂ = 100 мм и d₂ = 50 мм.

Вертикальный трубопровод, соединяющий основа¬ние резервуара с атмосферой, имеет следующие параметры: h = 5 м; l₁=4м; I₂ = 10 м; I₃ = 3 м; d₁ = 100 мм; d₂ = 150 мм (рис. 28). Коэффициент потерь напора на линейные сопротивления для сформировавшегося турбулентного режима определен по эмпирической формуле λ = 0,02 + 0,5/d. Рассчитать расход жидкости в трубопроводе и давление в точке В. Потерями на местных сопротивлениях можно пренебречь.

Определить расход воды Q в трубе диаметром d₁ = 250 мм, имеющей плавное сужение до диаметра D₂= 125 мм, если показания пьезометров: до сужения h₁ = 50 см; в сужении H₂ = 30 см. Температура воды 20 °С (рис. 29).

Определить расход минерального масла, движущегося по трубе диаметром d = 12 мм, изогнутой под прямым углом. Показания манометров, поставленных перед коленом и после него составляют соответственно р₁ = 10 МПа и p₂ = 9, 96 МПа.