Механика жидкости и газа. Вопросы и задачи к экзамену

Вопросы и задачи к экзамену МЕХАНИКА ЖИДКОСТИ И ГАЗА



Вопросы
Основные физические свойства жидкостей и газов: плотность, удельный вес, удельный объем, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение, смачивание.


Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой жидких сред.


Гидростатическое давление и его свойства (доказать).


Уравнения Эйлера для покоящейся жидкости.


Основное уравнение гидростатики


Распределение давления в покоящейся жидкости и газе (закон Паскаля).


Эпюры гидростатического давления.


Виды давления и приборы для его измерения.


Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.


Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на криволинейные стенки.


Центр давления.


Закон Архимеда, плавание тел.


Два метода описания движения жидкости и газа.


14. Основные понятия гидродинамики: линии и трубки тока, траектория частицы, поток жидкости, живое сечение потока, смоченный периметр, гидравлический радиус, гидравлический диаметр, расход.


15. Уравнение неразрывности.


16. Установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное, напорное и безнапорное движение жидкости.


17. Два режима движения жидкостей и газов. Опыты Рейнольдса, критерий Рейнольдса.


18. Особенности ламинарного и турбулентного режимов. Эпюры распределения скоростей.


19. Уравнения Эйлера для движущейся среды.


20. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.


21. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли.


22. Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.


23. Уравнения Бернулли для реальной жидкости.


24. Применение уравнения Бернулли для расчета трубопроводных систем.


25. Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация.


Формулы для вычисления потерь энергии (напора).


Местные гидравлические сопротивления, основная формула.


Зависимость коэффициента местного сопротивления от числа Рейнольдса и геометрических параметров.


Сопротивления по длине, основная формула расчета потерь.


Зоны гидравлических сопротивлений, опыты Никурадзе, Мурина.


Наиболее употребительные формулы для расчета гидравлического коэффициента трения


Классификация трубопроводов: простые и сложные, длинные и короткие.


Использование уравнения Бернулли для расчета простого гидравлически короткого трубопровода.


Использование уравнения Бернулли для расчета простого гидравлически длинного трубопровода.


Истечение из трубопровода под уровень.


Сифонный трубопровод (определение, методика расчета).


Сложные трубопроводы (последовательное соединение). Трубопроводы с переменным расходом.


Сложные трубопроводы (параллельное соединение). Трубопроводы с переменным расходом.


Экономически наивыгоднейший диаметр трубопровода.


Гидравлический удар в трубопроводе.


Классификация отверстий и насадков.


Истечение жидкости через отверстие при постоянном напоре в атмосферу


Истечение жидкости через затопленное отверстие.


Истечение через насадки. Расчет величины вакуума в насадке.


Истечение жидкости при переменном напоре.


Определение продолжительности опорожнения сосуда, выравнивания уровней в сообщающихся сосудах.


Моделирование, основные понятия. Теоремы подобия.


Задачи
Определить среднюю толщину 13EMBED Equation.31415 солевых отложений в герметичном водоводе внутренним диаметром 13EMBED Equation.31415=0,2 м и длиной 13EMBED Equation.31415 = 3 км (рисунок). При выпуске воды в количестве 13EMBED Equation.31415 = 0,03 м3 давление в водоводе падает на величину 13EMBED Equation.31415 = 1·106 Па. Отложения по диаметру и длине водовода распределены равномерно.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Определить объем воды, который необходимо дополнительно подать в водовод диаметром 13EMBED Equation.31415 = 700 мм и длиной 13EMBED Equation.31415 = 500 м для повышения давления до 13EMBED Equation.DSMT41415 = 2·106 Па. Водовод подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении. Деформацией трубопровода можно пренебречь.


В отопительной системе (котел, радиаторы и трубопроводы) небольшого дома содержится объем воды 13EMBED Equation.DSMT41415=100 л. Сколько воды дополнительно войдет в расширительный сосуд при нагревании с 10 до 80°С? Плотность воды определить по интерполяционной формуле 13EMBED Equation.DSMT41415, где 13EMBED Equation.DSMT41415 – температура в °С.


В гидравлическом прессе площадь малого поршня 13EMBED Equation.DSMT41415=2 см2, площадь большого – 13EMBED Equation.DSMT41415=200 см2. Сила, действующая на малый поршень, 13EMBED Equation.DSMT41415=400 Н, на большой – 13EMBED Equation.DSMT41415=36 кН. Какой выигрыш в силе даёт этот пресс? Почему пресс не дает максимального (наибольшего) выигрыша в силе? Какой выигрыш в силе должен был бы давать этот пресс при отсутствии силы трения между поршнями и стенками пресса?


К всасывающей стороне цилиндра присоединен водяной вакуумметр с показанием 13EMBED Equation.31415 = 0,8 м. Определить разрежение под поршнем (рис.).
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


Грунтовые воды, формирующие систему с нефтяным пластом, выходят на поверхность (рис. 2.7). Какова должна быть плотность глинистого раствора, применяемого при бурении (13EMBED Equation.31415), чтобы не было фонтанирования нефти при вскрытии пласта? Глубина скважины 13EMBED Equation.31415 = 800 м; расстояние между уровнем выхода подземных вод на поверхность и границей вода – нефть 13EMBED Equation.31415 = 3000 м; расстояние между уровнем выхода грунтовых вод на поверхность и устьем скважины 13EMBED Equation.31415 = 1000 м; плотность подземных вод 13EMBED Equation.31415 = 1100 кг/м3; плотность нефти 13EMBED Equation.31415 = 880 кг/м3.
13 SHAPE \* MERGEFORMAT 1415


В плотине сделан прямоугольный проём размером HЧC, через который вода поступает к турбине. При ремонте турбины этот проем закладывается семью специальными балками – шандорами. Размер каждой шандоры hЧB=1,2Ч3,4 м. Все шандоры имеют по две пары катков (см. Рисунок). Определить силы давления воды 13EMBED Equation.DSMT41415 и 13EMBED Equation.DSMT41415 на первую и седьмую шандоры и максимальные изгибающие моменты 13EMBED Equation.DSMT41415 и 13EMBED Equation.DSMT41415 для этих шандор, считая катки расположенными на концах шандор, а шандоры – свободно опертыми. Изгибающий момент определяется по формуле 13EMBED Equation.DSMT41415, Н
·м. Найти расстояния 13EMBED Equation.DSMT41415 и 13EMBED Equation.DSMT41415 между центром давления и центром тяжести смоченной поверхности для первой и седьмой шандор.



Медный шар d = 100 мм весит в воздухе 45,7 H, а при погружении в жидкость 40,6 H. Определить плотность жидкости.


Покоящийся на неподвижном поршне и открытый сверху и снизу сосуд массой 13EMBED Equation.DSMT41415 = 16 кг состоит из двух цилиндрических частей, внутренние диаметры которых 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,5 м и 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,3 м (см. рисунок 4.5). Определить какой минимальный объем 13EMBED Equation.DSMT41415 воды должен содержаться в верхней части сосуда, чтобы сосуд всплыл над поршнем. Трением сосуда о поршень пренебречь.



Труба, по которой течет масло, имеет переменное сечение. Определить скорость во втором сечении, если скорость в первом сечении 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,05 м/с; 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,2 м; 13EMBED Equation.DSMT41415 =0,1 м.


По трубопроводу диаметром 13EMBED Equation.DSMT41415 = 150 мм перекачивается нефть плотностью 13EMBED Equation.DSMT41415 = 800 кг/м3 в количестве 1200 т в сутки. Определить секундный объемный расход нефти 13EMBED Equation.DSMT41415 и среднюю скорость ее течения 13EMBED Equation.DSMT41415.


По полностью затопленному трубопроводы перекачивается жидкость со скоростью 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,2 м/с. Определить расход жидкости 13EMBED Equation.DSMT41415, если гидравлический радиус равен 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,015 м.


Определить на какую высоту поднимется вода в трубке, один конец которой присоединен к суженному сечению трубопровода, а другой коней опущен в воду (см. рисунок). Расход воды в трубе 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,025 м3/с; избыточное давление 13EMBED Equation.DSMT41415 = 49 кПа; диаметры 13EMBED Equation.DSMT41415 = 100 мм и 13EMBED Equation.DSMT41415 = 50 мм. Потерями напора пренебречь.



Определить режим движения и объемный расход нефти в трубопроводе диаметром 13EMBED Equation.31415 = 400 мм при скорости движения 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,13 м/с. Кинематический коэффициент вязкости нефти 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,3
·10– 4 м2/с.


Для квадратной трубки, сторона которой а = 10 мм, определить критическую скорость движения 13EMBED Equation.DSMT41415 воды при температуре 13EMBED Equation.DSMT41415 = 20°С (13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,01 Ст), воздуха при 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,1 МПа и 13EMBED Equation.DSMT41415 = 20°С (13EMBED Equation.DSMT41415 = 1,82
·10– 4 П и 13EMBED Equation.DSMT41415 = 1,17 кг/м3) и турбинного масла при 13EMBED Equation.DSMT41415 = 20°С (13EMBED Equation.DSMT41415 = 1 Ст), приняв 13EMBED Equation.DSMT41415 = 2000.


По трубопроводу диаметром 13EMBED Equation.DSMT41415 = 100 мм транспортируется нефть. Определить критическую скорость, соответствующую переходу ламинарного движения жидкости в турбулентное. Коэффициент кинематической вязкости принять равным 13EMBED Equation.DSMT41415 = 8,1
·10– 6 м2/с, критическое значение числа Рейнольдса – 13EMBED Equation.DSMT41415 =2300.


Водовод диаметром 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,05 м имеет длину 13EMBED Equation.DSMT41415 = 200 м. Определить потери давления, если расход воздуха, подаваемый по трубе, равен 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,1 м3/с. Местные сопротивления по пути движения воздуха отсутствуют. Кинематическая вязкость воды при 13EMBED Equation.DSMT41415 = 10°С составляет 13EMBED Equation.DSMT41415 = 1,32 10–6 м2/с. Средняя шероховатость выступов 13EMBED Equation.DSMT41415 = 0,25 мм, плотность воды 13EMBED Equation.DSMT41415 = 1000 кг/м3.


При внезапном расширении трубы от 13EMBED Equation.DSMT41415 = 100 мм до 13EMBED Equation.DSMT41415 = 250 мм происходит увеличение давления, которому соответствует разность показаний пьезометров 13EMBED Equation.DSMT41415 = 150 мм (см. рисунок). Определить скорости 13EMBED Equation.DSMT41415 и 13EMBED Equation.DSMT41415 и расход жидкости. Учесть потери на внезапное расширение по формуле 13EMBED Equation.DSMT41415.



13EMBED Equation.31415

13EMBED Equation.31415 = 0,2 м

13EMBED Equation.31415

l=3000 м

13EMBED Equation.31415

0

0

13EMBED Equation.31415

13EMBED Equation.31415

13EMBED Equation.31415

h

h1

h2

Нефть

Вода



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc 345659
    Размер файла: 664 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий