Создан заказ №3198481
25 сентября 2018
Вода из точки водозабора насосом подается в бак из которого перетекает в точку «К»
Как заказчик описал требования к работе:
Нужно решить 3 задания (задание 1 и две задачи в задании 2). Объем 15 страниц. Форма представления – расчетно-пояснительная записка.
Фрагмент выполненной работы:
Вода из точки водозабора насосом подается в бак, из которого перетекает в точку «К». Считать уровень воды в баке постоянным, (то есть, сколько воды поступает по водоводу 2 в бак, столько и отводится по водоводу 3). Плотность: воды – 1000 кг/м3, спирта – 790 кг/м3, ртути – 13600 кг/м3. Атмосферное давление: 0,755 м. рт. ст. Коэффициент кинематической вязкости воды:1,3×10-6 м2/с.
Модуль упругости воды E: 2×109 Па.
Потери напора на местные сопротивления считать равными 20% потерь напора по длине. (работа была выполнена специалистами author24.ru) Потерями напора в баке и насосе пренебречь. Коэффициент сопротивления отверстия в дне бака ξотв=0,06.
Требуется определить:
Те величины, которые в таблице обозначены знаком вопроса. Величины давлений определить в тех единицах, которые указаны в таблице.
Силу давления воды на люк в стенке бака и глубину погружения точки приложения этой силы (центр давления).
Расходы воды на участках водоводов до бака и режимы движения воды в них.
Какова будет скорость истечения воды из отверстия расположенного в дне баке.
Определить увеличение давления в водоводе 2 при аварийной остановке насоса (трубы из стали).
Использованы следующие сокращения: “м. рт. ст.” – метры ртутного столба; “м. в. ст.” – метры водяного столба; “ман” – манометрическое давление; “вак” – вакуумметрическое давление, “абс” – абсолютное давление.
Схема «бака»
Схема «от точки водозабора до бака»
Схема «от бака до точки “К”»
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ:
Z0 , м
Z1 , м
Z2 , м
Люк
hл , м
, град
P0
P1
P2
Zн , м
Zв , м
Pн , ман, ат
Vac , вак, ат
Водовод 1: Диаметр, мм / Длина, м
Водовод 2: Диаметр, мм / Длина, м
Водовод 3: Диаметр, мм / Длина, м
Водовод 4: Диаметр, мм / Длина, м
Водовод 5: Диаметр, мм / Длина, м
Zк , м
Pк , абс, ат
hк , м 100
?
93
0,5 м
0,3
45
ман
32 КПа
вак
0,1 ат
абс
? Бар
50
?
7
0,4
32 / 80
25 / 150
100 / 80
300 / 100
50 / 300
?
1,5
3
Решение:
1. Основное уравнение гидростатики:
p=p0+ρ*g*h.
Избыточное давление на глубине Z1:
pмz1=p0+ρ*g*∆h1=p0+ρ*g*Z0-Z1.
Отметим, что данные условия по давлению p1 не согласуются с заданной графической схемой: прибор измеряющий давление p1 находится ниже под слоем воды по отношению к манометру, измеряющему давление p0. в этих условиях давление p1 никак не может быть вакуумметрическим. Поэтому в дальнейших расчетах считаем давление p1 манометрическим и равным:
pмz1=1 ат=98070 Па.
Тогда:
Z1=Z0-pмz1-p0ρ*g=100-98070-32001000*9,81=93,265 м.
Избыточное давление на глубине Z2:
pмz2=p0+ρ*g*∆h2=p0+ρ*g*Z0-Z2=
=32000+1000*9,81*100-93=100670 Па.
Абсолютное давление на глубине Z2:
pабс2=pатм+pмz2=101325+100670=201995 Па=2,02 бар.
2. Результирующая сила давления воды на люк:
Pл=pц.т.*S=p0+ρ*g*hс*S.
Координата центра тяжести:
hс=hл+d2*sin45°=0,3+0,5*0,5*0,707=0,177 м.
Площадь люка:
S=π*d24=3,14*0,524=0,19625 м2.
Тогда:
Pл=32000+1000*9,81*0,177*0,19625=6621 Н.
Вектор силы Pл направлен перпендикулярно площадке люка и проходит через точку центра давления, которая смещена относительно центра тяжести площадки на величину e (по наклону):
e=IS*yц.т..
Момент инерции люка круглого сечения:
I=π*d464=3,14*0,5464=0,003066 м4.
Расстояние до пьезометрической линии:
yц.т.=p0ρ*g+hсsin45°=320001000*9,81+0,1770,707=4,86 м.
Тогда:
e=0,0030660,19625*4,86=0,003 м.
Расстояние от поверхности воды до точки центра давления на люк:
hд=hс+e*sin45°=0,177+0,003*0,707=0,179 м.
3.
Для определения расхода в нагнетательном трубопроводе 2 воспользуемся уравнением Бернулли для потока реальной жидкости. Уравнение составляется для двух сечений: за сечение 1 – 1 принимается выход из насоса, за сечение 2 – 2 – свободная поверхность жидкости в баке. За плоскость сравнения принимаем горизонтальную плоскость, проходящую через выход из насоса:
Zн+p1ρ*g+v122g=Z0+p2ρ*g+v222g+hн.
В нашем случае соответствующие давления:
p1=Pатм+pн; p2=Pатм+p0.
pн=7 ат=686490 Па; p0=32000 Па.
v2=0 – скорость движения воды на свободной поверхности;
v1=v – скорость течения жидкости на всем протяжении нагнетательного трубопровода.
Таким образом, получаем:
v22g=Zн-Z0+pн-p0ρ*g-hн,
где hн – сумма всех потерь напора в нагнетательном трубопроводе:
hн=hтр+hм=1,2*hтр,
где hтр – потери напора по длине, hм=0,2*hтр – потери напора на местных сопротивлениях.
Диаметру нагнетательного трубопровода dн=25 мм=0,025 м соответствует эквивалентная шероховатость ∆=0,3 мм=0,0003 м.
В первом приближении принимаем для течения воды режим квадратичного сопротивления (область гидравлически шероховатых труб). Тогда значение коэффициента гидравлического трения определяется по формуле Шифринсона:
λ=0,11*Δdн0,25=0,11*0,3250,25=0,036.
Потери напора по длине трубопровода определим на основании уравнения Дарси-Вейсбаха:
hтр=λ*ldн*v22*g=0,036*1500,025*v22*g=216*v22*g.
Определяем потери напора в нагнетательном трубопроводе:
hн=1,2*216*v22*g=259,2*v22*g.
Возвращаясь к уравнению
v22g=Zн-Z0+pн-p0ρ*g-hн,
получим
v22g=50-100+686490-320001000*9,81-259,2*v22*g;
260,2*v22*g=16,72,
откуда и определяем скорость движения воды в нагнетательном трубопроводе:
v=16,72*2*9,81260,2=1,123 мс.
Расход воды в нагнетательном трубопроводе:
Qн=π*dн24*v=3,14*0,02524*1,123=0,00055 м3с.
Определяем значение критерия Рейнольдса:
Re=dн*vν=0,025*1,1231,3*10-6=21596.
Так как полученное число Рейнольдса больше критического Reкр=2300, то имеет место турбулентный режим движения воды.
Определяем критерий зоны турбулентности:
v*Δν=1,123*0,00031,3*10-6=259,2.
Так как значения критерия турбулентности лежит в пределах 10<v*Δν<500, то для уточнения коэффициента гидравлического трения следует использовать формулу Альтшуля:
λ=0,11*68Re+∆dн0,25=0,11*6821596+0,3250,25=0,039.
hн=1,2*0,039*1500,025*v22*g=280,8*v22*g.
Пересчитываем скорость и расход:
v=16,72*2*9,81280,8=1,081 мс.
Расход воды в нагнетательном трубопроводе:
Qн=π*dн24*v=3,14*0,02524*1,081=0,00053 м3с.
Для определения расхода во всасывающем трубопроводе 1 воспользуемся уравнением Бернулли для потока реальной жидкости...Посмотреть предложения по расчету стоимости
Заказчик
заплатил
заплатил
200 ₽
Заказчик не использовал рассрочку
Гарантия сервиса
Автор24
Автор24
20 дней
Заказчик принял работу без использования гарантии
26 сентября 2018
Заказ завершен, заказчик получил финальный файл с работой
5
Вода из точки водозабора насосом подается в бак из которого перетекает в точку «К».docx
2018-09-29 17:01
Последний отзыв студента о бирже Автор24
Общая оценка
5
Положительно
Работу сделали быстро, вроде всё качественно, проверять будут после гарантии, поэтому тянуть с оплатой не стал (смысла нет). Буду надеяться, что всё решено правильно. Спасибо.
Хочешь такую же работу?
300 ₽
