Гидравлика

Специальность СЖД. Вариант 1

Задача 1

Участок трубопровода заполнен водой при атмосферном давлении.

Требуется определить повышение давления в трубопроводе при нагреве воды на ∆t °C и закрытых задвижках на концах участка.

Примечание. Коэффициенты температурного расширения и объемного сжатия принять равными: βt = 10-4 °C-1; βw = 5 · 10-10 Па-1.

Задача 2

Подпорная стенка прямоугольной формы имеет высоту H, ширину b (рис. 1), плотность кладки ρкл. Глубина воды перед стенкой h, плотность воды ρв = 1000 кг/м3; ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.

Требуется определить:

1. Силу избыточного гидростатического давления на 1 погонный метр длины стенки, предварительно построив эпюру гидростатического давления.

2. Положение центра давления.

3. Запас устойчивости K подпорной стенки на опрокидывание.

4. Ширину стенки bз при запасе устойчивости K = 3.

Задача 3

Определить величину, направление и точку приложения силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора диаметром D, если уровень воды перед затвором H (рис. 2). Плотность воды ρв = 1000 кг/м3, ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2.

Задача 4

Из открытого резервуара, в котором поддерживается постоянный уровень, по стальному трубопроводу (эквивалентная шероховатость kэ = 0,1 мм), состоящего из труб различного диаметра d и различной длины L, вытекает в атмосферу вода, расход которой Q, температура t °C (рис. 3-7).

Требуется:

1. Определить скорость движения воды и потери напора (по длине и местные) на каждом участке трубопровода.

2. Установить величину напора Н в резервуаре.

3. Построить напорную и пьезометрическую линии, с соблюдением масштаба.

Задача 5

Вода из реки по самотечному трубопроводу длиной L и диаметром d подается в водоприемный колодец, из которого насосом с расходом Q она перекачивается в водонапорную башню. Диаметр всасывающей линии насоса – dвс, длина – Lвс. Ось насоса расположена выше уровня воды в реке на величину H (рис. 9).

Требуется определить:

1. Давление при входе в насос (показание вакуумметра в сечении 2–2), выраженное в метрах водяного столба.

2. Как изменится величина вакуума в этом сечении, если воду в колодец подавать по двум трубам одинакового диаметра d?

Задача 6

Бак разделен на два отсека тонкой перегородкой. Из отсека I вода через отверстие в перегородке диаметром d1, расположенном на высоте h1 от дна, поступает в отсек II, а из отсека II через внешний цилиндрический насадок диаметром d2 выливается наружу. Высота расположения насадка над дном – h2. Уровень воды над центром отверстия в отсеке I равен Н1 (рис.10, а, б). Движение установившееся.

Требуется определить:

1. Расход Q.

2. Перепад уровней воды в отсеках h.

Задача 9
Дорожная насыпь, имеющая высоту Hнас, ширину земляного полотна B = 12 м и крутизну заложения откосов m = 1,5, пересекает водоток с переменным расходом, для пропуска которого в теле насыпи укладывается с уклоном im, круглую железобетонную трубу, имеющую обтекаемый оголовок.
Требуется.
1. Подобрать диаметр трубы для пропуска расхода Qmax в напорном режиме при допустимой скорости движения воды в трубе Vдоп = 4 м/с и минимально допустимом расстоянии от бровки насыпи до подпорного уровня amin = 0,5 м.
2. Определить фактическую скорость движения воды в трубе Vф при пропуске максимального расхода и глубину H воды перед трубой, соответствующую этому расходу.
3. Рассчитать предельные расходы и соответствующие им глубины перед трубой, при которых труба будет работать в безнапорном и полунапорном режимах.