Поворотный клапан закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения

Задача 2-12. Поворотный клапан АО закрывает

Тип работы: Задача

Предмет: Гидромеханика

Статус: Выполнен

Год работы: 2020

Оригинальность: 56% (antiplagiat.ru)

Формат: docx ( Microsoft Word )

Цена: 150 руб.

Как получить работу? Ответ: Напишите мне в whatsapp и я вышлю вам форму оплаты, после оплаты вышлю решение.

Как снизить цену? Ответ: Соберите как можно больше задач, чем больше тем дешевле, например от 10 задач цена снижается до 50 руб.

Вы можете помочь с разными работами? Ответ: Да! Если вы не нашли готовую работу, я смогу вам помочь в срок 1-3 дня, присылайте работы в whatsapp и я их изучу и помогу вам.

Благодаря этой странице вы научитесь сами решать такие задачи:

Описание работы:

Задача 2-12. Поворотный клапан АО закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения со стороной h = 0,3 м. Прямоугольная пластина клапана опирается на срез трубы, сделанный под углом а = 45. Определить (без учета трения) силу Т натяжения троса, необходимую для открытия клапана, если уровень бензина H = 0,85 м, а давление паров бензина равно по манометру М = 5 кПа. Удельный вес бензина р = 700 кг/м 3.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

Источник

Гидравлика, водоснабжение и канализация

Расчёт давления, создаваемого поршнем в сосуде под действием силы. Определение силы, необходимой для открытия поворотного клапана, закрывающего выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения. Вычисление величины и направления давления воды.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Определить манометрическое давление Р_м (МПа) в верхней части одного из сообщающихся сосудов, наполненных водой, под действием силы Р, приложенной к поршню правого сосуда.

Сила давления Р = 250 (кH) = 250000 (Н)

Диаметр первого сосуда d₁ = 200 (мм) = 0,2 (м)

Диаметр второго сосуда d₂ = 300 (мм) = 0,3 (м)

Диаметр третьего сосуда d₃ = 150 (мм) = 0,15 (м)

Высота столба воды h = 0,8 (м)

Давление, создаваемое поршнем под действием силы F, определяется по формуле:

где F — сила давления. F = 250 (кH) = 250000 (H)

S₁ — площадь поперечного сечения первого поршня определяется по формуле:

Подставив значения в формулу, получаем:

В правом сосуде на глубине h возьмем произвольную точку «a». Определим давление, действующее на эту точку по формуле:

где с — плотность воды, с = 1000 кг/м 3 ;

g — ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с 2 ;

Р_а = 7961783,439 + 1000 · 9,8 · 0,8 = 7969623,439 (Па)

Так как точка «а» находится в одной плоскости с нижней образующей поршня 2, а внешнее давление действует на все частицы данного объема одинаково, то тогда давление, действующее на поршень 2, будет равно давлению в точке «а».

Определим силу F₂ действующую на поршень 2.

где Р_а — давление в точке «а»;

S₂ — площадь поперечного сечения поршня 2, определяется по формуле:

Подставив значения в формулу, получаем:

F₂ = 7969623,439 · 0,07065 = 563053,896 (Н)

Поршни сосудов находится в равновесии. По третьему закону Ньютона сила действия равна силе противодействия, поэтому

Манометрическое давление Р_М передаётся от поршня 3, поэтому:

где S₃ — площадь поперечного сечения поршня 3, определяется по формуле:

Р_м = = 31883006,57 (H/м 2 ) ? 31,9 (МПа)

Поворотный клапан закрывает выход из бензохранилища в трубу квадратного сечения. Определить, какую силу Т (кН) нужно приложить к тросу для открытия клапана.

Сторона трубы квадратного сечения h = 0,3 (м)

Высота столба воды H = 0,95 (м)

Угол наклона поворотного клапана б = 45 0

Плотность бензина с_б = 700 кг/м 2

Определим площадь поворотного клапана:

где L — длина поворотного клапана.

Подставив значения в формулу 1, получим:

Найдем силу избыточного давления, действующую на затвор, по формуле:

где Р₀ — избыточное давление. Р₀ = Р_м = 10000 (Па), т.к. внешнее давление действует на все части данного объема одинаково.

Подставляем значения в формулу 2:

F₀ = P₀ • S = 10000 • 0,12726 = 1272,6 (Па)

Силу гидростатического давления определим по формуле:

где g — ускорение свободного падения.

h_c — глубина погружения центра тяжести затвора.

h_c = H — • sinб = 0,95 — • sin45 = 0,8 (м)

Подставляя значения в формулу 3, получаем:

F_ж = сgh_c • S = 700 • 9,8 • 0,8 • 0,12726 = 698,4 (Па)

Сила полного давления на затвор:

F = F₀ + F_ж = 1272,6 + 698,4 = 1971 (Па)

Составим уравнение суммы моментов сил относительно шарнира О, весом щита и трением пренебрегаем:

L ” = L • cos45 = 0,4242 • cos45 = 0,3

Подставим данные в формулу 4:

У М₀ = Т • 0,3 — 1971 · 0,4242 = 0

Секторный затвор плотины с центральным углом в имеет ось вращения, расположенную в плоскости свободной поверхности воды. Определить величину Р (кН) и направление б, 0 суммарного давления воды на затвор.

Центральный угол затвора в = 45 0

Определим площадь фигуры АОС:

Определим площадь фигуры ВОС:

Определим площадь фигуры АВС:

Величина суммарного давления на цилиндрические поверхности определяется по формуле:

F_г — горизонтальная составляющая силы суммарного давления.

где с — плотность воды. с = 1000 (кг/мі)

g — ускорение свободного падения. g = 9,8 (м/сІ)

W_ТД — объем тела давления. Объем жидкости, ограниченный данной криволинейной поверхностью, вертикальной плоскостью, проведенной через нижнюю образующую криволинейной поверхности, и свободной поверхностью жидкости.

W_ТД = S_АВС • b = 0,57 • 8 = 4,56 (мі)

Поставим полученные значения в формулу 2:

F_г = сgW_ТД = 1000 • 9,8 • 4,56 = 44688 (Н)

F_в — вертикальная составляющая силы суммарного давления.

где h_c — глубина погружения центра давления

S_в — площадь вертикальной проекции смоченной поверхности.

S_в = R • sinв • b = 2 • sin45 • 8 = 11,3137 (м 2 )

Проставим значения в формулу 3:

F_в = 1000 • 9,8 • 0,71 • 11,3137 = 78720,7246 (Н)

Проставим значения в формулу 1:

Направление суммарного давления на затвор найдем по формуле:

б = sin -1 = sin -1 = 29,5826 ? 29,58 0

Ответ: Р = 90,5 (кН); б = 29,58 0

Определить величину Р (кН) и направление б, 0 равнодействующей давления воды на криволинейную стенку резервуара в виде четверти цилиндрической поверхности.

Радиус поверхности R = 0,4 (м)

Ширина поверхности b = 4 (м)

Высота столба воды H = 1,3 (м)

Давление на поверхности p = 10 (кПа) = 10000 (Па)

Определить величину направление равнодействующей давления на криволинейную стенку резервуара можно по формуле:

F_г — горизонтальная составляющая силы суммарного давления.

где Р₀ — давление на поверхности жидкости.

S_в — площадь вертикальной проекции криволинейной поверхности.

с — плотность воды. с = 1000 (кг/мі)

g — ускорение свободного падения. g = 9,8 (м/сІ)

h_c — глубина погружения центра давления.

F_в— вертикальная составляющая силы суммарного давления.

где S_г — площадь горизонтальной проекции криволинейной поверхности.

W_ТД = b • [ + (H — R) • R] = 4 • [ + (1,3 — 0,4) • 0,4] = 1,9424 (мі)

Поставив полученные значения в формулы 2 и 3, получим:

F_г = Р₀ • S_в + сgh_c • S_в = 10000 • 1,6 + 1000 • 9,8 • 1,1 • 1,6 = 33248 (Н)

F_в = Р₀ • S_г + сgW_ТД = 10000 • 1,6 + 1000 • 9,8 • 1,9424 = 35035,52 (Н)

Полученные значения поставим в формулу 1:

Направление равнодействующей определим по формуле:

Из одного резервуара в другой вода поступает по сифонному трубопроводу длиной L (м), диаметром d (мм). Определить расход воды Q ( л /с) при разности уровней в резервуарах Н (м).

Трубопровод снабжен приемным клапаном с сеткой и задвижкой. Потерями напора в коленах и на выходе из трубы пренебречь. Коэффициент сопротивления трения определить по зависимости

для новых стальных труб в квадратичной области сопротивлений. Найти вакуум в опасной точке сифона, если длина участка трубопровода до этой точки L’ (м), ее возвышение над уровнем воды в верхнем резервуаре h (м) .

Длина трубопровода L = 40 (м)

Диаметр трубопровода d = 100 (мм) = 0,1 (м)

Длина трубопровода до опасного участка L₁ = 25 (м)

Возвышение опасной точки над уровнем в верхнем резервуаре h =3 (м)

Коэффициент местного сопротивления задвижки о_зад = 4

Коэффициент местного сопротивления сетки о_кл = 5

Выберем два сечения 1 — 1 и 2 — 2, совпадающие со свободными поверхностями жидкостей в верхнем и нижнем резервуарах.

Рассмотрим уравнение Бернулли для потока реальной жидкости, проходящего через эти сечения:

где Z₁, Z₂ — геометрические высоты. Z₁ = H = 5 (м), Z₂ = 0 (м)

?? — удельный вес жидкости. ?? = сg = 1000 • 9,8 = 9800 (H/м 3 )

б — коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения местных скоростей потока. б = 1 т.к. рабочая жидкость вода.

V₁, V₂ — средние скорости движения жидкости.

g — ускорение свободного падения. g = 9,8 (м/сІ)

Уh_w — суммарные потери напора.

где h_кл — потери напора на местное сопротивление (клапан с сеткой).

Определим по формуле Вейсбаха:

h_зад — потери напора на местное сопротивление (задвижка).

Так же определим по формуле Вейсбаха:

h_l — потери напора по длине.

Определим по формуле Дарси:

Воспользуемся усредненным значением коэффициента гидравлического трения л = 0,03 ( по Дюпюи)

Поставим полученные выражения в формулу 3:

Проведем анализ сечений 1 — 1 и 2 — 2:

Так как давления в резервуарах и скорости потоков в сечениях равны то:

Расход воды выразим через формулу 2:

Для определения вакуума в опасной точке выберем два сечения 2 — 2, совпадающее со свободной поверхностью жидкости, и 3 — 3, совпадающее с сечением в опасной точке.

Рассмотрим уравнение Бернулли для потока реальной жидкости, проходящего через эти сечения:

где Z₂, Z₃ — геометрические высоты. Z₂ = 0, т.к. проведенное сечение находится на живом сечении жидкости.

высота от уровня в резервуаре до опасного сечения.

Р₂, Р₃ — давление в сосуде. Р₂ = Р_атм. Давление в сечении 3 — 3, принимаем равным абсолютному вакуумному давлению Р₃ = Р_абс. Тогда абсолютное вакуумное давление в опасном сечении определится по формуле:

гидравлика водоснабжение канализация

g — ускорение свободного падения.

V₂, V₃ — средние скорости движения жидкости.

Уh_w — суммарные потери напора.

где h_зад — потери напора на местное сопротивление (задвижка).

Определим по формуле Вейсбаха:

h_l — потери напора по длине.

Определим по формуле Дарси:

В области квадратичного сопротивления коэффициент л зависит только от абсолютной шероховатости k (?). Для новых стальных труб k = 0,05 — 0,15 (мм). Принимаем среднее значение k = 0,1 (мм).

Найдем коэффициент гидравлического трения по формуле Шифринсона:

л = 0,11 • () 0,25 = 0,11 • () 0,25 = 0,0196 ? 0,2

Запишем уравнение Бернулли в соответствие с условиями задачи:

Вакуум в опасной точке определим по формуле:

h_вак = = = H + h — • ( л • + о_кл) = 5 + 3 — • ( 0,02 • + 4) = 6,3337 ? 6,3 (м)

Ответ: Q = 17 (л/с); h_вак = 6,3 (м)

Поршень, перемещаясь в цилиндре равномерно, подает воду в напорный бак. Расход воды в трубопроводе Q (л/с). Длина трубопровода L (м), диаметр d (мм). Диаметр поршня D (мм). Рассматривается момент, когда h (м). Избыточное давление воздуха в баке Р_{б (}кгс/см 2 ).

Требуется определить силу Р₁ , действующую на поршень.

Расход воды Q = 2 (л/с) = 0,002 (мі/с)

Длина трубопровода L = 75 (м)

Диаметр трубопровода d = 30 (мм) = 0,03 (м)

Диаметр поршня D = 80 (мм) = 0,08 (м)

Давление воздуха в баке Р_б = 0,35 (кгс/см 2 ) = 34335 (Н/мІ)

Высота столба воды h = 13 (м)

Коэффициент сопротивления трения л = 0,03

Коэффициенты местных сопротивлений: о_вх = 0,5; о_пов = 0,25; о_вен = 6; о_вых = 1

Выберем два сечения 1 — 1 и 2 — 2. Рассмотрим уравнение Бернулли для потока реальной жидкости, проходящего через эти сечения.

где Z₁, Z₂ — геометрические высоты. Z₁ = 0; Z₂ = h = 13 (м)

Р₂ — избыточное давление воздуха в баке. P₂ = 34335 (H/м 2 )

?? — удельный вес жидкости. ?? = ??g = 1000 • 9,8 = 9800 (Н/м 3 ).

б — коэффициент Кориолиса. б = 1.

V₁, V₂ — средние скорости движения жидкости.

Уh_w — суммарные потери напора.

Запишем уравнение Бернулли согласно данных задачи:

Подставим вместо переменных их значения:

Р₁ = [13 + + • ( 0,03 • + 0,5 + 0,25 + 6 + 1) — ] • 9800 = 489295,4667 (H/м 2 )

Силу действующую на поршень определим по формуле:

где Р — давление на поршень.

S — площадь поперечного сечения поршня.

F = P • S = 489295,4667 • 0,005024 = 2458,22 ? 2,46 (кН)

Определить максимально допустимую высоту h (м) установки насоса над уровнем воды в бассейне. Всасывающая труба снабжена приемным клапаном с сеткой и имеет одно сварное колено. Коэффициент сопротивления трения определить по эквивалентной шероховатости ? = 0,2 (мм), предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления.

Производительность насоса Q = 15 (л/с) = 0,015 (мі/с)

Допустимое вакуумное давление Р_вак = 65 (кПа) = 65000 (Па)

Длина всасывающей трубы L = 10 (м)

Диаметр трубы d = 150 (мм) = 0,15 (м)

Коэффициент местного сопротивления клапана о_кл = 6

Коэффициент местного сопротивления колена о_кол = 1,2

Рассмотрим уравнение Бернулли для потока реальной жидкости, проходящего через сечения 1 — 1 и 2 — 2.

где Z₁, Z₂ — геометрические высоты.

Z₁ = 0, т.к. сечение 1 — 1 находится на живом сечении жидкости, Z₂ = h.

P₁, P₂ — давление внутри сосуда.

Р₁ — равно атмосферному давлению, Р₁ = Р_атм. Р₂ — определим как абсолютное вакуумное давление Р₂ = Р_абс. Тогда вакуумное давление во всасывающей трубе определится как:

?? — удельный вес жидкости. ?? = с • g = 9800 (Н/мі)

б — коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения местных скоростей

потока. б = 1 т.к. рабочая жидкость вода.

g — ускорение свободного падения. g = 9,8 (м/сІ)

V₁, V₂ — средние скорости движения жидкости.

V₁ = 0 т.к. сечение 1 — 1 находится на живом сечении жидкости.

где Q — объемный расход (мі), d — диаметр трубопровода.

Уh_w — суммарные потери напора

где h_кол — потери напора на местное сопротивление (сварное колено).

Определим по формуле Вейсбаха:

h_кл — потери напора на местное сопротивление (клапан).

Определим по формуле Вейсбаха:

h_l — потери напора по длине.

Определим по формуле Дарси:

где л — коэффициент гидравлического трения. По условию задачи коэффициент сопротивления трения нужно определить по эквивалентной шероховатости ? = 0,2, предполагая наличие квадратичной зоны сопротивления.

Найдем число Рейнольдса по формуле:

Определим зону сопротивления, проведя сравнительный анализ числа Рейнольдса по формуле:

Приведем формулу 1 в соответствие с данными задачи:

Список использованной литературы

1. Рабинович Е. З. «Гидравлика» — М., Недра, 1980.

2. Богомолов А. И., Константинов Н. М., Александров В. А., Петров Н. А. «Примеры гидравлических расчетов» — М., Транспорт, 1977.

3. Альтшуль А. Д., Калицун В. И., Майрановский Ф. Г., Пальгунов П. П. «Примеры расчетов по гидравлике» — М., Стройиздат, 1977.

4. Жабо В. В., Уваров В. В. «Гидравлика и насосы» — М., Энергия, 1976.

Подобные документы

Определение увеличение объема жидкости после ее нагрева при атмосферном давлении. Расчет величины и направления силы гидростатического давления воды на 1 метр ширины вальцового затвора. Определение скорости движения потока, давления при входе в насос.

контрольная работа [474,0 K], добавлен 17.03.2016

Назначение, устройство и действие клапана. Определение площадей проходных сечений. Построение графической зависимости коэффициента расхода рабочей щели основного клапана от числа Рейнольдса и гидродинамической силы от открытия рабочей щели клапана.

курсовая работа [468,5 K], добавлен 08.05.2011

Определение абсолютного и избыточного гидростатического давления воды на определенной глубине от поршня, максимальной глубины воды в водонапорном баке, силы избыточного гидростатического давления на заслонку, предельной высоты центробежного насоса.

контрольная работа [195,9 K], добавлен 26.06.2012

Определение силы давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. Суть гидростатического парадокса. Тело давления. Выделение на криволинейной стенке цилиндрической формы элементарной площадки. Суммирование горизонтальных и вертикальных составляющих.

презентация [1,8 M], добавлен 24.10.2013

Изучение влияния силы тяжести и силы Архимеда на положение тела в воде. Взаимосвязь плотности жидкости и уровня погружения объекта. Определение расположения керосина и воды в одном сосуде. Понятие водоизмещения судна, обозначение предельных ватерлиний.

презентация [645,1 K], добавлен 05.03.2012

Абсолютное и избыточное давление в точке, построение эпюры избыточного давления. Определение силы избыточного давления на часть смоченной поверхности. Режим движения воды на каждом участке короткого трубопровода. Скорость в сжатом сечении насадки.

контрольная работа [416,8 K], добавлен 07.03.2011

Три случая относительного покоя жидкости в движущемся сосуде. Методы для определения давления в любой точке жидкости. Относительный покой жидкости в сосуде, движущемся вертикально с постоянным ускорением. Безнапорные, напорные и гидравлические струи.

презентация [443,4 K], добавлен 18.05.2019

Источник