Учебная работа. Нахождение значений физических величин

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Нахождение значений физических величин

№1.
Трубопровод диаметром d
длиной
l = 150 м, подготовленный к
гидравлическому испытанию, заполнен водой при атмосферном давлении. Какое
количество воды необходимо дополнительно подать в трубопровод, чтобы давление в
нем поднялось до значения рн по манометру?

Модуль
упругости воды Е= 2,0 ГПа.

Дано:

d=150 мм

PН=4,0 мПа

l=150 м

E=2,0 гПа

∆W-?

Решение:

1.
Модуль
объемной упругости жидкости равен:

,

где
— коэффициент объемного сжатия.

2.
Отсюда
получаем:

,

где
— первичный объем, -изменение
объёма при изменении давления на величину  (-атмосферное давление).

3.
Следовательно,
необходимое количество воды будет находиться по формуле:

Ответ:


2. Закрытый резервуар с нефтью снабжен ртутным
и механическим манометрами. Определить показание РМ (см. рис. 1) механического манометра, если глубина подключения ртутного манометра Н=1,5
м, известны размеры h и а. Плотность
нефти ρ=860 кг/м3.

Дано:

H (hН) =1,5 м

h=4 м

а (h3)=6 м

ρН=860 кг/м3

РМ =?

Решение:

Плотность ртути = 13595кг/м3;

давление атмосферы: РАТ=9,81.104 Па.

Т. к. РМ> РАТ, то РМ+rНghН=РАТ+rРg h — rНgh3,

где h=4м, hН=1,5м, h3=6м.

Тогда РМ=
РАТ + rРg h — rНgh3 — rНghН=9,81.104 +13595.9,81.4
— 860.9,81.6 —

860.9,81.1,5
= 9,81.104 + 533467,8 — 50619,6 — 12654,9 = 568293,3 = 568,293
кПа.

Ответ:
РМ = 568,293 кПа.

№3.
определить высоту h1 (см. рис. 2), на которую может поднять
воду прямодействующий паровой поршневой насос, если манометрическое давление в паровом цилиндре рм=
500 кПа.

Дано:

рм= 500 кПа

d=0,25м

D=0,35м

h1=?

Решение:

р=F/S,

где р – давление, F
– сила действующая на площадь S.

Таким образом

F=рS.

Т. к. сила действующая на поршень 1 и на
поршень 2 одинакова, то составим уравнение:

S1p1=S2gвh1,

где S1
и
S2 –
площадь поршней насоса и цилиндра соответственно,


– удельный вес воды равный 9,789 кН/м3,

h1
– высота подъёма жидкости.

S=pd2/4,
где d – диаметр круга,

S1=3,14.0,252/4=0,049
м2,

S2=3,14.0,352/4=0,096
м2

Получаем:

h1=(0,049.500000)/(0,096.9789)=24500/939,744=26,07
м.

Ответ: h1=26,07 м.

№4. определить абсолютное и
вакуумметрическое давление в сосуде А, заполненном
воздухом, если показание вакуумметра hв = 30см,
а относительная плотность жидкости ρ=0,9∙103
кг/м3.

Дано:

h в = 30см = 0,3м

ρ=0,9∙103
кг/м3.

найти:

Рабс и Рвак — ?

Решение:

1. Находим
Рвак
из основного уравнения гидростатики:

где Рвак – вакуумметрическое давление,
кг/м2

Ратм – атмосферное давление,
[Ратм=105 кг/м2]

g

ускорение свободного падения, [g=9,81
Н/кг]

h
в – высота поднятия жидкости в
вакуометре, м

ρ – относительная плотность
жидкости, кг/м3

Выражаем Рвак

Находим Рабс как разность Ратм
и Рвак

 

Ответ: ;

№5. определить равнодействующую силу
воздействия воды на плоскую стенку и точку
ее приложения, если глубина воды слева Н=4м, справа h=1м, ширина стенки В= 1 м, угол наклона α= 50°.

Дано:

H = 4м

h = 1м

b = 1м

α
= 50o

γ = 9,799Н/м3

найти:

Pр — ?

Решение:

1.
Находим силу гидростатического давления:

где
Р – сила гидростатического давления, Н

ω
– площадь свободной поверхности, [ω=b·h
м2]

ро – атмосферное давление, [ро=105
кг/м2]


– высота жидкости до центра
резервуара, м

γ –
удельный вес жидкости, [γ = ρ · g
Н/м2],

Находим
силу гидростатического давления на стенку в резервуаре А

2.
Находим плечо действия силы:

3.
Находим плечо действия равнодействующей силы:

4.
Находим величину действия сил Р1 и Р2 на плечо L:

5.
Находим равнодействующую силу гидростатического давления Р

6.
Находим высоту приложения равнодействующей силы гидростатического давления:

Ответ:
Рр = 419,556Н,

Н3
= 1,906м

№6.
определить диаметр D1
(см.
рис 1) гидравлического цилиндра, необходимый для подъема задвижки при
избыточном давлении жидкости р, если диаметр трубопровода D2
и
вес подъемных частей устройства G=2кН.
При расчете силой трения задвижки в направляющих пренебречь. давление за
задвижкой равно атмосферному.

Дано:

P=0,9 мПа

D2=0,8 м

G=2кН

D1-?

Решение:

1.
,

где
избыточное давление жидкости, -площадь поверхности поршня.

2.

Отсюда

.

3.
В
нашем случае

Ответ:

№7.
Определить точку приложения, направление и стенку, наклоненную к горизонту под углом , если известны глубина воды Н и ширина стенки
В (см. рис.2)

Дано:

В=2,0 м

Н=1,2 м

НД-?

P-?

Решение:

1.
 Определяем
гидростатическую равнодействующую силу воздействия на плоскую прямоугольную
стенку:

где
Р – сила гидростатического давления, Н

ω
– площадь свободной поверхности, [ω=b·h,
м2; ]

ро – атмосферное давление, [ро=100
кН]


– высота жидкости до центра
резервуара,[ hц=H/2=0,6 м]

γ –
удельный вес жидкости, [γ = ρ g
= 9,78929, кН/м3],

2.
Определяем
точку приложения равнодействующей силы:

 где

№ 8. определить абсолютное давление (см.
рис. 1) в точке А закрытого резервуара с
водой, если высота столба ртути в трубке дифманометра h, линия раздела между
ртутью и водой расположена ниже точки В на величину h1, а точка А — ниже точки В на 0,4 м.

Дано:

h=30см=0,3м

h1=10мм=0,1м

h2=0,4м

Р= 98.1 кПа

g= 9.81 кН/м

gрт=133,331 кН/м

Решение:

Определяем
абсолютное давление в закрытом резервуаре

Рв=
Р+ gртh+g*h1=98100+133331*0,3+9810*0,1=139080,3
Па

Вычислим
абсолютное давление в точке А

Рабса=
Р+ g *h
=139080.3+9810*0.4=143004.3 Па

Ответ:
143004.3 Па

№9.
У гидравлического пресса для получения виноградного сока диаметры цилиндров D
и
d. Определить силу F1 (cм.
рис. 1.2), действующую на большой поршень, если к малому приложена сила F=
200
Н

Дано:

d= 0.015 м

D= 0.32 м

F= 200 H

Решение:

S= 0.08м2

S= =0,00017м2

F= 94117.6м2

Ответ:94117,6

№10. В
мультипликаторе — повысителя давления известны диаметры поршней D=20мм
и
d=6мм. определить
давление жидкости на выходе из мультипликатора
р2 (см. рис. 2), если давление на входе р1 = 20кПа.

Дано:

D=0,045м

d=0,005м

р1 = 20кПа=2∙104Па

Решение:

1.

где р1 и р2 –
давление на входе и выходе, Па, ω1 и ω2 – площади
поршней на входе и выходе,м2

где D
и
d –
диаметры поршней, м

2. Выражаем давление на выходе р2.

Ответ: р2 = 162,2 кПа


11. Шлюзовое окно закрыто щитом треугольной
формы с размерами а и b. За щитом воды
нет, а глубина воды перед ним H = b. определить равнодействующую силу воздействия воды на щит и
положение
центра давления (см. рис.).

Дано:

a= 0.7 м

b= 2 м

g=9.81 кН/м

Решение:

w=
1/2 ab= 0.7*2=0.7

hc= 2/3 H=
2/3 *2=1.3

Рn=w(r0+ghc)=0.7(9810*1.3)=8927.1

I0=АВ3/36
Уд=hc+
I0/ hc*w

I0= АВ3/36=0.15

Уд=hc+
I0/ hc*w=1.3+0.15/1.3*0.7=1.46

Ответ:
Рn=8927.1 и Уд=1.46

№12

Дано:

 

Решение:

Ответ:

Учебная работа. Нахождение значений физических величин