Гидрогазодинамика

Вариант 10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

Задача № 1 …………………………………………………..…………	3
Задача № 2 ……………………………………………………….……	5
Задача № 3 …………………………………………………………….	7
Задача № 4 …………………………………………………………….	8
Задача № 5 …………………………………………………………….	9
Задача № 6 ………………………………………………………….….	11
Список литературы …………………………………………………….	13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 1

 

Определить необходимый напор  у автонасоса при подаче воды через  один ствол "А" (диаметр спрыска 19 мм) по прорезиненной рукавной линии длиной 160 м и диаметром 66 мм. Радиус компактной части струи должен составлять 20 м, пожар на третьем этаже.

 

Дано:

d_H = 19 мм

АНР-40(130)

d₁ = 66 мм

L  = 160 м

R = 20 м

Z = 10,5 м

 

Определить: Н_ан

 

Решение:

1. По таблице В.Г. Лобачева ([1], табл. 12) определяем, что для получения компактной струи радиусом R = 20 м при подаче воды через ствол «А» с диаметром спрыска 19 мм необходимый напор перед насадкой и расход воды равны:

Н = 35,6 м

Q = 7,5 л/с

2. Потери напора h (м) в рукаве определяем по формуле:

h = nsQ²

где п – количество рукавов в линии:

п_р = = = 8 шт.

S_p = 0,034 – сопротивление одного стандартного рукава, определяемого по диаметру d = 66 мм и материалу (прорезиненный) ([3], Приложение 1);

Q – расход воды, л/с

Подставим наши значения:

h = 0,034 × 8 × 7,5² = 15,3 м

3. Пожар на третьем  этаже, следовательно, воду надо  поднять через этажа. Считая  высоту одного этажа равной 4 м,  находим высоту подъема воды:

Z = 2 × 4 = 8 м

4. Напор, создаваемый  автонасосом, должен быть достаточным для преодоления всех сопротивлений и создания у насадки напора, обеспечивающего полученные требуемой компактной струи.

Найдем требуемый напор Н_ан автонасоса по формуле:

Н_ан = Н + h + Z

Н_ан = 35,6 + 15,3 + 8 =  58,9 м

Ответ: Н_ан = 58,9 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 2

 

Определить силу давления на заслонку, закрывающую отверстие  в стенке резервуара. Резервуар заполнен бензином ρ = 680 кг/м², высота слоя бензина до начала заслонки составляет 7 м, размеры заслонки 20 на 20 см. Построить эпюру гиростатического давления.

Рисунок - резервуар с  заслонкой

Дано:

      а =20 см=0,20м

b=20 см=0,20м

     ρ =680 кг/м³

h=7 м

Определить: Р

Решение:

1. Сила избыточного  гидростатического давления определяется  графическим способом как произведение   площади эпюры избыточного гидростатического давления S на ширину заслонки b:

P=S·b.

Эпюра избыточного гидростатического  давления на заслонку имеет форму  трапеции.(см. рисунок)

2. Избыточное гидростатическое  давление в точке А:

Р_А= ρ g h=680·9,81·7= 46696 (Па)

Избыточное гидростатическое давление в точке В:

Р_В= ρ g(h+а)= 680·9,81(7+0,20)= 48030 (Па)

Площадь трапеции:

 

 

 

3. Построим эпюру гидростатического  давления:

 

4. Сила избыточного гидростатического давления:

P=S·b=9473 ·0,2 = 1895 (Н)

 

Ответ: P=1895 (Н)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 3

 

Определить увеличение давления при гидравлическом ударе в чугунном трубопроводе длиной L=900 м, диаметром d=200 мм, если время закрытия задвижки на трубопроводе t₃=7 с,. расход воды Q=35 л/с. Скорость распространения ударной волны 1200 м/с.

Дано:

L=900м

d= 200 мм = 0,2м

Q =35 л/с=0,035м³/с

t_з =7 с

а=1200 м/с

Определить: ∆р

Решение:

1. Определим фазу удара:

= 1,5 (с)

Так как t_ф<t₃ (1,5<7), то удар не прямой (не полный).

2.Определим среднюю  скорость движения жидкости в  трубопроводе до закрытия задвижки:

= 1,11 (м/с)

3.Повышение давления в трубопроводе:

∆р =a·ρ·v· = 1200 ·1000·1,11    285429 Па  = 0,285 МПа

Ответ : ∆р = 0,285 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 4

 

Определить высоту расположения центробежного насоса над водоисточником (уровнем воды), если насос создает  разрежение 6,5 м вод.ст., производительность насоса 25 л/с, диаметр всасывающей трубы 150 мм, потери напора во всасывающей линии составляют 0,15 м вод.ст.

 

Дано:                                                                         1

Q = 25 л/с = 0,025 м³/с

d = 150 мм = 0,15 м

Р_вак = 6,5 м вод.ст.

h_вс = 0,15 м вод.ст.

 

Определить: Z₁

 

Решение:

Составляется уравнение  Бернулли для двух сечений: сечение 0-0 - по оси насоса; сечение I-I - по линии свободной поверхности (совпадает с плоскостью сравнения):

где Z₀ = 0

а – прилом равный 1

Р₀ = Р_атм = 10⁵ Па

Находим Р₁ = Р_атм – Р_вак = 10⁵ – 6,5 × 10⁴ = 33 000 Па

В сечении 0-0 скорость V₀ = 0 м/с

Получим:

Скорость движения воды во всасывающей трубе

= = 1,42 (м/с) – скорость движения во всасывающей трубе.

2. Отсюда высота расположения оси насоса:

 =

= 10,19 – 3,36 – 0,1 –  0,15 = 6,58 (м)

Ответ: Z₁ = 6,58 м

 

Задача № 5

 

Определить необходимый  напор у автонасоса при подаче воды через один ствол "А" (диаметр спрыска 19 мм) по прорезиненной рукавной линии длиной 160 м и диаметром 66 мм. Радиус компактной части струи должен составлять 20 м, пожар на третьем этаже.

 

Дано:

d_H = 19 мм

АНР-40(130)

d₁ = 66 мм

L  = 160 м

R = 20 м

Z = 10,5 м

Определить: Н_ан

Решение:

1. По таблице В.Г.  Лобачева ([1], табл. 12) определяем, что  для получения компактной струи  радиусом R = 20 м при подаче воды через ствол «А» с диаметром спрыска 19 мм необходимый напор перед насадкой и расход воды равны:

Н = 35,6 м

Q = 7,5 л/с

2. Потери напора h (м) в рукаве определяем по формуле:

h = nsQ²

где п – количество рукавов в линии:

п_р = = = 8 шт.

S_p = 0,034 – сопротивление одного стандартного рукава, определяемого по диаметру d = 66 мм и материалу (прорезиненный) ([3], Приложение 1);

Q – расход воды, л/с

Подставим наши значения:

h = 0,034 × 8 × 7,5² = 15,3 м

3. Пожар на третьем  этаже, следовательно, воду надо  поднять через этажа. Считая  высоту одного этажа равной 4 м,  находим высоту подъема воды:

Z = 2 × 4 = 8 м

4. Напор, создаваемый  автонасосом, должен быть достаточным  для преодоления всех сопротивлений  и создания у насадки напора, обеспечивающего полученные требуемой  компактной струи. 

Найдем требуемый напор Н_ан автонасоса по формуле:

Н_ан = Н + h + Z

Н_ан = 35,6 + 15,3 + 8 =  58,9 м

Ответ: Н_ан = 58,9 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача № 6

 

Какое давление будет  испытывать первый рукав от автонасоса при гидравлическом ударе, если известно, что расход воды 8 л./с. Напор у  насоса 80 м. Время закрытия крана на стволе 2 сек. Длина рукавной линии 220 м, диаметр 77 мм. Рукава прорезиненные. Скорость распространения ударной волны 300 м/с.

 

Дано:

Q = 8 л/с

Н = 80 м

t₃ = 2 с

L = 220 м

d₁ = 77 мм

а = 300 м/с

Определить: Р₁

Решение:

1. Определим фазу удара:

= 1,47 (с)

Так как t_ф<t₃ (1,47<2), то удар не прямой (не полный).

2. Потери напора h₁ (м) в рукаве определяем по формуле:

h₁ = nsQ²

где п – количество рукавов в линии:

п = = = 11 шт.

S = 0,015 – сопротивление одного стандартного рукава, определяемого по диаметру d = 77 мм и материалу (прорезиненный) ([3], Приложение 1);

Q – расход воды, л/с

Подставим наши значения:

h₁ = 0,015 × 11 × 8² = 10,6 м

 

3. Определим среднюю скорость движения жидкости:

= 0,17 (м/с)

4. Повышение давления в трубопроводе:

Р₁ =a·ρ·v· = 300 ∙1000 ∙ 0,17∙ = 3748 Па  = 0,37 МПа

ρ = 1000 кг/м³ – плотность воды

Ответ: 0,37 МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

 

1. Баскин Ю.Г., Подмарков  В.В. Гидравлика и противопожарное  водоснабжение: Задания и методические  указания по выполнению контрольной  работы слушателями заочной формы  обучения (специальность 330400). –  СПб.: СПбИ ГПСП МЧС России, 2004, 23 с.

2. Качалов А.А. Противопожарное водоснабжение: Учеб. для пожарно-технических училищ. – М.: Стройиздат, 1985, 286 с.

3. Рабинович Е.З. Гидравлика: Учеб. пособие для техникумов. –  М.: Государственное издательство  технико-теоретической литературы, 1956. – 396 с.: ил.

4. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: Учеб. пособие для машинострит. спец. вузов / Б.Б. Некрасов, И.В. Фатеев, Ю.А. Беленков; Под ред. Б.Б. Некрасова. – М.: Высшая школа, 1989. – 192 с.: ил.