«ЗАДАЧИ ПАВЛОВ, РОМАНКОВ РАЗДЕЛ 1 Основы гидравлики»

1.22. В напорный бак с площадью поперечного сечения 3 м2 притекает вода. В дне бака имеется спускное отверстие. При установившемся течении расход через отверстие равен притоку и уровень воды устанавливается на высоте 1 м. Если прекратить приток воды, уровень ее будет понижаться и через 100 с бак опорожнится. Определить приток воды в бак.

1.23. По горизонтальному трубопроводу с внутренним диаметром 200 мм протекает минеральное масло относительной плотности 0,9. В трубопроводе установлена диафрагма (рис. 1.3) с острыми краями (коэффициент расхода 0,61). Диаметр отверстия диафрагмы 76 мм. Ртутный дифманометр, присоединенный к диафрагме, показывает разность уровней 102 мм. Определить скорость масла в трубопроводе и его расход.

1.24. На трубопроводе диаметром 160x5 мм установлен расходомер «труба Вентури» (рис. 1.26), внутренний диаметр узкой части которой равен 60 мм. По трубопроводу проходит этан под атмосферным давлением при 25 °С. Показание водяного дифманометра трубы Вентури Н = 32 мм. Определить массовый расход этана, проходящего по трубопроводу (в кг/ч), приняв коэффициент расхода 0,97.

1.25. Определить потерю давления на трение при протекании воды по латунной трубе диаметром 19x2 мм, длиной 10 м. Скорость воды 2 м/с. Температура 55 °С. Принять шероховатость трубы ? = 0,005 мм.

1.26. Определить потерю давления на трение в свинцовом змеевике, по которому протекает 60%-ная серная кислота со скоростью 0,7 м/с при средней температуре 55 °С. Принять максимальную шероховатость свинцовых труб по табл.XII. Внутренний диаметр трубы змеевика 50 мм, диаметр витка змеевика 800 мм, число витков 20. Длину змеевика определить приближенно по числу витков и их диаметру.

1.27. По стальному трубопроводу внутренним диаметром 200 мм, длиной 1000 м передается водород в количестве 120 кг/ч. Среднее давление в сети 1530 мм рт. ст. Температура газа 27 0С. Определить потерю давления на трение.

1.28. Найти потерю давления на трение для пара в стальном паропроводе длиной 50 м, диаметром 108X4 мм. Давление пара Рабc = 6 кгс/см2 (~0,6 МПа), скорость пара 25 м/с.

1.29. Как изменится потеря давления на трение в газопроводе, по которому проходит азот, если при постоянном массовом расходе азота: а) увеличить давление (абсолютное) подаваемого азота с 1 до 10 кгс/см2 при неизменной температуре; б) повысить температуру азота от 0 до 80 °С при неизменном давлении.

1.30. По водопроводной трубе проходит 10 м*/ч воды. Сколько воды в 1 ч пропустит труба удвоенного диаметра при той же потере напора на трение? Коэффициент трения считать постоянным. Течение турбулентное.

1.31. По прямому горизонтальному трубопроводу длиной 150м необходимо подавать 10 м*/ч жидкости. Допускаемая потеря напора 10 м. Определить требуемый диаметр трубопровода, принимая коэффициент трения ? = 0,03.

1.32. Как изменится потеря давления на трение, если при неизменном расходе, жидкости уменьшить диаметр трубопровода вдвое? Задачу решить в двух вариантах: а) считая, что оба режима (старый и новый) находятся в области ламинарного течения; б) считая, что оба режима находятся в автомодельной области.

1.33. Жидкость относительной плотности 0,9 поступает самотеком из напорного бака, в котором поддерживается атмосферное давление, в ректификационную колонну (рис. 1.27). Давление в колонке 0,4 кгс/см2 (~40 кПа) по манометру (pизб). На какой высоте х должен находиться уровень жидкости в напорном баке над местом ввода в колонну, чтобы скорость жидкости в трубе была 2 м/с. Напор, теряемый на трение и местные сопротивления, 2,5 м. Применить уравнение Бернулли.

1.36. Кожухотрубчатый теплообменник (рис. 1.21) состоит из 187 стальных труб с незначительной коррозией (е = 0,2 мм) диаметром 18x2 мм, длиной 1,9 м. Кожух выполнен из трубы 426X12 мм. По межтрубному пространству параллельно осям труб проходит 3000 м3/ч азота (считая при нормальных условиях) под атмосферным давлением при средней температуре -10 °С. Диаметр входного и выходного штуцера 250 мм. Определить гидравлическое сопротивление межтрубного пространства»

1.37. В теплообменнике типа «труба в трубе» (рис. 1.12), состоящем из двух концентрических труб (внутренней диаметром 44,5X3,5 мм и наружной диаметром 89x5 мм), охлаждается от 70 до 30 °С толуол в количестве 1900 кг/ч. Толуол проходит по кольцевому пространству между наружной и внутренней трубой; по внутренней трубе протекает охлаждающая вода, нагревающаяся от 14 до 21 °С. Определить потерю давления на трение на 1 м длины трубы для толуола и для воды, принимая, что стальные трубы имеют незначительную коррозию. Средняя температура стенки внутренней трубы 25 °С.

1.38. Привести формулу (1.39) к критериальному виду.

1.39. Какой должен быть взят геометрический масштаб модели, если в промышленном аппарате рабочая жидкость - нефть, а в модели - вода, кинематический коэффициент вязкости которой в 50 раз меньше, чем у нефти? Какую скорость надо дать воде в модели, если скорость нефти в промышленном аппарате 1 м/с? Моделируются одновременно силы трения и силы тяжести.

1.40. Определить мощность, расходуемую при перекачке насоса 4,6 м3/ч холодильного рассола (25% раствор СаС12) из холодильной установки в конденсатор, расположенный над ректификационной колонной. Высота подъема 16 м, динамический коэффициент вязкости рассола 9,5 мПа-с, плотность 1200 кг/м3, диаметр трубопровода 32x2,5 мм, общая длина 80 м. Стальные трубы имеют незначительную коррозию. На линии установлены 6 отводов под углом 90° (R0/d = 4) и 4 прямоточных вентиля. Общий к. п. д. насоса с электродвигателем 0,5.

1.41. По горизонтальному трубопроводу перекачивается жидкость. Во сколько раз возрастет расход энергии на перекачку, если через трубу будет проходить удвоенное количество жидкости? Коэффициент трения считать постоянным, ?pдоп= 0.

Какова расходуемая насосом мощность, если к. п. д. насосной установки 0,55?

1.44. По прямому воздухопроводу прямоугольного сечения 400x600 мм, сделанному из кровельной стали, надо подавать 14400 кг/ч воздуха при 27 "С и атмосферном давлении. Длина воздухопровода 60 м. Найти требуемую мощность электродвигателя, если его к. п. д. 0,95, а к. п. д. вентилятора 0,4.

1.45. По трубопроводу с внутренним диаметром 100 мм подается диоксид углерода под давлением 2 кгс/см3 (по манометру) при средней температуре 75 °С с массовой скоростью 30 кг/(м2-с). Шероховатость трубы ?= 0,7 мм. Определить гидравлическое сопротивление горизонтального трубопровода при длине его 90 м и при наличии четырех колен под углом 90° и задвижки. Определить также мощность, потребляемую газодувкой для пере­мещения диоксида углерода, если ее к. п. д. составляет 50 %.

1.46. 40%-ный этиловый спирт спускается из бака по трубе диаметром 33,5x2,8 мм. На трубе имеются кран и 2 колена под углом 90°. Общая длина трубопровода 49 м. Определить скорость спирта в трубопроводе (при разности высот 7,2 м). Коэффициент трения принять приближенно равным 0,025. Найдя скорость спирта, проверить значение коэффициента трения. Температура спирта 35 °С.

1.47. По трубопроводу диаметром 26,8x2,5 мм стекает нитробензол с температурой 44 °С. Начальная точка трубопровода выше конечной на 200 мм. Длина горизонтальной части трубопровода 242 м. Учесть только сопротивление трения. Найти массовый расход нитробензола и проверить принятый режим его движения.

1.48. В аппарат, работающий под давлением рабс = 0,2 МПа, надо подавать насосом воду из открытого резервуара по трубопроводу внутренним диаметром 70 мм. Верхняя точка трубопровода выше уровня воды в резервуаре на 5 м. Расчетная длина трубопровода (собственная длина плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 350 м. Коэффициент трения ? = 0,03. Найти зависимость между расходом воды, протекающей по трубопроводу, и потерей давления на преодоление всех сопротивлений трубопровода (найти уравнение характеристики сети).

1.49. Центробежный насос имеет следующую паспортную характеристику:

Расход воды, м3/ч 12 18 24 30

Создаваемый напор; м 38 36 32 26

Сколько воды будет подавать этот на­сос, если поставить его работать на сеть контрольной задачи 1.48? (Найти рабочую точку).

1.50. Вентилятор подает воздух, засасывая его из атмосферы. Подача вентилятора 12 500 м3/ч. Какое массовое количество воздуха подает вентилятор зимой (t = -15 °С) и летом (t = 30 °С)?

1.51. Определить давление, развиваемое вентилятором, который подает воздух из атмосферы при температуре 18 °С в пространство с избыточным давлением 43 мм вод. ст. Потери давления в трубопроводе 275 Па, скорость воздуха в нем 11,5 м/с.

1.52. Какое абсолютное давление (в кгс/см2) должен иметь воздух, подаваемый в монтежю (рис. 1.31) для подъема серной кислоты относительной плотности 1,78 на высоту 21 м? Гидравлическими потерями пренебречь.

1.53. Скорость струи на выходе из диффузора горизонтального водоструйного насоса (см. рис. 2.10) 2,35 м/с. Вода выходит из диффузора под атмосферным давлением. Диаметр выходного отверстия диффузора 62 мм, диаметр отверстия сопла (сечение 1) 30 мм. Пренебрегая потерями, определить теоретическую высоту Н на которую может быть поднята "откачиваемая вода из открытого резервуара.

1.54. Определить гидравлическое сопротивление слоя сухой насадки высотой 3 м, состоящей из керамических колец 15x15x2 мм. Через насадку просасывается воздух при 20 °С и атмосферном давлении со скоростью 0,4 м/с (скорость фиктивная).