Основные физические свойства жидкости. Гидравлический расчет трубопроводов

Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности, в закрытом резервуаре. Специфические черты гидравлического расчета трубопроводов. Определение необходимого давления рабочей жидкости в цилиндре и ее подачу.

Рубрика Физика и энергетика
Вид контрольная работа
Язык русский
Дата добавления 26.10.2011
Размер файла 11,4 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине «Гидравлика»

Тема: Основные физические свойства жидкости

Задача 1

Определить (рис.1) скорость равномерного скольжения прямоугольной пластины (aЧbЧc) по наклонной» плоскости под углом б =15 град, если между пластиной и плоскостью находится слой масла толщиной у. Температура масла 30 єС, плотность материала пластины .

Исходные данные к задаче: масло Т - турбинное; а = 400 мм; b = 250 мм; с = 43 мм; у = 0,7 мм; = 240 кг/м3.

Решение

По формуле Ньютона:

.

Пластина скользит под воздействием силы F, обусловленной силой тяжести и направленной параллельно плоскости пластины, которая может быть выражена в виде:

где - вес пластины.

Коэффициент динамической вязкости

.

Так как толщина слоя масла мала, можно считать, что скорости частиц жидкости в нем изменяются по прямолинейному закону. Следовательно, градиент скорости можно выразить как

.

При равномерном движении пластины работа, совершаемая силой F, расходуется на преодоление работы сил вязкого трения Т, т.е.

,

поэтому по абсолютной величине эти силы будут равны.

или .

Выражаем скорость скольжения пластины:

.

.

Скорость равномерного скольжения прямоугольной пластины .

Тема: Определение силы гидростатического давления жидкости на плоские и криволинейные поверхности

Задача 2

Закрытый резервуар (рис. 2) заполнен дизельным топливом, температура которого равна 20єС. В вертикальной стенке резервуара имеется прямоугольное отверстие (DЧb), закрытое крышкой ABC. Крышка может вращаться вокруг горизонтальной оси А. Криволинейная часть крышки ВС имеет центр кривизны в точке О. Мановакуумметр MB показывает манометрическое давление или вакуум над поверхностью жидкости. Расстояние от т.А до поверхности жидкости обозначено Н. Определить усилие F, которое необходимо приложить к нижней части крышки (т.С), чтобы крышка не открывалась. Силой тяжести крышки пренебречь. На схеме показать векторы действующих сил.

Исходные данные к задаче: = 4,68 кПа; D = 0,9 м: b = 2,65 м; Н = 1,65 м.

Решение

гидростатическое давление жидкость гидродвигатель

Задачу удобно решать с помощью пьезометрической плоскости N - N. Положение N - N определяется путем расчета расстояния от этой плоскости до уровня жидкости в сосуде.

где - пьезометрическая высота;

- избыточное давление;

- плотность жидкости;

- ускорение силы тяжести.

.

Определяем величину и направление вектора составляющих сил ( и ) полной силы () гидростатического давления: - сила, действующая на плоскую часть крышки АВ; - сила, действующая на цилиндрическую часть крышки ВС.

Определяем силу, с которой жидкость действует на поверхность АB:

,

где - площадь площадки АВ;

- избыточное давление в центре тяжести горизонтальной проекции АВ;

- расстояние от центра тяжести площадки АВ до пьезометрической плоскости по вертикали;

,

,

,

.

Вектор силы приложен к площадке AB перпендикулярно в точке, называемой центром давления (ЦД), которая смещена от центра тяжести площадки АВ в плоскости этой площадки на величину

±,

где - момент инерции площадки АВ относительно своей центральной оси;

- расстояние от центра тяжести площадки АВ до пьезометрической плоскости (в плоскости площадки АВ);

- площадь площадки;

"+" - центр тяжести площадки АВ лежит ниже пьезометрической плоскости (откладывается вниз от центра тяжести АВ);

"-" - центр тяжести площадки АВ лежит выше пьезометрической плоскости (откладывается вверх от центра тяжести).

,

где D, b - длина и ширина отверстия.

,

.

Определение величины силы гидростатического давления осуществляется по соотношению:

где - горизонтальная составляющая, равная силе, приложенной к вертикальной проекции

криволинейной поверхности ВС, т.е. к площадке ОС;

- вертикальная составляющая, равная весу тела давления.

Горизонтальная составляющая силы, приложенная к вертикальной проекции криволинейной поверхности ВС, определяется как

,

где - площадь вертикальной проекции ВС;

- избыточное давление в центре тяжести вертикальной проекции ВС.

,

,

Вертикальная составляющая силы определится как

где - объем тела давления, действующего на криволинейную поверхность ВС;

- плотность жидкости, заполняющей тело давления.

,

,

.

Вектор составляющей направлен вниз, если объем тела давления строится со "смоченной" поверхности, и направлен вверх, если объем тела давления строится с "несмоченной" поверхности.

Величина полной силы гидростатического давления равна:

.

Вектор результирующей силы будет проходить через т.О под углом б к вертикали, косинус которого:

,

(б=45є9').

Для определения силы F, которую необходимо приложить к т.С, чтобы крышка ABC была прижата к отверстию в стенке резервуара, составляем уравнение равновесия системы, на которую действуют несколько сил относительно т.А:

,

,

,

.

Усилие, которое необходимо приложить к нижней части крышки .

Тема: Гидравлический расчет трубопроводов

Задача 3

Резервуары А и В с постоянными и одинаковыми уровнями воды соединены системой труб, приведенные длины которых , ,, , а диаметры соответственно, , , (рис.3).

Определить: 1. При каком избыточном давлении Р над поверхностью воды в резервуаре А расход в трубе 4 будет равен Q?

Каков при этом суммарный расход воды (из резервуара А в резервуар В)?

Задачу решать аналитическим методом, приняв: , .

Исходные данные к задаче: , , , .

Решение

Решаем задачу с помощью уравнения Бернулли:

где - геометрический напор;

- давление в центре тяжести сечения;

- пьезометрический напор - вертикальное расстояние между центром тяжести сечения и уровнем жидкости в пьезометре;

- средняя скорость потока в сечении;

б - коэффициент Кориолиса;

- скоростной напор в сечении;

- гидравлические потери напора, которые равны сумме потерь напора по длине трубопровода и потерь напора в местных сопротивлениях.

Выбираем два сечения в потоке так, чтобы в них было известно наибольшее число входящих в уравнение Бернулли гидродинамических параметров (в нашем случае удобно выбрать сечения 1-1 и 2-2).

Намечаем горизонтальную плоскость сравнения 0-0 (в нашем случае удобно выбрать плоскость, проходящую через центры тяжести сечений 1-1 и 2-2).

Для выбранных сечений относительно плоскости сравнения составляем уравнение Бернулли и определяем отдельные его слагаемые.

Записываем уравнение Бернулли для сечения 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0, проходящей через эти сечения, получаем:

.

Потери на участке 1-2 складываем из потерь на участке АВ и ВС, т. е.

.

Потери на участке ВС находим по II-й водопроводной формуле:

,

где - коэффициент вязкого трения (коэффициент Дарси);

- приведенная длина 4-го участка, имеющего n местных сопротивлений и действительную длину ;

- расход в 4-й трубе;

- диаметр 4-й трубы.

, ,

Потери на участке АВ находим также по II-й водопроводной формуле:

,

Т. к. на первом участке нет местных сопротивлений, то приведенная длина трубы равна действительной ее длине:

.

Определяем суммарный расход воды в трубопроводе:

,

, .

(т. к. потери напора на параллельно включенных участках одинаковы по величине).

Следовательно, (т.к. , , , ).

.

Потери на участке АВ получаются равными:

.

Потери на участке 1-2 получаются равными:

.

Необходимое давление Р над поверхностью жидкости в резервуаре А:

.

Тема: Гидродвигатели

Задача 4

Шток силового гидроцилиндра Ц (рис. 4) нагружен силой F и под действием давления Р перемещается слева направо, совершая рабочий ход S, за время ф. Рабочая жидкость при этом из штоковой полости цилиндра сливается через дроссель ДР. Диаметры поршня и штока соответственно равны Dп и Dшт. Определить необходимое давление Р рабочей жидкости в левой части цилиндра и потребную подачу жидкости в поршневой области цилиндра Q. Потери давления в дросселе ?Рд=250 кПа. КПД гидроцилиндра: объемный з0=0,97, механический зм=0,90.

Исходные данные: ?Рд=250 кПа, з0=0,97, зм=0,90, F=20 кН, S=450 мм, ф=18 с, Dп=80мм,

Dшт=40 мм

Решение

Мощность со стороны поршневой части:

Мощность со стороны штока:

Т.о. необходимое давление Р рабочей жидкости в левой части цилиндра и потребная подача жидкости в поршневой области цилиндра Q определяются:

3/с)

Размещено на Allbest


Подобные документы

  • Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих.

    презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013

  • Закон вязкого трения Ньютона. Определение равнодействующей силы гидростатического давления жидкости на плоские стенки. Понятие гидравлического радиуса. Геометрический и физический смысл понятий: геодезический, пьезометрический и гидравлический уклоны.

    контрольная работа [150,1 K], добавлен 07.07.2014

  • Основное уравнение гидростатики, его формирование и анализ. Давление жидкости на криволинейные поверхности. Закон Архимеда. Режимы движения жидкости и гидравлические сопротивления. Расчет длинных трубопроводов и порядок определения силы удара в трубах.

    контрольная работа [137,3 K], добавлен 17.11.2014

  • Определение расчетных выходных параметров гидропривода. Назначение величины рабочего давления и выбор насоса. Определение диаметров трубопроводов, потерь давления в гидросистеме, внутренних утечек рабочей жидкости, расчёт времени рабочего цикла.

    курсовая работа [73,4 K], добавлен 04.06.2016

  • Определение веса находящейся в баке жидкости. Расход жидкости, нагнетаемой гидравлическим насосом в бак. Вязкость жидкости, при которой начнется открытие клапана. Зависимость расхода жидкости и избыточного давления в начальном сечении трубы от напора.

    контрольная работа [489,5 K], добавлен 01.12.2013

  • Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Распределение гидростатического давления. Приборы для измерения давления. Сила гидростатического давления на плоские стенки и на криволинейную поверхность.

    курс лекций [449,2 K], добавлен 20.12.2011

  • Материальный баланс колонны и рабочее флегмовое число. Расчет давления насыщенных паров толуола и ксилола. Определение объемов пара и жидкости, проходящих через колонну. Средние мольные массы жидкости. Определение числа тарелок, их гидравлический расчет.

    курсовая работа [262,6 K], добавлен 27.01.2014

  • Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.

    контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016

  • Виды вещества. Реакция твердого тела, газа и жидкости на действие сил. Силы, действующие в жидкостях. Основное уравнение гидростатики. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Определение силы давления столба жидкости на плоскую поверхность.

    презентация [352,9 K], добавлен 28.12.2013

  • Расчет характеристик установившегося прямолинейно-параллельного фильтрационного потока несжимаемой жидкости. Определение средневзвешенного пластового давления жидкости. Построение депрессионной кривой давления. Определение коэффициента продуктивности.

    контрольная работа [548,3 K], добавлен 26.05.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.