Материал: 88
Определить потерю напора при движении нефти по прямолинейному участку напорной трубы диаметром 50 мм , длиной l, м со скоростью V, м/с. Коэффициент кинематической вязкости нефти , см2/с.
ЗАДАЧА № 16
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
l, м |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
t, °C |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
По прямолинейному участку трубы диаметром 40 мм с абсолютной шероховатостью стенок = 1,2 мм перекачивают воду со скоростью 1,2 м/с. Найти потерю напора, если длина трубы l, м и температура воды t, °C.
ЗАДАЧА № 17
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
d, мм |
50 |
100 |
50 |
100 |
50 |
q, л / с |
2,0 |
9,0 |
2,6 |
10,0 |
3,0 |
В середине прямолинейного участка напорной трубы диаметром d, мм и длиной 100 м установлена задвижка с коэффициентом гидравлического сопротивления м = 4. Расход жидкости в трубе q, л/с, а коэффициент гидравлического трения = 0,036. Найти общую (суммарную) потерю напора.
ЗАДАЧА № 18
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
l, м |
20 |
17 |
15 |
12 |
10 |
i |
0,11 |
0,15 |
0,21 |
0,27 |
0,35 |
16
Гидравлический уклон у горизонтального напорного трубопровода длиной l, м равен i. Определить потерю напора и построить напорную линию с трубопроводом в масштабе 1:100 при условии, что начальный напор на этом участке трубопровода составляет относительно оси трубы 15 м.
ЗАДАЧА № 19
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
q, м3/с |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
Определить режим движения жидкости с вязкостью = 10-6 м2/с в лотке прямоугольного сечения при расходе потока q, м3/с. Ширина лотка 1 м, глубина безнапорного потока в нём 0,5 м.
ЗАДАЧА № 20
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
d, мм |
100 |
150 |
200 |
250 |
300 |
Рассчитать уклон канализационной трубы, если скорость потока в ней V =1,5 м/с, диаметр d, мм, коэффициент шероховатости стенок n=0,013. Поток заполняет сечение трубы наполовину.
Фильтрация
Фильтрацией называется движение жидкостей или газов в пористых сре-
дах.
Теория и формулы
Движение потока при фильтрации происходит под влиянием разности напоров H, от большего напора к меньшему.
Фильтрационный напор Hнаходится как гидростатический
H z h z pиз б . |
|
p |
|
|
|
Фильтрующими средами называются те грунты или материалы, у которых поры сообщаются между собой (незамкнутые).
Водоупором называют грунт, практически не пропускающий воду.
17
Закон Дарсú (основной закон фильтрации) связывает скорость фильтрации Vф с коэффициентом фильтрации пористой среды kф, разностью напоров
Hи длиной пути фильтрации lтак:
H Vф kф l .
Приток грунтовых вод, фильтрующихся в котлован, колодец или скважину, можно определить по формуле
Q |
kф He2 Hђ2 |
||
ln R |
r |
, |
|
|
t |
ђ |
|
где Hе —естественный напор в грунтовых водах (их мощность);
Hк —напор в котловане (слой воды в котловане);
Rt —радиус влияния откачки; rк —радиус котлована.
Величину Rt можно найти так:
R r |
1,5 |
kф Hе t |
|
|
, |
||||
t к |
|
|||
|
|
в |
||
где t — время от начала откачки, сут; в — коэффициент водоотдачи грунта.
Задачи по фильтрации
ЗАДАЧА № 21
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
h, м |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
В бетонном резервуаре глубина воды составляет h, м. Площадь днища 100 м2, толщина 0,2 м, коэффициент фильтрации бетона 0,001 м/сут. Под резервуаром имеется доступ воздуха. Определить, насколько понизится уровень воды в резервуаре за сутки при фильтрации воды в днище.
ЗАДАЧА № 22
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
kф, м/сут |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
в |
0,21 |
0,22 |
0,23 |
0,24 |
0,25 |
18
Определить приток грунтовых вод в котлован размером в плане 20 на 20 метров и глубиной 6 метров, из которого производится откачка. Дно котлована доходит до водоупора. Мощность грунтовых вод Hе=5 м, коэффициент фильтрации грунта kф, м/сут, коэффициент его водоотдачи в. Время от начала откачки t = 12 сут. Уровень воды в котловане совпадает с поверхностью водоупора.
ЗАДАЧА № 23
Исходные |
|
|
Вариант |
|
|
данные |
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
L, м |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
, мм |
200 |
300 |
400 |
500 |
600 |
Через стену подвала длиной L, м и толщиной , мм просочилось 25 м3 воды за сутки, причём с наружной стороны стены уровень грунтовых вод находится на 2 метра выше уровня пола подвала, по которому растеклась вода. Найти коэффициент фильтрации материала стены в м/сут.
Аэродинамика (механика газа)
Аэродинамикой называется раздел механики жидкости и газа, изучающий закономерности покоя и движения газов.
Теория и формулы
В области строительства аэродинамические расчёты связаны главным образом с воздухом.
Плотность воздуха , кг/м3 в зависимости от температуры можно определить по формуле Клапейрóна:
pатм
RгT ,
где Rг= 287 Дж/(кг·K) — газовая постоянная для воздуха;
T — абсолютная температура воздуха в градусах Кельвина (К), вычисляемая через температуру в градусах Цельсия t° по формуле
T= t°+273°.
На практике движение воздуха подобно движению несжимаемой жидкости (как в гидравлике). Разница состоит лишь в физических свойствах (плотности, вязкости) и в использовании для газа величин давления вместо напора.
19
Определения площади живого сечения , м2, расхода потока Q, м3/с, скорости потока V, м/с, можно использовать гидравлические (см. с. 11), заменив слово "жидкость" на "газ".
Для трубопроводов, каналов и воздуховодов круглого сечения расчётным геометрическим параметром является внутренний диаметр d. Если сечение некруглое, то его приводят к условно круглому с эквивалентным диаметром dэ по формуле:
dэ = 4 / ,
где — полный периметр сечения (как для напорной трубы).
Потери давления pпот в воздуховоде или газопроводе могут быть найдены по формуле Вейсбаха для газа
pпот V2 ,
2
где — коэффициент гидравлического сопротивления такой же, как и для жидкости (см. с. 12), только в случае некруглого сечения надо использовать величину эквивалентного диаметра dэ вместо d.
Общие потери давления pпот складываются из суммы линейных pl и местных pм потерь, находимых по формуле Вейсбаха для газа.
Работа печных труб и вентиляционных систем зданий, удаляющих дым и несвежий воздух из помещений, основана на естественной тяге pе — разности давлений внутри и снаружи, Па.
Естественная тяга находится по формуле
pe=gh( н – в),
где h — высота печной (дымовой) трубы или вентиляционной шахты;н — плотность наружного (холодного) воздуха;в — плотность внутреннего (тёплого) воздуха.
Ветровое давление можно вычислить по формуле
p |
k |
C |
|
V2 |
|
|
|
, |
|||
|
2 |
||||
ветр |
в |
|
аэр |
|
|
где kв 1 — коэффициент изменения ветрового давления по высоте;
Cаэр — аэродинамический коэффициент (безразмерный);
1,22 кг/м3 — плотность воздуха, принимаемая в строительных расчё-
тах;
V— скорость ветра, м/с.
Аэродинамический коэффициент Cаэр имеет значения между 1 и 0 (по абсолютной величине). Он характеризует условия обтекания здания или со-
20