Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Брянская государственная инженерно – технологическая академия”

Кафедра энергетики и автоматизации производственных процессов

“Гидравлика”

Учебное пособие для выполнения РГР и самостоятельной работы студентов специальностей ПГС, ГСХ, ПСК, ЭУН.

Брянск - 2005 г.

Составитель: Рыжикова Алла Григорьевна – доцент кафедры энергетики и автоматизации производственных процессов Брянской государственной инженерно – технологической академии.

В подготовке методических указаний к изданию принимали участие студенты механико-технологического факультета Сафонов Валентин Александрович,

Рыжиков Алексей Валерьевич, а также Ахимонов Игорь Александрович.

Рецензент: Костюков Виктор Васильевич – доцент кафедры ЭиАПП БГИТА.

Рекомендовано

учебно-методической

комиссией механико-технологического

факультета.

Протокол №_____от__________2005 г.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

“Брянская государственная инженерно – технологическая академия”

Кафедра ЭиАПП

Утверждено научно–методическим

советом БГИТА

Протокол №_____от__________2005 г.

“Гидравлика”

Учебное пособие для выполнения РГР и самостоятельной работы студентов специальностей ПГС, ГСХ, ПСК, ЭУН.

Брянск – 2005 г.

Содержание

1. Методические указания. 5

2. Задание к расчетно-графической работе. 5

3. Задание №1. Гидростатическое давление. 6

4. Пояснения к решению задач 1.1 – 1.10. 9

5. Задание №2. Сила давления жидкости на поверхность. 11

6. Пояснения к решению задач 2.1 – 2.10. 14

7. Задание №3. Применение уравнения Бернулли,

гидравлические сопротивления. 17

8. Пояснение к решению задач 3.1 – 3.10. 21

9. Задание №4. Расчет сложных трубопроводов. 25

10. Пояснение к решению задач 4.1 – 4.10. 30

11. Задание №5. Истечение жидкости через отверстие,

насадки и водосливы. 38

12. Пояснение к решению задач 5.1 – 5.10. 41

13. Задание №6. Равномерное движение в открытых руслах. 44

14. Пояснение к решению задач 6.1 – 6.10. 47

15. Задание №7. Работа насосов на сеть. 48

16. Пояснение к решению задач 7.1 – 7.10. 55

17. Задание №8.Самостоятельная работа студентов 57

18. Пояснения к решению задач 8.1 – 8.10. 61

Приложения 66

Список литературы 71

1. Методические указания.

Курс “Гидравлика” изучается студентами строительного факультета (специальностями ПГС …, ГСХ …, ЭУН …, ПСК …). Общий объем курса на строительном факультете составляет 90 часов. В соответствии с учебным планом курсов студенты должны выполнить РГР по гидравлике. Номера задач приведены ниже.

Учебный материал курса и необходимые для выполнения РГР сведения приведены в литературных источниках, помещенных в конце данного издания.

2. Задание к расчетно-графической работе.

Каждый студент выполняет расчетно-графическую работу по индивидуальному заданию. Студенты специальностей ПГС выполняют 2,3,4,5,7 задание, ГСХ выполняют 2,3,4,6,7 задание, ПСК выполняют 1,2,3,6,7 задание, ЭУН выполняют 1,2,3,5,7 задание. Необходимые для решения задачи выбираются по двум последним цифрам шифра студента. Номер задачи в каждом задании принимают по сумме двух последних цифр шифра студента и номера задания. Если сумма больше 10, то надо отнять число 10 и полученная цифра будет соответствовать номеру задачи в соответствующем задании. (Например: номер зачетки – 02-8.012; для второго задания сумма равна 1+2+2, тогда номер задачи 5). Номер варианта для данной задачи принимается по последней цифре шифра студента (для примера это 2).

К выполнению РГР рекомендуется приступать сразу же после изучения теоретического материала лекций. Рекомендуется кроме лекций тщательно изучить материал по предлагаемой основной литературе. В случае затруднений студент может обратиться за консультацией на кафедру.

Приступив к выполнению РГР, необходимо полностью переписать условие задачи, начертить рисунок, привести численные значения заданных величин в систему СИ, пояснить ход решения задачи с написанием основных расчетных зависимостей и пояснением буквенных обозначений.

РГР выполняется аккуратным разборчивым почерком на стандартных листах бумаги А4. Работа выполняется чернилами одного цвета (кроме красного и зеленого) на одной стороне листа с полями: слева – 30 мм, снизу и сверху – 20 мм, справа – 10 мм с рамкой. Кроме решенных задач РГР должна иметь титульный лист, оглавление (содержание), список использованной литературы. Титульный лист оформляется в соответствии с образцом, приведенным на стенде кафедры.

ЗАДАНИЕ №1

Тема: Гидростатическое давление

Задача 1.1.Определить давления p_А и p_Б в резервуарах А и Б, если разность уровней ртути, залитой в дифференциальный манометр, равна h. Пружинный манометр, подключенный к резервуару Б, показывает p_о. В резервуарах находится вода. Плотность ртути ρ_р = 13600 кг/м³.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
h мм	600	250	300	400	200	500	350	300	400	250
po МПа	0,05	0,02	0,03	0,05	0,04	0,04	0,03	0,06	0,02	0,02

Задача 1.2.Найти давления в резервуарах А и Б. Разность показаний дифференциального манометра равна h₁. Показания пьезометра h₂. В дифференциальный манометр залита жидкость, плотность которой ρ_п = 900 кг/м³. В пьезометр залита ртуть ρ_р = 13600 кг/м³. Плотность воды, находящейся в резервуарах, ρ = 1000 кг/м³.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
h1 мм	220	550	320	250	200	300	270	300	360	400
h2 мм	350	150	170	200	550	270	300	250	320	180
а мм	240	80	90	120	350	160	160	140	170	160

Задача 1.3.Определить давления в сосудах А и Б, если показание вакуумметра равно h_вак, показание ртутного U-образного пьезометра - h_р. Сосуды А и Б заполнены воздухом. Давление на свободной поверхности воды в баке В равно атмосферному. Плотность ртути ρ_р = 13600 кг/м³.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
hвак мм	520	250	600	500	450	360	300	420	400	320
hр мм	420	250	400	360	250	400	180	500	350	480

Задача 1.4. На поршень одного из сообщающихся сосудов, наполненных водой, действует сила P₁. Какую силу P₂ нужно приложить ко второму поршню, чтобы уровень воды под ним был h выше уровня воды под первым поршнем? Диаметр первого поршня d₁, второго d₂.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
P1 кН	0,60	0,80	0,10	0,12	0,14	0,70	0,90	0,11	0,13	0,15
h м	0,4	0,6	0,8	0,5	0,7	0,7	0,8	1,0	1,2	1,5
d1 мм	200	200	150	300	300	200	200	150	300	250
d2 мм	400	300	300	450	600	300	400	300	450	500

Задача 1.5. Определить манометрическое давление p_м в верхней части одного из сообщающихся сосудов, наполненных водой, под действием силы P, приложенной к поршню правого сосуда.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
P кН	200	100	300	250	150	400	300	200	500	350
h м	0,65	0,70	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	1,00	1,05	1,10
d1 мм	200	150	250	200	150	250	200	250	250	200
d2 мм	400	300	500	300	500	400	500	400	300	300
d3 мм	100	150	100	150	100	150	100	150	100	150

Задача 1.6.Определить высоту h, на которую может поднять воду прямодействующий паровой насос, если известны диаметр первого цилиндра d₁, диаметр второго цилиндра d₂, а также манометрическое давление в паровом цилиндре p_м.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d1 мм	100	100	100	150	150	150	200	200	200	200
d2 мм	200	250	300	250	300	350	300	350	400	450
pм МПа	0,3	0,4	0,5	0,5	0,4	0,3	0,4	0,3	0,5	0,3

Задача 1.7. Какую силу P нужно приложить к поршню левого сосуда, наполненного водой, чтобы уравновесить давление воды на поршень правого сосуда?

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
h1 м	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
h2 м	1,2	1,4	2,8	1,5	1,0	0,8	0,8	0,8	1,0	1,0
d1 мм	300	250	300	350	250	200	250	300	300	250
d2 мм	400	300	300	500	500	300	450	600	600	450
d3 мм	200	150	200	250	200	100	150	200	250	200

Задача 1.8.Определить давление в резервуарах А и Б, заполненных водой, если разность уровней ртути, залитой в дифференциальный манометр, равна h_р, а показание пьезометра, подключенного к резервуару Б, равно h. Плотность ртути

ρ_р = 13600 кг/м³, плотность воды ρ = 1000 кг/м³.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
hр мм	370	150	210	75	270	200	310	190	250	420
h мм	340	260	360	420	320	500	620	300	330	270

Задача 1.9.Определить давление p на свободной поверхности воды в резервуаре, если показания пьезометра, в который налиты ртуть и вода, соответственно равны h_р и h.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
hp мм	190	150	250	340	360	410	320	190	260	190
h мм	210	60	100	210	170	210	190	200	170	180
H мм	200	100	120	150	120	140	130	160	130	120

Задача 1.10.Определить давление в сосудах А и Б, заполненных воздухом, если обратный пьезометр показывает H, а U-образный пьезометр - h. Плотность жидкости ρ = 900 кг/м³.

Заданная величина	Номер варианта
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
H мм	1600	2100	1700	1500	1900	2200	1400	1200	1800	2000
h мм	420	550	350	210	250	370	360	170	380	350