Гидрогазодинамика вариант 4

Подробное решение 6 задач
Задача 1.

В трубе диаметром D1 = 50 мм, подающей воду в открытый бак с постоянным напором Н, установлена труба Вентури с диаметром горла D2 = 25 мм. Атмосферное давление pа = 100 кПа.
Определить, какой наибольший расход можно подавать в бак до появления кавитации в расходомере, если температура воды t. Каково будет при этом показание ртутного дифманометра ∆h?

Дано:
D1 = 50 мм = 0,05 м
D2 = 25 мм = 0,025 м
Pа = 100 кПа
H = 0,8 м
t = 60оС

Задача 2.

Из открытого бака вода вытекает в атмосферу по горизонтальному трубопроводу, составленному из труб диаметром D1 и D2, длины которых l1 = 20 м, l2 = 40 м. Трубы стальные новые, высота выступов шероховатости 0,1 мм, толщина стенки 3 мм. Расход воды Q, коэффициенты местного сопротивления: входа ζвх = 0,5, резкого расширения ζрр = [(D1/D2)2 – 1]2, крана ζкр = 1,0. Определить напор в баке H и величину ударного давления ∆p при мгновенном закрытии крана. Построить диаграмму уравнения Бернулли. Гидравлический коэффициент трения определить по графику приложения.

Дано:
D1 = 30 мм
D2 = 50 мм
l1 = 20 м
l2 = 40 м
Q = 4 ∙ 10-3 м3/с
ζвх = 0,5
ζрр = [(D1/D2)2 – 1]2
ζкр = 1,0
δ = 3 мм
∆ = 0,1 мм

Задача 3.

В конденсаторе паротурбинной установки охлаждающая вода проходит по двум последовательным ходам, каждый из которых содержит 250 параллельных латунных трубок длиной L = 5 м и внутренним диаметром D = 14 мм; размер выступов шероховатости 0,05 мм.
Определить потери напора в конденсаторе, если расход равен Q, температура воды t. Учитывать потери напора на трение в трубках, на вход (ζвх = 0,5) и на выход (ζвых = 1,0). Использовать график приложения для определения λ.

Дано:
n = 250
L = 5 м
D = 14 мм = 0,014 м
∆ = 0,05 мм
Q = 590 м3/ч = 0,164 м3/с
t = 30оС
ζвх = 0,5
ζвых = 1,0

Задача 4. Воздух вытекает из баллона через сужающееся сопло диаметром D в атмосферу, атмосферное давление 100 кПа. Температура в баллоне 400 К, избыточное давление pизб. Определить скорость истечения, массовый расход и параметры воздуха на срезе сопла. Определить также скорость и параметры воздуха на выходе и диаметр выходного сечения сопла Лаваля, которое обеспечивает расчетное истечение и имеет диаметр горла D.

Дано:
D = 5 мм = 0,005 м
pизб = 7 МПа
Т = 400 К
pатм = 100 кПа

Задача 5. Плоская тонкая квадратная пластинка с размером стороны b обтекается продольно потоком воздуха нормальных параметров. Скорость потока w.
Вычислить толщину пограничного слоя у выходной кромки пластинки и определить силу сопротивления.

Дано:
b = 0,8 м
w = 70 м/с

Задача 6. Активная решетка прямых турбинных лопаток обтекается потоком воздуха. Угол входа потока β1 = 19,5о, угол выхода β2 = 20,6о, хорда лопатки b = 25,7 мм, относительный шаг решетки t = t/b = 0,6.
Определить параметры потока за решеткой, силы, действующие на одиночную лопатку, и построить диаграмму сил.

Дано:
p1 = 2,65 МПа
p2 = 2,5 МПа
w1 = 225 м/с
T1 = 635 К
β1 = 19,5о
β2 = 20,6о
b = 25,7 мм
t = t/b = 0,6