Б1.Б.21 ГИДРАВЛИКА - kpfu.ru file2 1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ Курс...

Б1.Б.21 ГИДРАВЛИКА

Направление подготовки: 20.03.02 - Природообустройство и водопользование

Профиль подготовки: Природообустройство

Квалификация выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

Год начала подготовки: 2014

Казань 2015

2

1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ

Курс посвящен изучению основных законов равновесия и движения жидкостей и о способах

применения этих законов при решении практических задач в области природообустройства и

водопользования.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) В СТРУКТУРЕ ОПОП

Данная учебная дисциплина включена в раздел " Б1.Б.21 Дисциплины (модули)" основной

образовательной программы 20.03.02 Природообустройство и водопользование и относится к

базовой (общепрофессиональной) части. Осваивается на 2 курсе, 4 семестр.

Дисциплина "Гидравлика" относится к базовой части профессионального цикла.

Дисциплинами, обеспечивающими успешное изучение дисциплины "Гидравлика", являются:

Гидрогеология и основы геологии; Метеорология; Экология; Математика (дифференциальное и

интегральное исчисление, теория вероятностей, математическая статистика); Физика; Химия;

Информационные технологии.

Дисциплины, для которых данная дисциплина является предшествующей: Водохозяйственные

системы и водопользование, Экологическая безопасность, Экологический мониторинг и

нормирование, Экологическая безопасность, Экологическая оценка территории, Охрана водных

ресурсов.

3. ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

(МОДУЛЮ)

Обучающийся, завершивший изучение дисциплины, должен

знать:

основные закономерности равновесия и движения жидкостей;

основные параметры и способы расчета потоков в трубопроводах;

основы фильтрационных расчетов;

способы гидравлического расчета напорных трубопроводов при установившемся и

неустановившемся движении;

уметь:

применять уравнение Бернулли для потока реальной жидкости;

выполнять гидравлические расчеты трубопроводов, проводить фильтрационные

расчеты;

использовать знания методики расчета трубопроводов, истечений через отверстия и

насадки, пропускной способности гидротехнических сооружений, относящихся к области

природообустройства и водопользования;

владеть:

- навыками выполнения инженерных гидравлических расчетов.

демонстрировать способность и готовность:

использовать информационные технологии, в том числе современные средства

компьютерной графики в своей предметной области, способность проводить расчёты по

типовым методикам, применять методы математического анализа и моделирования,

теоретического и экспериментального исследования.

В результате освоения дисциплины формируются следующие компетенции:

Шифр компетенции Расшифровка

приобретаемой компетенции

ПК-1 способность принимать профессиональные решения при строительстве

3

(профессиональные

компетенции)

и эксплуатации объектов природообустройства и водопользования;

ПК-10



способность проводить изыскания по оценке состояния природных и

природно-техногенных объектов для обоснования принимаемых

решений при проектировании объектов природообустройства и

водопользования;

ПК-16



способность использовать основные законы естественнонаучных

дисциплин, методы математического анализа и моделирования,

теоретического и экспериментального исследования при решении

профессиональных задач;

ПК-4



способность оперировать техническими средствами при производстве

работ по природообустройству и водопользованию, при измерении

основных параметров природных и технологических процессов.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

4.1. Распределение трудоёмкости дисциплины (в часах) по видам нагрузки обучающегося

и по разделам дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных(ые) единиц(ы) 108 часа(ов).

Форма промежуточного контроля дисциплины экзамен в 3 семестре.

Раздел дисциплины Семестр Лекции

Практи

ческие

занятия

Лаборат

орные

работы

Самосто

ятельна

я работа

1. Тема 1. Основы гидравлики 4 3 3 0 2

2. Тема 2. Основные законы гидростатики 4 4 3 0 2

3. Тема 3. Виды движения, основные

гидравлические параметры потока 4 4 2 0 2

4. Тема 4. Основы гидродинамики 4 2 3 0 6

5.

Тема 5. Уравнение Бернулли для потока

реальной жидкости. Определение потерь

напора.

4 3 3 0 2

6. Тема 6. Режимы движения жидкости 4 4 3 0 2

7. Тема 7. Истечение через отверстия, насадки,

короткие трубопроводы 4 4 6 0 2

8. Тема 8. Гидравлические расчеты напорных

трубопроводов 4 4 6 0 2

9. Тема 9. Неустановившееся движение в

напорных трубопроводах 4 4 3 0 6

Итого 32 32 26

4.2 Содержание дисциплины

Тема 1. Основы гидравлики Предмет гидравлики. Основные понятия. Силы, действующие в покоящейся и движущейся

жидкости. Понятие об "идеальной жидкости". Физические свойства жидкости.

Тема 2. Основные законы гидростатики

4

Гидростатика. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (уравнение Эйлера).

Основное уравнение гидростатики. Формула определения давления в точке. Абсолютное,

избыточное и вакуумметрическое давление. Гидростатический парадокс. Сила давления

жидкости на произвольно ориентированную поверхность. Сила давления на цилиндрические

поверхности. Центр давления.

Тема 3. Виды движения, основные гидравлические параметры потока Способы описания жидкости. Классификация видов движения жидкости.

Неустановившееся и установившееся движение жидкости. Линия тока. Трубка тока и

элементарная струйка. Понятие о вихревом и безвихревом (потенциальном) движении. Поток

жидкости. Живое сечение. Средняя скорость. Расход. Гидравлический радиус. Уравнение

неразрывности при установившемся движении.

Тема 4. Основы гидродинамики Основные понятия гидродинамики. Дифференциальные уравнения движения невязкой

жидкости (уравнения Эйлера). Интеграл Бернулли для установившегося движения невязкой

жидкости. Уравнение Бернулли для элементарной струйки невязкой и несжимаемой жидкости.

Тема 5. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости. Определение потерь

напора Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости и его интерпретации. Гидравлический

и пьезометрический уклоны. Потери напора и формулы для их определения. Основное

уравнение равномерного движения. Коэффициент Шези и формулы для его определения.

Тема 6. Режимы движения жидкости Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. Пульсации скоростей и

давлений. Число Рейнольдса и его критическое значение. Потери напора при ламинарном и

турбулентном режимах движения. Гидравлически гладкие и шероховатые стенки. Коэффициент

Дарси при ламинарном и турбулентном режимах движения.

Тема 7. Истечение через отверстия, насадки, короткие трубопроводы Истечение через малые отверстия в тонкой стенке, насадки, короткие трубы при

постоянном напоре. Виды сжатия струи. Виды насадок. Коэффициенты расхода, скорости,

сжатия струи. Вакуум во внешнем цилиндрическом насадке. Коэффициент расхода системы.

Истечение через малые отверстия в тонкой стенке, насадки, короткие трубы при переменном

напоре.

Тема 8. Гидравлические расчеты напорных трубопроводов Понятие о коротких и длинных трубопроводах, простых и сложных. Расчет гидравлически

длинных трубопроводов при последовательном и параллельном соединениях труб. Расчет

трубопровода с непрерывным изменением расхода по длине.

Тема 9. Неустановившееся движение в напорных трубопроводах Гидравлический удар в трубах. Формула Н.Е. Жуковского. Описание явления

гидравлического удара. Расчетные зависимости для величины гидравлического удара и

скорости его распространения. Прямой и отраженный, полный и неполный гидравлические

удары. Способы снижения ударного явления. Гидравлический таран.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

На лекциях:

- информационная лекция с демонстрацией обучающих фильмов и роликов.

На семинарах:

- решение задач по теме семинарского занятия преподавателем и студентами у доски;

- решение задач коллективно с предоставлением общего результата.

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ

РАБОТЫ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ (МОДУЛЮ)

Вопросы к практическим занятиям

5

Тема 1. Основы гидравлики Плотность жидкостей. Сжимаемость и температурное расширение жидкостей. Вязкость

жидкостей.

Тема 2. Основные законы гидростатики Формула определения давления в точке. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое

давление. Гидростатический парадокс. Сила давления жидкости на произвольно

ориентированную поверхность. Сила давления на цилиндрические поверхности. Центр

давления.

Тема 3. Виды движения, основные гидравлические параметры потока Эпюры давления. Графоаналитический способ определения давления, силы давления,

центра давления.

Тема 4. Основы гидродинамики Применение уравнения Бернулли для расчета коротких трубопроводов, состоящих из

нескольких участков разного диаметра


напора Определение потерь напора. Определение диаметра трубы при заданном расходе и напоре

Тема 6. Режимы движения жидкости Гидравлически гладкие и шероховатые поверхности. Определение коэффициента Дарси

при различных режимах движения

Тема 7. Истечение через отверстия, насадки, короткие трубопроводы Истечение через малые отверстия в тонкой стенке, насадки, короткие трубы при

постоянном и переменном напоре. Вакуум во внешнем цилиндрическом насадке. Коэффициент

расхода системы. Определение действующего напора.

Тема 8. Гидравлические расчеты напорных трубопроводов Расчеты простого гидравлически длинного трубопровода. Последовательное и

параллельное соединение труб. Расчет трубопровода при непрерывной раздаче и транзитном

расходе.

Тема 9. Неустановившееся движение в напорных трубопроводах Гидравлический удар в трубопроводе при мгновенном и постепенном закрытии затвора

7. ФОНД ОЦЕНОЧНЫХ СРЕДСТВ

7.1. Регламент дисциплины

Суммарно по дисциплине можно получить максимум 100 баллов, из них текущий

контроль в течение семестра оценивается в 50 баллов, экзамен - в 50 баллов.

В ходе текущего контроля по курсу «Гидравлика» оцениваются тестовые задания после

каждой лекции и семинарского занятия (0,5 балла за один тест, 16 лекций – всего 8 баллов, 16

семинарских занятий – 8 баллов), проводятся две контрольные работы на решение задач (2

контрольные работы по 17 баллов каждая). Максимальная оценка за работу в течении семестра

– 50 баллов.

Принята следующая шкала соответствия рейтинговых баллов (с учетом их округления до

целых) оценкам пятибалльной шкалы:

86 баллов и более – «отлично» (отл.);

71-85 баллов – «хорошо» (хор.);

55 -70 баллов – «удовлетворительно» (удов.);

54 балла и менее – «неудовлетворительно» (неуд.).

7.2. Оценочные средства текущего контроля

Тестирование после лекционного занятия.

Тема 1. Основы гидравлики

6

тестирование, примерные вопросы:

1. Первоначально название "гидравлика" обозначало -

2. Первым исследователем по движению потока жидкости был

3. Жидкость - это физическое тело

4. Что такое удельный вес и плотность – написать формулы

5. Идеальная жидкость не учитывает:

а) плотность жидкости; б) вязкость; в) текучесть; г) сжимаемость

(несколько вариантов ответа)

6. К массовым силам относятся:

а) сила тяжести; б) сила трения; в) сила инерции; г) сила давления


7 Давление выражается формулой:

а) |

| б) |

|

в) |

| г) |

|

8 Напишите уравнения Эйлера в дифференциальной форме.

Тема 2. Основные законы гидростатики тестирование, примерные вопросы:

1. Раздел механики жидкостей, в котором изучаются состояние равновесия жидкости,

находящейся в относительном или абсолютном покое, действующие при этом силы, а также

закономерности плавания тел без их перемещения называют

2. Силой гидростатического давления столба жидкости называют

3. Средним гидростатическим давлением называют

4. Первое свойство гидростатического давления заключается в том, что...

5. Основное уравнение гидравлики для определения давления в точке:

а) pA= ρgzA б) pA=p0+ρghA в) pA=p0+ρghA+C г) pA=p0+ρgzA

6. Как называется основное уравнение гидростатики

а) уравнение Эйлера б) закон Паскаля в) закон Архимеда г) уравнение поверхности равного

давления

7. Давление в сосуде A:

а) больше, чем в сосуде В б) меньше, чем в сосуде В

в) равно давлению в сосуде В г) не знаю

8. Напишите основное уравнение гидростатики.

Тема 3. Виды движения, основные гидравлические параметры потока тестирование, примерные вопросы:

1. Основные виды движения жидкости.

2. Поток жидкости - это..

3. Гидравлический радиус - это ...

5. Что такое пьезометрический напор

7

а) сумма трех линейных величин: высоты, соответствующей давлению р/ρg, координаты z этой

точки и атмосферному давлению

б) сумма двух линейных величин: высоты, соответствующей давлению р/ρg и координаты z этой

точки, взятых с противоположными знаками

в) сумма двух линейных величин: высоты, соответствующей давлению р/ρg и координаты z этой

точки

г) произведение двух линейных величин: высоты, соответствующей давлению р/ρg и координаты

z этой точки

6. Чему равно абсолютное давление:

а) Pабс = Ратм - Ризб в) Pабс = Ризб - Ратм

б) Pабс = Ратм + Ризб г) Pабс = Ратм / Ризб

7. Закон Архимеда:

а) тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости подъемное усилие, равное

весу жидкости в объеме вытесненном телом.

б) тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости подъемное усилие, равное

сумме веса жидкости в объеме вытесненном телом и силы тяжести

в) тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости погружаемое усилие, равное

весу жидкости в объеме вытесненном телом.

г) тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости подъемное усилие, обратно

пропорциональное весу жидкости в объеме вытесненном телом.

8. Тело, на которое действует сила тяжести больше силы Архимеда,

а) утонет в) всплывет

б) перевернется г) будет плавать под водой

9. Что такое поток -

а) совокупность элементарных потоков движущейся жидкости, проходящих через площадку

достаточно больших размеров.

б) совокупность элементарных струек движущейся жидкости, проходящих через площадку

достаточно больших размеров.

с) совокупность элементарных струек движущейся жидкости, проходящих через площадку

малых размеров.

д) элементарная струйка движущейся жидкости, проходящая через площадку достаточно

больших размеров.

Тема 4. Основы гидродинамики тестирование, примерные вопросы:

1. Жидкость, в которой не возникает сила трения между слоями и отсутствует сила

взаимодействия между молекулами, это:

2.В уравнении Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости Р/р

3.В уравнении Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости gz + Р/р

4. Запишите дифференциальное уравнение движения невязкой жидкости (проекция на ось

z)

5. Физический смысл уравнения неразрывности

а) сумма изменений проекций скоростей, взятых по модулю, в направлении соответствующих

координатных осей равна нулю.

б) сумма изменений проекций скоростей в направлении соответствующих координатных осей

равна единице.

с) произведение изменений проекций скоростей в направлении соответствующих

координатных осей равна нулю.

д) сумма изменений проекций скоростей в направлении соответствующих координатных осей

равна нулю.

6. Выражение Q1=Q2=Q3=const – это

8

а) основное уравнение гидравлики.

б) основное уравнение неразрывности потока.

с) основное уравнение гидростатики.

д) уравнение Эйлера.

7. Запишите уравнение Лапласа для потенциала скорости

8. Вихревой трубкой называют

а) поверхность, в каждой точке которой в данное мгновение вихрь скорости жидкости

совпадает с направлением касательно к этой поверхности.

б) часть движущейся жидкости, ограниченную вихревыми линиями, проведенными через все

точки какого-нибудь бесконечно малого простого замкнутого контура, находящего в области,

незанятой жидкостью.

с) часть движущейся жидкости, ограниченную вихревыми линиями, проведенными через все

точки какого-нибудь бесконечно малого простого замкнутого контура, находящего в области,

занятой жидкостью.


напора тестирование, примерные вопросы:

1. Уравнение Бернулли для реального потока жидкости имеет вид:

2. Каким выражением вычисляют гидравлический уклон

3. Каким выражением вычисляют геометрический уклон

4.Выражение – это

а) интеграл Бернулли.

б) интеграл Лагранжа.

с) уравнение Бернулли.

д) уравнение Эйлера.

5. Физическая интерпретация уравнения Бернулли

а) Вдоль потока сумма потенциальной и кинетической энергии – величина постоянная.

б) Вдоль элементарной струйки сумма потенциальной и кинетической энергии – величина

постоянная.

с) Сумма нивелировочной (геометрической высоты) z,

пьезометрической высоты p/γ и скоростного напора

u2/2g вдоль данной элементарной струйки – величина

постоянная

д) Вдоль элементарной струйки сумма потенциальной

и кинетической энергии – величина переменная и

зависит от скорости.

6, При каких условиях выполняется следующее условие

Тема 6. Режимы движения жидкости тестирование, примерные вопросы:

1. Основной закон вязкого сопротивления в котором рассмотрены два резко

отличающихся режима движения жидкостей ламинарный и турбулентный экспериментально

получен

2. Изменение режимов движения жидкости в трубе наблюдается при определенной

скорости потока эта зависимость выглядит:

3. При Re < ReKp = 2320 режим движения:

9

4. Движение, при котором струйка в стеклянной трубе сохраняется окрашенной. Оно

характеризуется относительно малыми скоростями и не перемешиванием частиц

а) плавно изменяющееся

б) ламинарное

с) турбулентное

д) безнапорное

5. В канализационной сети движение жидкости

а) напорное в) идеальное

б) безнапорное г) вихревое

6. какой режим движения при Re<Reк =2320

а) турбулентный

б) ламинарный

с) вихревой

д) напорный

7. Запишите закон распределения скоростей в ламинарном потоке

8. При каком виде движения

а) плавно изменяющееся

б) ламинарное

с) турбулентное

д) безнапорное

9.Напишите формулы Шези и Дарси для потери напора

Тема 7. Истечение через отверстия, насадки, короткие трубопроводы тестирование, примерные вопросы:

1. Отверстие в толстой стенке - это такое отверстие, когда истечение струи жидкости

происходит из отверстия диаметром:

2. Коэффициент совершенного сжатия описывает:

3. Инверсией струи называют:

4. Формула расхода

√ (

) описывает случай истечения жидкости через

а) малое отверстие

б) большое отверстие

с) внутреннюю насадку

д) коноидальную насадку

5.Напишите под каждой насадкой ее вид

6. Отверстие считается малым, если его размеры

а) порядка 10 мм

10

б) малы по сравнению с напором

с) меньше размеров трубопровода в 100 раз

д) меньше толщины днища.

7.Нарисуйте форму поперечного сечения струи при истечении жидкости через малое

треугольное отверстие в тонкой стенке.

Тема 8. Гидравлические расчеты напорных трубопроводов тестирование, примерные вопросы:

1. Тупиковая сеть трубопроводов состоит из:

2. Кольцевая сеть трубопроводов состоит из:

3. При расчете сложных трубопроводов составляют систему уравнений, которая

устанавливает функциональные связи между параметрами:

4. Какой формулой описываются потери напора для длинных трубопроводов

а) б)

с) д)

5.Запишите формулу удельного сопротивления длинного трубопровода

6. Типы соединения трубопроводов

а) последовательные

б) параллельные

с) напорные

д) разветвленные.


7.Определите транзитный расход для отрезка AB

Тема 9. Неустановившееся движение в напорных трубопроводах тестирование, примерные вопросы:

1. Математические формулы для расчета гидравлического удара первым предложил:

2. В результате сжатия жидкости давление в ней:

3. Явление гидравлического удара возможно описать: 4. Математические формулы для расчета гидравлического удара первым предложил

а) Шези

б) Жуковский

с) Дарси

д) Павловский

5 .Запишите уравнение для скорости распространения упругих деформаций жидкости в трубе

6. Что характеризует первое слагаемое в уравнении скорости распространения ударной волны

а) свойства ударной волны

11

б) упругие свойства материала труб

с) упругие свойства среды

д) модуль упругости

7.Запишите формулу изменения давления

Решение тестовой задачи после семинарского.

Примеры тестовых задач

Задача 1.

Жидкость, имеющая плотность 875 кг/м3 и объем 120 л, получена смешиванием масла

плотностью 870 кг/м3

с маслом плотностью 900 кг/м3. Определить объем масел, составляющих

эту жидкость.

Задача 2.

Стальной водовод диаметром d = 500 мм и длиной 1 км, проложенный открыто, находится под

давлением p = 400 к Па при температуре воды T1 = 5 C. Определить давление воды в водоводе

при повышении температуры воды до T2 = 15 C в результате наружного прогрева водовода.

βv=5*10-10

Па-1, βт=155*10

-6 °С

-1.

Задача 3.

Как изменится объем воды в системе отопления, имеющей емкость V1 = 75 м3, после подогрева

воды от начальной температуры tхол = 18 ℃ до tгор = 99 ℃? Температурный коэффициент объемного расширения воды принять равным

βt = 0,0006 ℃-1.

Задача 4.

На поршень одного из сообщающихся сосудов, наполненных

бензином (=800 кг/м3), действует сила F1, а на второй F2.

Определить диаметр поршня d2, если известно, что диаметр d1=200

мм, силы F1=0,7 кН, F2=1,9 кН. Разность высот меду поршнями

гидравлического пресса составляет h=0,7 м.

Задача 5.

Определить все виды гидростатического давления (абсолютное

гидростатическое у дна, избыточное (манометрическое) у дна,

избыточное давление, создаваемое столбом жидкости, избыточное

давление на свободной поверхности) в баке с нефтью на глубине H=3 м,

если давление на свободной поверхности нефти 200 кПа. Плотность

нефти ρ=900 кг/м3.

Задача 6.

Нарисовать эпюру давления, найти центр давления и силу давления на перегородку. a=2 м, b=4

м, H= 3 м.

Проекция перегородки

Задача 7.

Разность давлений между двумя горизонтальными

цилиндрическими сосудами, наполненными воздухом и водой,

измерена с помощью дифференциального манометра,

наполненного спиртом (2) и ртутью (3). Определить давление газа

p, если рвозд=2,5*104 Н/м

2, 1=1000 кг/м

3, 2=800 кг/м

3, 3=13600

кг/м3, h1=200 мм, h2 =250 мм, h=0,5 м, g=10 м/с

2.

Задача 8.

H

a

H

b

12

Избыточное давление воды в океане на глубине h=300 м равно 31,5*105 Па. Требуется

определить: плотность морской воды на этой глубине в общем виде, плотность морской воды

на этой глубине в районах Северного полюса и экватора (gэкв=9.781 м/с2, gпол=9.831 м/с

2) (3

балла)

Задача 9.

Определить силу давления на основание резервуара на рисунке, а также силу

реакции земли. Резервуар заполнен бензином. Весом резервуара можно

пренебречь. d1=0,5 м, d=1 м, h1=1 м, h2=2 м, h3=1,5 м.

Задача 10.

Показание манометра М1 р1=5 Н/см2, показание манометра

М2 р2=6 Н/см2, плотность 1000кг/м3. Определить позицию

свободной поверхности от дна резервуара.

Задача 11.

Определить диаметр в сечении 1-1, скорость жидкости в сечении 2-2,

давление p2 в сечении 2-2 для расширяющегося трубопровода с

диаметром d2=900 мм (сечение 2-2), учитывая, что режим течения

жидкости турбулентный. Расход идеальной жидкости (ρ=860 кг/м3)

этой системы равен Q=0,5 м3/с, давление в сечении 1-1 p1 =3*10

5 Н/м

2,

разница позиций центров сечений равна 2 м, скорость в сечении 1-1

υ=1 м/с2.

Задача 12.

Определить скорость движения бензина V и расход Q в

сифонном трубопроводе. Нижняя точка оси

трубопровода расположена ниже уровня жидкости в

питающем резервуаре на расстоянии h = 2,5 м.

Внутренний диаметр трубопровода d = 25 мм,

плотность бензина ρ = 850 кг/м3. Потерями напора

пренебречь.

Задача 13

По трубопроводу переменного сечения протекает вода с

расходом Q=10 дм3/с, диаметр суженной части d2=50 мм.

Определить диаметр основного трубопровода d1, если разность

показаний пьезометров hр=1,2 м.

Задача 14

Определить потери напора при

внезапном расширении стальной

трубы диаметром d1=2 см при

расходе Q=1,2 л/с и диаметром d2=5 см после расширения, если

по трубе течет масло с плотностью 800 кг/м3.

Задача 15

Через круглое отверстие диаметром d=50 мм, расположенное на глубине

H=1 м от поверхности, из резервуара, находящегося под избыточным

давлением p0=30 кПа, в атмосферу вытекает вода. Определить, на сколько

увеличится расход воды после присоединения к отверстию внешнего

d1 d2

13

цилиндрического насадка, внутреннего цилиндрического насадка и коноидального насадка.

Задача 16.

На водопроводе, питающемся от водонапорной башни, имеется параллельное ответвление.

Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям, если дано: l1=300 м, l2 = 400 м, d1 =

150 мм, d2 = 100 мм, Qобщ=0,015 м3/с.

7.3. Вопросы к экзамену

1. Понятие об "идеальной жидкости". Физические свойства жидкости. Гидростатическое давление: виды, свойства, эпюры, единицы измерения.

2. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости (уравнение Эйлера). Основное уравнение гидростатики.

3. Основное уравнение гидростатики. Его графическая интерпритация. 4. Формула определения давления в точке. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое

давление. Гидростатический парадокс.

5. Сила давления жидкости на произвольно ориентированную поверхность. Сила давления на цилиндрические поверхности. Центр давления.

6. Основные понятия гидродинамики (установившееся движение, линия тока, элементарная струйка, местная и средняя скорость, гидравлический радиус, расход и т. п.). Уравнение

неразрывности при установившемся движении.

7. Дифференциальные уравнения движения невязкой жидкости (уравнения Эйлера). 8. Уравнение Бернулли для элементарной струйки невязкой и несжимаемой жидкости. 9. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости и его интерпретации. 10. Потери напора и формулы для их определения. 11. Ламинарный и турбулентный режимы движения жидкости. 12. Истечение через малые отверстия в тонкой стенке, насадки, короткие трубы при

постоянном напоре.

13. Истечение через малые отверстия в тонкой стенке, насадки, короткие трубы при переменном напоре.

14. Понятие о коротких и длинных трубопроводах, простых и сложных. Расчет гидравлически длинных трубопроводов при последовательном и параллельном

соединениях труб.

15. Гидравлический удар в трубах. Формула Н.Е. Жуковского.

7.4. Таблица соответствия компетенций, критериев оценки их освоения и оценочных

средств

Индекс

компете

нции

Расшифровка

компетенции

Показатель

формирования

компетенции для

данной дисциплины

Оценочное средство

ПК-1

способность принимать

профессиональные

решения при

строительстве и

эксплуатации объектов

природообустройства и


Знать основные законы

гидростатики,

гидродинамики и

применять их на

практике.

Тестирование после

каждого семинарского

занятия (см. примеры

тестовых задач). Задачи 1-

5.


каждого лекционного


тестовых заданий). Тесты

к темам 1-4.

14

Тестирование по всем

темам на экзамене.

Экзаменационные

вопросы 1-6.

ПК-10

способность проводить

изыскания по оценке

состояния природных и

природно-техногенных

объектов для

обоснования

принимаемых решений

при проектировании

объектов



Знать способы

гидравлического расчета

напорных трубопроводов

при установившемся и

неустановившемся

движении.

Уметь применять

уравнение Бернулли для

расчетов потока

реальной жидкости;

выполнять

гидравлические расчеты

трубопроводов,




тестовых задач). Задачи

11-14.





к темам 5-7.

Контрольные работы (см.

банк задач для

контрольных работ).


вопросы 7-9.

ПК-16

способность

использовать основные

законы

естественнонаучных

дисциплин, методы

математического

анализа и

моделирования,

теоретического и

экспериментального

исследования при

решении

профессиональных

задач;

Демонстрировать

способность и

готовность проводить

расчёты по типовым

методикам, применять

методы математического

анализа и

моделирования,

теоретического и

экспериментального

исследования.

Владеть навыками

выполнения инженерных

гидравлических

расчетов.

Уметь выполнять

гидравлические расчеты


проводить

фильтрационные

расчеты.

Уметь использовать

знания методики расчета


истечений через

отверстия и насадки,

пропускной способности

гидротехнических

сооружений,

относящихся к области






тестовых задач). Задачи 6-

10.

Контрольные работы (см.

банк задач для

контрольных работ).





к темам 8-9.


вопросы 10-15.

ПК-4 способность Знать основные приборы, Решение задач по темам

15

оперировать

техническими

средствами при

производстве работ по

природообустройству и

водопользованию, при

измерении основных

параметров природных и

технологических

процессов.

использующиеся при

производстве работ по

природообустройству и

водопользованию

на семинарских занятиях.

Задачи 4,7.

8. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ ПРИ ОСВОЕНИИ

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

Дисциплина «Гидравлика» считается освоенной студентом, если он имеет

положительные результаты промежуточного и текущего контроля. Это означает, что студент

освоил необходимый уровень теоретических знаний и получил достаточно практических

навыков.

Для достижения вышеуказанного студент должен соблюдать следующие правила,

позволяющие освоить дисциплину на высоком уровне:

1. Начало освоения курса должно быть связано с изучением всех компонентов Учебно-

методического комплекса дисциплины с целью понимания его содержания и указаний, которые

будут доведены до сведения студентов на первой лекции и первом семинарском занятии. Это

связано с критериями оценки текущей работы студента (контрольных работ, индивидуального

задания, работы на семинарских/практических занятиях)

Перед началом курса целесообразно ознакомиться со структурой дисциплины на

основании программы, а так же с последовательностью изучения тем и их объемом. С целью

оптимальной самоорганизации необходимо сопоставить эту информацию с графиком занятий и

выявить наиболее затратные по времени и объему темы, чтобы заранее определить для себя

периоды объемных заданий.

2. Каждая тема содержит презентационный материал лекции, список литературы для

самостоятельного изучения, вопросы и задания для подготовки к семинарским занятиям, а

также материалы для самостоятельной работы.

3. Семинар по дисциплине является аудиторным занятием, в процессе которого

преподавателем даются решения типовых задач. В заключении семинара проводится

тестированием путем решения задачи по теме семинара.

В связи с этим подготовка к семинарскому занятию заключается в том, чтобы до

семинарского занятия изучить лекционный материал и указанные по теме литературные источники

выполнить домашнее задание.

4. За семестр проводится 2 контрольные работы по темам, изучаемым на семинарских

занятиях, которая является средством промежуточного контроля оценки знаний.

Подготовка к ней заключается в повторении пройденного материала и повторном

решении заданий, которые рассматривались на занятиях, а также в выполнении домашних

заданий.

6. Подготовка к экзамену является заключительным этапом изучения дисциплины и

является средством текущего контроля. В процессе подготовки к экзамену выявляются

вопросы, по которым нет уверенности в ответе либо ответ студенту не ясен. Данные вопросы

можно уточнить у преподавателя на консультации, которая проводится перед экзаменом.

16

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)

9.1. Основная литература

Гидравлика, Лапшев, Николай Николаевич, 2012г.

Крестин, Е.А.Задачник по гидравлике с примерами расчетов / Е.А.Крестин, И.Е. Крестин. -

Издательство: "Лань", 2014. - 320 с. http://e.lanbook.com/view/book/50160/

Моргунов, К.П. Гидравлика / К.П. Моргунов. - Издательство: "Лань", 2014. - 288 с.

http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_id=51930

9.2. Дополнительная литература

Расчет гидравлических систем, Сыченков, Виталий Алексеевич;Чефанов, Владимир

Матвеевич, 2013г.

Гидравлика, Кудинов, Василий Александрович;Карташов, Эдуард Михайлович, 2008г.

Справочник по гидравлическим расчетам, Киселев, Петр Григорьевич;Альтшуль, Адольф

Давидович;Данильченко, Наталья Васильевна, 2011г.

9.3. Интернет-ресурсы: Википедия - http://ru.wikipedia.org/wiki/

Поисковая система Google - www.google.ru

Сайт с учебно-методическими материалами - http://www.twirpx.com/files/hydro/

Учебно-методические материалы, СНиПы, ГОСТы, СанПиНы -

http://pnu.edu.ru/ru/faculties/full_time/isf/istb/study/

ЭБС КнигаФонд - http://www.knigafund.ru

10. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ) Освоение дисциплины "Гидравлика" предполагает использование следующего

материально-технического обеспечения:

Принтер и ксерокс для создания раздаточных материалов.

Мультимедийная аудитория, вместимостью более 60 человек. Мультимедийная аудитория

состоит из интегрированных инженерных систем с единой системой управления, оснащенная

современными средствами воспроизведения и визуализации любой видео и аудио информации,

получения и передачи электронных документов. Типовая комплектация мультимедийной

аудитории состоит из: мультимедийного проектора, автоматизированного проекционного

экрана, акустической системы, а также интерактивной трибуны преподавателя, включающей

тач-скрин монитор с диагональю не менее 22 дюймов, персональный компьютер (с

техническими характеристиками не ниже Intel Core i3-2100, DDR3 4096Mb, 500Gb), конференц-

микрофон, беспроводной микрофон, блок управления оборудованием, интерфейсы

подключения: USB,audio, HDMI. Интерактивная трибуна преподавателя является ключевым

элементом управления, объединяющим все устройства в единую систему, и служит

полноценным рабочим местом преподавателя. Преподаватель имеет возможность легко

управлять всей системой, не отходя от трибуны, что позволяет проводить лекции, практические

занятия, презентации, вебинары, конференции и другие виды аудиторной нагрузки

обучающихся в удобной и доступной для них форме с применением современных

интерактивных средств обучения, в том числе с использованием в процессе обучения всех

корпоративных ресурсов. Мультимедийная аудитория также оснащена широкополосным

доступом в сеть интернет. Компьютерное оборудованием имеет соответствующее

лицензионное программное обеспечение.

Учебно-методическая литература для данной дисциплины имеется в наличии в

электронно-библиотечной системе "ZNANIUM.COM", доступ к которой предоставлен

17

студентам. ЭБС "ZNANIUM.COM" содержит произведения крупнейших российских учёных,

руководителей государственных органов, преподавателей ведущих вузов страны,

высококвалифицированных специалистов в различных сферах бизнеса. Фонд библиотеки

сформирован с учетом всех изменений образовательных стандартов и включает учебники,

учебные пособия, УМК, монографии, авторефераты, диссертации, энциклопедии, словари и

справочники, законодательно-нормативные документы, специальные периодические издания и

издания, выпускаемые издательствами вузов. В настоящее время ЭБС ZNANIUM.COM

соответствует всем требованиям федеральных государственных образовательных стандартов

высшего образования (ФГОС ВО) нового поколения.

Учебно-методическая литература для данной дисциплины имеется в наличии в

электронно-библиотечной системе Издательства "Лань", доступ к которой предоставлен

студентам. ЭБС Издательства "Лань" включает в себя электронные версии книг издательства

"Лань" и других ведущих издательств учебной литературы, а также электронные версии

периодических изданий по естественным, техническим и гуманитарным наукам. ЭБС

Издательства "Лань" обеспечивает доступ к научной, учебной литературе и научным

периодическим изданиям по максимальному количеству профильных направлений с

соблюдением всех авторских и смежных прав.

Типовой лекционный класс, оборудованный проектором и оснащенный ноутбуком, для

проведения лекционных занятий и класс для проведения практических занятий.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО и учебным планом по

направлению 20.03.02 "Природообустройство и водопользование" и профилю подготовки

Природообустройство.

Автор(ы): Савостина Л.И.

Рецензент(ы): Даминов Р.В.

Программа одобрена на заседании учебно-методической комиссии Института управления,

экономики и финансов «8» сентября 2015 г.

Приложения:

Приложение 1. Банк тестовых заданий.

Приложение 2. Банк задач для проведения контрольных работ.

18

Приложение 1

Банк тестовых заданий.

Тесты к теме 1

1.1. Что такое гидравлика?

а) наука о движении жидкости;

б) наука о равновесии жидкостей;

в) наука о взаимодействии жидкостей;

г) наука о равновесии и движении жидкостей.

1.2. Что такое жидкость?

а) физическое вещество, способное заполнять пустоты;

б) физическое вещество, способное изменять форму под действием малых сил;

в) физическое вещество, способное изменять свой объем;

г) физическое вещество, способное течь.

1.3. Какая из этих жидкостей не является капельной?

а) ртуть; б) керосин; в) нефть; г) азот.

1.4. Какая из этих жидкостей не является газообразной?

а) жидкий азот; б) ртуть; в) водород; г) кислород;

1.5. Реальной называется жидкость:

а) не существующая в природе;

б) находящаяся при реальных условиях;

в) в которой присутствует внутреннее трение;

г) способная быстро испаряться.

1.6. Идеальной жидкостью называется:

а) несжимаемая жидкость, в которой отсутствует внутреннее трение;

б) жидкость, подходящая для применения;

в) жидкость, способная сжиматься;

г) жидкость, существующая только в определенных условиях.

1.7. Коэффициент вязкости обозначают буквой:

а) ; б) ; в) ; г) .

1.8. Прибор для измерения вязкости называют:

19

а) вакуумметр; б) радиометр; в) вискозиметр; г) манометр.

1.9. Наше сердце перекачивает за сутки (крови):

а) 1 т; б) 30 т; в) 60 т; г) 75 т.

1.10. Капельная жидкость -

а) мало деформируется и хорошо сопротивляется растяжению;

б) не работает на растяжение и мало деформируется при сжатии

в) хорошо работает на растяжение и мало деформируется при сжатии

г) мало деформируется при сжатии и плохо сопротивляется растяжению;

1.11. Коэффициент вязкости не зависит от:

а) рода жидкости; б) атмосферного давления;

в) температуры; г) влажности.

1.12. Сжимаемость это свойство жидкости:

а) изменять свою форму под действием давления;

б) изменять свой объем под действием давления;

в) сопротивляться воздействию давления, не изменяя свою форму;

г) изменять свой объем без воздействия давления.

1.13. Сжимаемость жидкости характеризуется

а) коэффициентом Генри; б) коэффициентом температурного сжатия;

в) коэффициентом поджатия; г) коэффициентом объемного сжатия.

1.14. Вязкость жидкости это:

а) способность сопротивляться скольжению или сдвигу слоев жидкости;

б) способность преодолевать внутреннее трение жидкости;

в) способность преодолевать силу трения жидкости между твердыми стенками;

г) способность перетекать по поверхности за минимальное время.

1.15. Вязкость жидкости не характеризуется:

а) кинематическим коэффициентом вязкости; б) динамическим коэффициентом вязкости; в) градусами Энглера; г) статическим коэффициентом вязкости.

1.16. Вязкость жидкости при увеличении температуры:

а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается неизменной;

г) сначала уменьшается, а затем остается постоянной.

20

Тема 2. Основы гидростатики

2.1. На какие виды разделяют действующие на жидкость внешние силы?

а) силы инерции и поверхностного натяжения; б) внутренние и поверхностные;

в) массовые и поверхностные; г) силы тяжести и давления.

2.2. Какие силы называются массовыми?

а) сила тяжести и сила инерции; б) сила молекулярная и сила тяжести;

в) сила инерции и сила гравитационная; г) сила давления и сила поверхностная.

2.3. Какие силы называются поверхностными?

а) вызванные воздействием объемов, лежащих на поверхности жидкости; б) вызванные воздействием соседних объемов жидкости

и воздействием других тел; в) вызванные воздействием давления боковых стенок сосуда; г) вызванные воздействием атмосферного давления.

2.4. Жидкость находится под давлением. Что это означает?

а) жидкость находится в состоянии покоя; б) жидкость течет; в) на жидкость действует сила; г) жидкость изменяет форму.

2.5. В каких единицах измеряется давление в системе измерения СИ?

а) в паскалях; б) в джоулях; в) в барах; г) в стоксах.

2.6. Если давление отсчитывают от абсолютного нуля, то его называют:

а) давление вакуума; б) атмосферным; в) избыточным; г) абсолютным.

2.7. Если давление отсчитывают от относительного нуля, то его называют:

а) абсолютным; б) атмосферным; в) избыточным; г) давление вакуума.

2.8. Если давление ниже относительного нуля, то его называют:

а) абсолютным; б) атмосферным; в) избыточным; г) давление вакуума.

2.9. Какое давление обычно показывает манометр?

а) абсолютное; б) избыточное; в) атмосферное; г) давление вакуума.

2.10. Чему равно атмосферное давление при нормальных условиях?

а)100МПа; б)100кПа; в) 10ГПа; г) 1000 Па.

2.11. Давление определяется:

а) отношением силы, действующей на жидкость к площади воздействия;

б) произведением силы, действующей на жидкость на площадь воздействия;

в) отношением площади воздействия к значению силы, действующей на жидкость;

г) отношением разности действующих усилий к площади воздействия.

2.12. Массу жидкости заключенную в единице объема называют

21

а) весом; б) удельным весом; в) удельной плотностью; г) плотностью.

2.13. Тело, погруженное в жидкость, испытывает со стороны жидкости суммарное давление, направленное снизу вверх и

равное весу жидкости в объеме погруженной части тела – это закон:

а) Генри; б) Архимеда; в) Ньютона; г)\ плавучести.

2.14. Как называются разделы, на которые делится гидравлика?

а) гидростатика и гидромеханика; б) гидромеханика и гидродинамика;

в) гидростатика и гидродинамика; г) гидрология и гидромеханика.

2.15. Раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесии жидкости, называется:

а) гидростатика; б) гидродинамика; в) гидромеханика;

г) гидравлическая теория равновесия.

2.16. Гидростатическое давление - это давление присутствующее:

а) в движущейся жидкости; б) в покоящейся жидкости;

в) в жидкости, находящейся под избыточным давлением;

г) в жидкости, помещенной в резервуар.

2.17. Уравнение, позволяющее найти гидростатическое давление в любой точке рассматриваемого объема, называется:

а) основным уравнением гидростатики; б) основным уравнением гидродинамики;

в) основным уравнением гидромеханики; г) основным уравнением гидродинамической теории.

2.18. Основное уравнение гидростатики позволяет:

а) определять давление, действующее на свободную поверхность; б) определять давление на дне резервуара; в) определять давление в любой точке рассматриваемого объема; г) определять давление, действующее на погруженное в жидкость тело.

2.19. Гидростатическое давление, действующее на дно резервуара определяется по формуле:

а) V

Gp ; б)

атмp

Vp ; в)

G

gVp

; г)

S

Fp .

2.20. Основное уравнение гидростатического давления записывается в виде:

а) ghpp атм ; б) ghpp 0 ; в) ghpp 0 ; г) hpp 0 .

2.21. Основное уравнение гидростатики определяется:

а) произведением давления газа над свободной поверхностью к площади свободной поверхности; б) разностью давления на

внешней поверхности и на дне сосуда; в) суммой давления на внешней поверхности жидкости и давления обусловленного весом вышележащих слоев; г) отношением рассматриваемого объема жидкости к плотности и глубине погружения точки.

2.22. Чему равно гидростатическое давление при глубине погружения точки, равной нулю:

а) давлению над свободной поверхностью; б) произведению объема жидкости на ее плотность; в) разности давлений на дне резервуара и на его поверхности; г) произведению плотности жидкости на ее удельный вес.

22

2.23. Давление, приложенное к внешней поверхности жидкости передается всем точкам этой жидкости по всем

направлениям одинаково:

а) это - закон Ньютона; б) это - закон Паскаля; в) это - закон Никурадзе;

г) это - закон Жуковского.

2.24. Закон Паскаля гласит:

а) давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости по всем направлениям

одинаково; б) давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости по всем

направлениям согласно основному уравнению гидростатики; в) давление, приложенное к внешней поверхности жидкости

увеличивается по мере удаления от свободной поверхности; г) давление, приложенное к внешней поверхности жидкости равно сумме давлений, приложенных с других сторон рассматриваемого объема жидкости.

2.25. Чему равно гидростатическое давление в точке А?

2.26. Как приложена равнодействующая гидростатического давления относительно центра тяжести прямоугольной

боковой стенки резервуара?

а) ниже; б) выше; в) совпадает с центром тяжести; г) смещена в сторону.

2.27. Равнодействующая сила гидростатического давления в резервуарах с плоской наклонной стенкой равна:

а) .ShgP ; б) ... ShP тц ; в) ... ShgP тц ; г) VhgP тц .. .

2.28. Точка приложения равнодействующей гидростатического давления лежит глубже центра тяжести плоской боковой

поверхности резервуара на расстоянии:

а) Sh

J

тц

c

..

2sin ; б)

Sh

J

тц

c

..

; в) Sh

J

тц

дц

..

2

.. sin ; г)

Sh

J

дц

c

..

2sin

2.29. Сила гидростатического давления на цилиндрическую боковую поверхность по оси Ох равна:

23

а) zдцx ShgF .. ; б) zx SрF 0 ; в) zcx ShgF ; г) VgFx .

2.30. Сила гидростатического давления на цилиндрическую боковую поверхность по оси Oz равна:

а) xдцz ShgF .. ; б) zz SрF 0 ; в) zcz ShgF ; г) VgFz .

2.31. Равнодействующая гидростатического давления на цилиндрическую боковую поверхность равна:

а)222

yzx FFFF ; б) 222

yzx FFFF ; в) 333

yzx FFFF ; г) 2)( yzx FFFF .

2.32. Сила, действующая со стороны жидкости на погруженное в нее тело равна:

.погртелавыт VgР ; б) .погрвыт hgР ; в) .погрвыт VgР ; г) .погрвыт VР .

2.33. Способность плавающего тела, выведенного из состояния равновесия, вновь возвращаться в это состояние

называется:

а) устойчивостью; б) остойчивостью; в) плавучестью; г) непотопляемостью.

2.34. Укажите на рисунке местоположение центра водоизмещения.

а) 1; 6) 2; в) 3; г) 4.

24

2.35. Укажите на рисунке метацентрическую высоту.

а) 1; 6) 2; в) 3; г) 4.

2.36. Вес жидкости, взятой в объеме погруженной части судна называется:

а) погруженным объемом; б) водоизмещением; в) вытесненным объемом; г) водопоглощением.

2.37 Водоизмещение – это:

а) объем жидкости, вытесняемый судном при полном погружении; б) вес жидкости, взятой в объеме судна; в) максимальный объем жидкости, вытесняемый плавающим судном; г) вес жидкости, взятой в объеме погруженной части судна.

2.38. Укажите на рисунке местоположение метацентра.

а) 1; 6) 2; в) 3; г) 4.

2.39. Проведенная через объем жидкости поверхность, во всех точка

которой давление одинаково, называется:

а) свободной поверхностью; б) поверхностью уровня; в) поверхностью покоя; г) статической поверхностью.

2.40. Относительным покоем жидкости называется:

а) равновесие жидкости при постоянном значении действующих на нее сил тяжести и инерции; б) равновесие жидкости при

переменном значении действующих на нее сил тяжести и инерции; в) равновесие жидкости при неизменной силе тяжести и изменяющейся силе инерции; г) равновесие жидкости только при неизменной силе тяжести.

2.41. Как изменится угол наклона свободной поверхности в цистерне

двигающейся с постоянным ускорением:

а) свободная поверхность примет форму параболы; б) будет изменяться; в) свободная поверхность будет горизонтальна; г) не изменится.

2.42. Во вращающемся цилиндрическом сосуде свободная поверхность имеет форму:

а) параболы; б) гиперболы; в) конуса; г) свободная поверхность горизонтальна.

25

Тема 3. Основы кинематики и динамики капельных жидкостей

3.1. Площадь поперечного сечения потока, перпендикулярная направлению движения называется:

а) открытым сечением; б) живым сечением; в) полным сечением; г) площадь расхода.

3.2. Часть периметра живого сечения, ограниченная твердыми стенкам называется:

а) мокрый периметр; б) периметр контакта; в) смоченный периметр; г) гидравлический периметр.

3.3. Объем жидкости, протекающий за единицу времени через живое сечение называется:

а) расход; б) объемный поток; в) скорость потока; г) скорость расхода.

3.4. Отношение расхода жидкости к площади живого сечения называется:

а) средний расход потока жидкости; б) средняя скорость потока;

в) максимальная скорость потока; г) минимальный расход потока.

3.5. Отношение живого сечения к смоченному периметру называется

а) гидравлическая скорость потока; б) гидродинамический расход потока;

в) расход потока; г) гидравлический радиус потока.

3.6. Если при движении жидкости в данной точке русла давление и скорость не изменяются, то такое движение


а) установившимся; б) неустановившимся

в) турбулентным установившимся; г) ламинарным неустановившимся.

3.7. Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени

называется

а) ламинарным; б) стационарным; в)неустановившимся; г) турбулентным.

3.8. Расход потока обозначается латинской буквой:

а) Q; б) V; в) р; г) H.

3.9. Средняя скорость потока обозначается буквой:

а) ; б) V; в) w; г) H.

3.10. Площадь живого сечение обозначается буквой:

а) v; б) V; в) w; г) H.

3.11.При неустановившемся движении, кривая, в каждой точке которой вектора скорости в данный момент времени

направлены по касательной называется:

а) траектория тока; б) трубка тока; в) струйка тока; г) линия тока.

3.12. Трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением называется:

а) трубка тока; б) трубка потока; в) линия тока; г) элементарная струйка.

26

3.13. Элементарная струйка – это:

а) трубка потока, окруженная линиями тока;

б) часть потока, заключенная внутри трубки тока;

в) объем потока, движущийся вдоль линии тока;

г) неразрывный поток с произвольной траекторией.

3.14. Течение жидкости со свободной поверхностью называется:

а) установившееся; б) напорное; в) безнапорное; г) свободное.

3.15. Течение жидкости без свободной поверхности в трубопроводах с повышенным или пониженным давлением


а) безнапорное; б) напорное; в) неустановившееся; г) несвободное (закрытое).

3.16. Уравнение неразрывности течений имеет вид:

а) constwVwV 1221 ; б) constwVwV 2211 ;

в) constVVww 1221 ; г) constwVwV 2211 // .

3.17. Уравнение Бернулли для реальной жидкости имеет вид:

а) g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

222

2

111

; б)

g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

2222

2

1111

;

в) whg

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

2222

2

1111 ; г) wh

g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

222

2

111

3.18. На каком рисунке трубка Пито установлена правильно:

3.19. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости имеет вид

а) g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

222

2

111

; б)

g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

2222

2

1111

;

в) whg

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

2222

2

1111 ; г) wh

g

V

g

pz

g

V

g

pz

22

2

222

2

111

27

3.20. Член уравнения Бернулли, обозначаемый буквой z, называется

а) геометрической высотой; б) пьезометрической высотой;

в) скоростной высотой; г) потерянной высотой.

3.21. Член уравнения Бернулли, обозначаемый выражением g

P


а) скоростной высотой; б) геометрической высотой;

в) пьезометрической высотой; г) потерянной высотой.

3.22. Член уравнения Бернулли, обозначаемый выражением g

V

2

2

называется

а) пьезометрической высотой; б) скоростной высотой;

в) геометрической высотой; г) такого члена не существует.

3.23. Уравнение Бернулли для двух различных сечений потока дает взаимосвязь между

а) давлением, расходом и скоростью; б) скоростью, давлением и коэффициентом Кориолиса; в) давлением, скоростью и геометрической высотой; г) геометрической высотой, скоростью, расходом.

3.24. Коэффициент Кориолиса в уравнении Бернулли характеризует

а) режим течения жидкости; б) степень гидравлического сопротивления трубопровода; в) изменение скоростного напора; г) степень уменьшения уровня полной энергии.

3.25. Показание уровня жидкости в трубках Пито отражает

а) разность между уровнем полной и пьезометрической энергией; б) изменение пьезометрической энергии; в) скоростную энергию; г) уровень полной энергии.

3.26. Линейные потери вызваны

а) силой трения между слоями жидкости; б) местными сопротивлениями; в) длиной трубопровода; г) вязкостью жидкости.

3.27. Местные потери энергии вызваны

а) наличием линейных сопротивлений; б) наличием местных сопротивлений; в) массой движущейся жидкости; г) инерцией движущейся жидкости.

3.28. Укажите правильную запись

а) мhhh Lw ; б) м/ hhh Lw ; в) мhhh Lw ; г) мhhh Lw .

3.29. Для измерения скорости потока используется

а) трубка Пито; б) пьезометр; в) вискозиметр; г) трубка Вентури.

3.30. Для измерения расхода жидкости используется

а) трубка Пито; б) расходомер Пито; в) расходомер Вентури; г) пьезометр.

28

3.31. Установившееся движение характеризуется уравнениями

а) ),,();t,,,( zyxpzyxfV ; б) ),,();,,( zyxpzyxfV ; в) ),,,();,,( tzyxpzyxfV ;

г) ),,,();,,,( tzyxptzyxfV .

3.32. Расход потока измеряется в следующих единицах

а) м3; б) м2/с; в) м3 с; г) м3/с.

3.33. Для двух сечений трубопровода известны величины р1, V1, z1 и z2. Можно ли определить давление р2 и скорость потока

V2?

а) можно; б) можно, если известны диаметры d1 и d2; в) можно, если известен диаметр трубопровода d1, г) нельзя.

3.34. Неустановившееся движение жидкости характеризуется уравнением

а) ),,();t,,,( zyxpzyxfV ; б) ),,();,,( zyxpzyxfV ;

в) ),,,();,,,( tzyxptzyxfV ; г) ),,,();,,( tzyxpzyxfV .

3.35. Основное уравнение равномерного движения имеет вид

а) Jg

0; б) JR

g

V

; в) JR

g

0; г) JR

g

0.

3.36. По мере движения жидкости от одного сечения к другому потерянный напор

а) увеличивается; б) уменьшается; в) остается постоянным; г) увеличивается при наличии местных сопротивлений.

3.37. Уровень жидкости в трубке Пито поднялся на 15 см выше уровня жидкости в пьезометре. Чему равна скорость жидкости

в этом сечении?

а) 2,94 м/с; б) 17,2 м/с; в) 1,72 м/с; г) 8,64 м/с.

Тесты к теме 4

4.1. Значение коэффициента Кориолиса для ламинарного режима движения жидкости равно

а) 1,5; 6) 2; в) 3; г) 1.

4.2. Значение коэффициента Кориолиса для развитого турбулентного режима движения жидкости равно

а) 1,5; 6) 2; в) 3; г) 1.

4.3. Гидродинамическое сопротивление это

а) сопротивление жидкости к изменению формы своего русла; б) сопротивление, препятствующее свободному проходу

жидкости; в) сопротивление трубопровода, которое сопровождается потерями энергии жидкости; г) сопротивление,

при котором падает скорость движения жидкости по трубопроводу.

4.4. Что является источником потерь энергии движущейся жидкости?

а) плотность; б) вязкость; в) расход жидкости; г) изменение направления движения.

4.5. На какие виды делятся гидравлические сопротивления?

29

а) линейные и квадратичные; б) местные и нелинейные; в) нелинейные и линейные; г) местные и линейные.

4.6. Влияет ли режим движения жидкости на гидравлическое

сопротивление

а) влияет; б) не влияет; в) влияет только при определенных условиях; г) влияет при наличии местных гидравлических сопротивлений.

4.7. Ламинарный режим движения жидкости это

а) режим, при котором частицы жидкости перемещаются бессистемно только у стенок трубопровода; б) режим, при котором

частицы жидкости в трубопроводе перемещаются бессистемно; в) режим, при котором жидкость сохраняет определенный строй своих частиц (движутся послойно); г) режим, при котором частицы жидкости двигаются послойно только у стенок трубопровода.

4.8. Турбулентный режим движения жидкости это

а) режим, при котором частицы жидкости сохраняют определенный строй (движутся послойно); б) режим, при котором

частицы жидкости перемещаются в трубопроводе бессистемно; в) режим, при котором частицы жидкости двигаются как послойно так и бессистемно; г) режим, при котором частицы жидкости двигаются послойно только в центре трубопровода.

4.9. При каком режиме движения жидкости в трубопроводе пульсация скоростей и давлений не происходит?

а) при отсутствии движения жидкости; б) при спокойном; в) при турбулентном; г) при ламинарном.

4.10. При каком режиме движения жидкости в трубопроводе наблюдается пульсация скоростей и давлений в трубопроводе?

а) при ламинарном; б) при скоростном; в) при турбулентном; г) при отсутствии движения жидкости.

4.11. При ламинарном движении жидкости в трубопроводе наблюдаются следующие явления

а) пульсация скоростей и давлений; б) отсутствие пульсации скоростей и давлений; в) пульсация скоростей и отсутствие пульсации давлений; г) пульсация давлений и отсутствие пульсации скоростей.

4.12. При турбулентном движении жидкости в трубопроводе

наблюдаются следующие явления

а) пульсация скоростей и давлений; б) отсутствие пульсации скоростей и давлений; в) пульсация скоростей и отсутствие пульсации давлений; г) пульсация давлений и отсутствие пульсации скоростей.

4.13. Где скорость движения жидкости максимальна при турбулентном режиме?

а) у стенок трубопровода; б) в центре трубопровода; в) может быть максимальна в любом месте; г) все частицы движутся с одинаковой скоростью.

4.14. Где скорость движения жидкости максимальна при ламинарном режиме?

а) у стенок трубопровода; б) в центре трубопровода; в) может быть максимальна в любом месте; г) в начале трубопровода.

4.15. Режим движения жидкости в трубопроводе это процесс

а) обратимый; б) необратимый; в) обратим при постоянном давлении; г) необратим при изменяющейся скорости.

4.16. Критическая скорость, при которой наблюдается переход от ламинарного режима к турбулентному определяется

по формуле

а)

кр

кр

крRed

QV ; б)

кр

кр

RedV ; в)

кр

крRe

dV ; г)

dV

кр

кр

Re .

4.17. Число Рейнольдса определяется по формуле

30

а)

Vd

Re ; б)

Vd

Re ; в) V

dRe ; г)

V

lRe .

4.18. От каких параметров зависит значение числа Рейнольдса?

а) от диаметра трубопровода, кинематической вязкости и скорости движения жидкости; б) от расхода жидкости, от

температуры жидкости, от длины трубопровода; в) от динамической вязкости, от плотности и от скорости движение

жидкости; г) от скорости движения жидкости, от шероховатости стенок трубопровода, от вязкости жидкости.

4.19. Критическое значение числа Рейнольдса для труб равно

а) 2300; б) 3200; в) 4000; г) 4600.

4.20. При Re > 4000 режим движения жидкости

а) ламинарный; б) переходный; в) турбулентный; г) кавитационный.

4.21. При Re < 2300 режим движения жидкости

а) кавитационный; б) турбулентный; в) переходный; г) ламинарный.

4.22. При 2300 < Re < 4000 режим движения жидкости

а) ламинарный; б) турбулентный; в) переходный; г) кавитационный.

4.23. Какой буквой греческого алфавита обозначается коэффициент

гидравлического трения?

а) ; б) ; в) ; г) ;

4.24. По какой формуле определяется коэффициент гидравлического трения для ламинарного режима?

4.25. Какие трубы имеют наименьшую шероховатость?

а) чугунные; б) стеклянные; в) стальные; г) медные.

4.26. Укажите в порядке возрастания шероховатости материалы труб.

а) медь, сталь, чугун, стекло; б) стекло, медь, сталь, чугун;

в) стекло, сталь, медь, чугун; г) сталь, стекло, чугун, медь.

4.27 На каком рисунке изображен конфузор

31

4.28. На каком рисунке изображен диффузор

4.29. Что является основной причиной потери напора в местных

гидравлических сопротивлениях

а) наличие вихреобразования в местах изменения конфигурации потока; б) трение жидкости о внутренние острые кромки

трубопровода; в) изменение направления и скорости движения жидкости; г) шероховатость стенок трубопровода и вязкость жидкости.

4.30. Для определения потерь напора по длине служит

а) число Рейнольдса; б) формула Вейсбаха-Дарси; в) номограмма Колбрука-Уайта; г) график Никурадзе.

4.31. Для чего служит формула Вейсбаха-Дарси?

а) для определения числа Рейнольдса; б) для определения коэффициента гидравлического трения; в) для определения потерь напора по длине; г) для определения коэффициента потерь местного сопротивления.

4.32. Укажите правильную запись формулы Вейсбаха-Дарси

а)g

V

dLhL

2

2 ; б)

g

d

VLhL

2

2 ; в)

g

V

d

LhL

2

2

; г) g

V

d

Lhм

22 .

4.33. Местные потери напора в трубопроводе определяют по формуле

а) d

Vhм

2

2

; б) g

Vhм

2

2

; в)g

Vhм

2 ; г)

g

V

d

Lhм

2

2

4.34. Резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при внезапном торможении рабочей

жидкости называется

а) гидравлическим ударом; б) гидравлическим напором; в) гидравлическим скачком; г) гидравлический прыжок.

4.35. Скорость распространения ударной волны при абсолютно жестких стенках трубопровода определяется по формул

32

а)

d

K

K

CE

1; б)

d

E

K

V

K

C

1; в)

L

E

K

K

C

1; г)

d

E

K

K

C

1.

4.36. Повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по

формуле

а) dCVp

; б) CVp

; в) CVp

; г) CVp 2

.

4.37. Ударная волна при гидравлическом ударе это

а) область, в которой происходит увеличение давления; б) область, в которой частицы жидкости ударяются друг о друга; в) волна в виде сжатого объема жидкости; г) область, в которой жидкость ударяет о стенки трубопровода.

4.38. Затухание колебаний давления после гидравлического удара

происходит за счет

а) потери энергии жидкости при распространении ударной волны на

преодоление сопротивления трубопровода; б) потери энергии жидкости на нагрев трубопровода; в) потери энергии на

деформацию стенок трубопровода; г) потерь энергии жидкости на преодоление сил трения и ухода энергии в

резервуар.

4.39. Скорость распространения ударной волны в воде равна

а) 1116 м/с; б) 1230 м/с; в) 1435 м/с; г) 1500 м/с;

4.40. Сколько характерных фаз гидроудара выделил Н.Е.Жуковский

а) две; б) три; в) четыре; г) пять.

33

Приложение 2

Банк задач для проведения контрольных работ

1. Определить объем, занимаемый m = 15000 кг нефти, если плотность нефти

ρ = 830 кг/м3. (1 балл)

2. Определить объем воды, который необходимо дополнительно подать в водовод

диаметром d=500 мм и длиной l=1 км для повышения давления до Δp=5*106 Па. Водовод

подготовлен к гидравлическим испытаниям и заполнен водой при атмосферном давлении.

Деформацией трубопровода можно пренебречь. (2 балла)

3. Как изменится объем воды в системе отопления, имеющей емкость V1 = 75 м3,

после подогрева воды от начальной температуры tхол = 18 ℃ до tгор = 99 ℃? Температурный

коэффициент объемного расширения воды принять равным

βt = 0,0006 ℃-1. (2 балла)

4. Определить абсолютное и избыточное

гидростатическое давление в точке А, расположенной в воде на

глубине hА=2.5 м, и пьезометрическую высоту hp для точки А, если

абсолютное гидростатическое давление на поверхности

р0=147.2 кПа (ратм=98.1 кПа). (3 балла)

5. Рассчитать манометрическое давление pm и силу

давления, действующую на верхнюю крышку сосуда, полностью

заполненного водой, если вес сосуда G=5*104Н, диаметр сосуда

D=0,4 м, S2-площадь сечения верхней крышки, d=0,2 м диаметр

поршня, действующего на жидкость, S1 - площадь сечения

поршня.(3 балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать силу давления на стенку и положение

центра давления. b=1 м, H=5 м. (2 балла)

1. Определить плотность жидкости, если известно, что жидкость занимает объем V = 150 л,

при этом масса жидкости m = 122 кг. (1 балл)

2. Определить изменение плотности воды при ее сжатии от p1=105 Па до p2=10

7 Па. (βV =

5*10-5

Па-1) (2 балла)

3. Как изменится объем воды в системе отопления, имеющей емкость V1 = 100 м3, после

подогрева воды от начальной температуры tхол = 15 ℃ до tгор = 95 ℃? Температурный

коэффициент объемного расширения воды принять равным βt = 0,0006 ℃-1. (2 балла)

H

b

34

4. Определить манометрическое давление в трубопроводе А, если высота столба ртути по

пьезометру h2=25 см. Центр трубопровода расположен на h1=40 см ниже линии раздела

между водой и ртутью. (ρводы = 1000 кг/м3, ρртути = 13600 кг/м

3). (3 балла)

5. Определить силу давления на вертикальную стенку

АВСД сосуда, полностью заполненного водой, и

положение центра давления, если L=32 м, l=26 м, h=18 м,

ρ=1000 кг/м3, g=10 м/с

2. (3 балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать положение

центра давления. H=3 м. (2 балла)

1. Медный шар d = 100 мм весит в воздухе Gв = 45,7 H, а при погружении в жидкость Gж =

40,6 H. Определить плотность жидкости. (1 балл)

2. В отопительный котел поступает объем воды V=50 м3 при температуре 70 °С. Какой

объем воды V1 будет выходить из котла при нагреве воды до температуры 90 °С? βt =

0,006 ℃-1 (2 балла)

3. Определить изменение объема 27 т нефтепродукта в хранилище при колебании

температуры от 20 до 50 ℃, если при t = 20 ℃ плотность нефтепродуктов равна ρ20 = 900

кг/м3, а температурный коэффициент объемного расширения

βt = 0,001 ℃-1. (2 балла)

4. Определить все виды гидростатического давления (абсолютное гидростатическое у дна, избыточное (манометрическое) у дна,

избыточное давление, создаваемое столбом жидкости,

избыточное давление на свободной поверхности) в баке с

нефтью на глубине H=3 м, если давление на свободной

поверхности нефти 200 кПа. Плотность нефти ρ=900 кг/м3. (3

балла)

5. Определить силу давления на основание резервуара на рисунке, а

также силу реакции земли. Резервуар заполнен бензином. Весом

резервуара можно пренебречь. D=2 м, d=1 м, h1=1 м, h2=2 м. (3

балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать положение центра давления. H=4 м. (2 балла)

H

H

H

35

1. Вычислить массу керосина плотностью ρ = 820 кг/м3, занимающего 90% объема

десятилитровой канистры. (1 балл)

2. Определить изменение плотности воды при нагревании ее от t1=7 °С до t2=97 °С. βt =

0,0004 ℃-1 (2 балла)

3. Определить, во сколько раз сжимается жидкость с объемным модулем упругости Еж =

2100 МПа под давлением р = 200 МПа. (2 балла)

4. Определить избыточное давление воды в трубе по показаниям батарейного ртутного манометра Отметки

уровней ртути от оси трубы: z1=1,75 м, z2=3 м, z3=1, 5 м,

z4=2, 5 м Плотность ртути ρрт = 13600 кг/м3, плотность

воды ρводы=1000 кг/м3. (3 балла)



резервуара можно пренебречь. d=1 м, h1=1 м, h2=2 м. (3 балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать положение центра

давления. H=5 м, b=1 м, h= 3 м. (2 балла)

1. Определить объем, занимаемый нефтью весом 1,25 МН, если ее плотность равна 850

кг/м3. (1 балл)

2. Как изменяется объемный вес и плотность воды друг относительно друга на экваторе и

Северном полюсе. (ρ40=992.2 кг/м3, ρ0=999.87 кг/м

3, gэкв=9.781 м/с

2, gпол=9.831 м/с

2) (2

балла)




βt = 0,001 ℃-1. (2 балла)

4. Два горизонтальных цилиндрических трубопровода А и В

содержат соответственно минеральное масло

плотностью 900 кг/м3 и воду плотностью 1000 кг/м

3.

H h

b

36

Высоты жидкостей, представленные на рисунке имеют следующие значения: hm=0,2 м,

hрт=0,4 м, hв=0,9 м. Зная, что гидростатическое давление на оси в трубопроводе А равно

0,6*105 Па, определить давление на оси трубопровода В. (3 балла)

5. Определить силу давления на основание резервуара на рисунке, а также силу реакции

земли. Резервуар заполнен бензином. Весом резервуара можно пренебречь. d1=0,5 м, d=1

м, h1=1 м, h2=2 м, h3=1,5 м. (3 балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать положение центра давления. H=5 м, h= 3 м. (2

балла)

1. В резервуар, содержащий 125 м3 нефти плотностью 760 кг/м

3, закачано 224 м

3 нефти

плотностью 848 кг/м3. Определить плотность смеси. (1 балл)

2. Чему равны удельные объемы и относительные плотности морской воды, ртути и нефти?

(ρмор.вода=1030 кг/м3, ρртуть=13596 кг/м

3, ρнефть=800 кг/м

3) (2 балла)




4. Избыточное давление воды в океане на глубине h=300 м равно 31,5*105 Па. Требуется

определить: плотность морской воды на этой глубине в общем виде, плотность морской

воды на этой глубине в районах Северного полюса и экватора (gэкв=9.781 м/с2, gпол=9.831

м/с2) (3 балла)



резервуара можно пренебречь. d=1 м, h1=1 м, h2=2 м. (3 балла)


давления. b=1 м, H=5 м, α=30° (2 балла)

H h

H

b

H

α

37

1. Вычислить плотность жидкости и ее удельный объем, если жидкость находится в

емкости массой mемк = 5,5 кг. Масса заполненной жидкостью емкости mобщ = 18,9 кг, а ее

объем V = 15 л. (1 балл)

2. Увеличивается или уменьшается коэффициент объемного сжатия воды с увеличением ее

температуры с 0 до 30 °С (Еж(0°С)=1950 Мпа, Еж(30°С)=2150 МПа) (2 балла)

3. Бензин при температуре 276 K занимают объем 33,25 м3. Какой объем будет занимать

бензин при температуре 290 K, если давление не изменится? Коэффициент

температурного расширения бензина принять βt = 0,00065 К-1

.

(2 балла)

4. Изучить равновесие системы трех жидкостей,

находящихся в У-образной трубке, представленной на

рисунке. Определить z0, z1, z2, z3, если z0-z1=0,2 м, z1+z2=1 м,

z3-z2=0,1 м, ρ0=1000 кг/м3, ρ2=13600 кг/м

3, ρ3=700 кг/м

3. (3

балла)



резервуара можно пренебречь. D=2 м, d=1 м, h1=1 м, h2=2 м. (3

балла)


давления. H=5 м, α=30° (2 балла)

1. Определить объем, занимаемый нефтью весом 1,25 МН, если ее плотность равна 850

кг/м3. (1 балл)

2. На сколько процентов увеличиться начальный объем воды, спирта и нефти при

увеличении температуры на 10 °С. (βвода(20°С)=15*10-5

°С-1, βспирт(20°С)=

11*10-4

°С-1, βнефть(20°С)=6*10

-4 °С

-1) (2 балла)




4. Несмешивающиеся жидкости с плотностями ρ1, ρ2, ρ3

находятся в сосуде. Определить избыточное давление на

основание сосуда ризб, если ρ1=1000 кг/м3, ρ2=850 кг/м

3,

ρ3=760 кг/м3, h1=1 м, h2=3 м, h3=6 м. (3 балла)

H

H

α

38

5. Рассчитать манометрическое давление pm и силу давления, действующую на верхнюю

крышку сосуда, полностью заполненного водой, если вес

сосуда G=5*104 Н, диаметр сосуда D=0,4 м, S2-площадь

сечения верхней крышки, d=0,2 м диаметр поршня,

действующего на жидкость, S1 - площадь сечения поршня. (3

балла)


давления. H=5 м, α=30 (2 балла)

Вариант 9.

1. В резервуар залито 15 м3 нефти плотностью 800 кг/м

3. Сколько необходимо долить

нефти плотностью 824 кг/м3, чтобы плотность смеси стала равной 814 кг/м

3? (1 балл)

2. Определить коэффициент динамической и кинематической вязкости воды, если шарик

d=2 мм из эбонита с ρ=1,2*103 кг/м

3 падает в воде с постоянной скоростью u=0,33 м/с.

Плотность воды ρ=103 кг/м

3 (2 балла)




βt = 0,001 ℃-1. (2 балла)

4. Разность давлений между двумя горизонтальными

цилиндрическими сосудами, наполненными водой и

газом (воздухом), измерена с помощью

дифференциального манометра, наполненного

спиртом (ρ2) и ртутью (ρ3). Зная давление воздуха над

свободной поверхностью воды в одном из сосудов,

определить давление газа p, если pвозд=2,5*104

Н/м2, ρ1=1000 кг/м3, ρ2=800 кг/м

3, ρ2=1360 кг/м

3,

h1=200 мм, h2=250 мм, h=0,5 м, g=10 м/с2. (3 балла)

5. Определить силу давления на вертикальную стенку АВСД

сосуда, полностью заполненного водой, и положение центра

давления, если L=32 м, l=26 м, h=18 м, ρ=1000 кг/м3, g=10 м/с

2.

(3 балла)

6. Нарисовать эпюру давления и рассчитать положение центра давления. h=2 м, H=5 м, a=1

м (2 балла)

H

α

H

h a

39

1. Определить объем, занимаемый m = 230 кг растительного масла, если плотность

растительного масла ρ = 920 кг/м3. (1 балл)

2. Чему равны удельные объемы и относительные плотности ацетона, молока и эфира?

(ρацетон=792 кг/м3, ρмолоко=1030 кг/м

3, ρэфир=736 кг/м

3) (2 балла)

3. Определить изменение плотности воды при сжатии ее от

p1 = 105 Па до р2 = 10

7 Па. (2 балла)

4. В сообщающихся сосудах находятся две несмешивающиеся

жидкости с плотностями ρ1 и ρ2. Определить позицию свободных

поверхностей жидкостей H1 и H2 по отношению к плоскости

сравнения О-О, если ρ1=1000 кг/м3, ρ2=1200 кг/м

3, h=11 см. (3

балла)



резервуара можно пренебречь. d1=0,5 м, d=1 м, h1=1 м, h2=2 м, h3=1,5 м. (3

балла)


давления. h=2 м, H=5 м (2 балла)

1. Определить число Рейнольдса и режим движения воды в водопроводной трубе

диаметром d = 300 мм, если расход Q = 0,136 м3/с. Коэффициент кинематической вязкости для

воды (при t = 10°С) ν = 1,306·10-6

м2/с. (2 балла)

2. Участок трубопровода, состоящий из

трубы диаметром D=20 см и вставленный в

него участок трубы диаметром d=10 см,

называется водомером Вентури. Определить

расход воды в системе, если разность

H

h

S2 S1

1 2

1 2

p2/g

p1/

g

D

d

0

h

40

показаний в пьезометре h=0,25 м. Сопротивлениями пренебречь. (3 балла)

3. Вентиляционная труба d = 0,1 м имеет длину ℓ = 100 м. Определить потери давления,

если расход воздуха, подаваемый по трубе, равен Q = 0,078 м3/с. Давление на выходе равно

атмосферному (pат = 0,1 МПа). Местные сопротивления по пути движения воздуха отсутствуют.

Кинематическая вязкость воздуха при t = 20°С составляет ν = 15,7·10-6

м2/с. Средняя

шероховатость выступов Δ = 0,2 мм, плотность воздуха ρ = 1,18 кг/м3. (3 балла)

4. Жидкость плотностью ρ = 850 кг/м3 вытекает через установленный на боковой

поверхности закрытого резервуара цилиндрический насадок диаметром d = 6 см. Избыточное

давление на свободной поверхности жидкости pизб = 6,1 кПа, расход

жидкости Q =5 л/с, глубина погружения насадка h = 90 см.

Определить коэффициент расхода насадка. (3 балла)

5. На водопроводе, питающемся от водонапорной башни,

имеется параллельное ответвление. Определить распределение

расходов по 1-й и 2-й линиям, если дано: l1=300 м, l2 = 400 м, d1 = 150 мм, d2 = 100 мм,

Qобщ=0,015 м3/с. (3 балла)

6. По трубопроводу диаметром d = 100 мм транспортируется нефть. Определить

критическую скорость, соответствующую переходу ламинарного движения жидкости в

турбулентное. Коэффициент кинематической вязкости принять равным ν = 8,1·10-6

м2/с. (2

балла)

7. Идеальная жидкость (ρ=950 кг/м3)

перетекает через систему трех трубопроводов с

диаметрами: d1=50 мм, d2=70 мм, d3=40 мм.

Трубопроводы полностью заполнены водой.

Определить расход жидкости (л/с),

пьезометрический и скоростной напоры (для

сечений с d1 и d2), если постоянный напор H=20 м. (3 балла)

8. При внезапном расширении трубы от d = 50 мм до D = 150

мм происходит увеличение давления, которому

соответствует разность показаний пъезометров Δh = 80 мм.

Определить скорости υ1 и υ2 и расход жидкости. Учесть

потери на внезапное расширение. (3 балла)

9. Определить время полного опорожнения открытого

41

резервуара с постоянной площадью сечения Ω объемом V = 50 л через отверстие в дне при

начальном расходе Q = 1,8 м3/ч и напоре H = 0,5 м, коэффициент расхода μ = 0,62. (3 балла)

10. Трубопровод с расходом жидкости Q = 0,32 л/с в точке М разветвляется на два

трубопровода: первый размерами ℓ1 = 1,0 м; d1 = 10 мм; второй размерами ℓ2 = 2,0 м; d2 = 8 мм.

В точке N эти трубопроводы смыкаются. Во втором трубопроводе установлен фильтр Ф,

сопротивление которого эквивалентно сопротивлению в трубе длиной ℓэ = 200 d2. Определить

расход и потерю давления в каждом трубопроводе при ρ = 900 кг/м3; ν = 10

-4 м

2/с. (3 балла)

11. Как изменяется число Рейнольдса при переходе трубопровода от меньшего диаметра к

большему при сохранении постоянства расхода (Q = const)? Во сколько раз изменится число

Рейнольдса в случае d1/d2=16. (2 балла)

12. По горизонтальной трубе переменного сечения протекает

нефть с расходом Q = 1,3 л/с. Определить разность показаний

пьезометров h, если диаметр трубопровода в широком сечении D = 10

см, а в узком d = 5 см. Плотность нефти ρ = 850 кг/м3. Потерями

напора пренебречь. (3 балла)

13. Вода перетекает из напорного бака, где

избыточное давление воздуха р0 = 0,3 МПа, в открытый

резервуар по короткой трубе диаметром d =50 мм, на

которой установлен кран. Чему должен быть равен

коэффициент сопротивления крана для того, чтобы

расход воды составлял Q = 8,7 л/с. Высоты уровней Н1 =

1м, Н2 = 3 м. Учесть потери напора на входе в трубу (ζвх = 0,5) и на выходе из трубы (внезапное

расширение). (3 балла)

14. Определить объем воды V, налитой в цилиндрический бак

диаметром D = 0,8 м, если вся вода вытекла из бака через отверстия в дне

диаметром d = 100 мм за время t = 60 c, коэффициентом расхода μ =

0,62. Какое время t1 потребуется для опорожнения такого же объема

воды, если уменьшить диаметр бака в полтора раза? (3 балла)

15. Найти, как распределяется расход Q =25 л/с между двумя

параллельными трубами, одна из которых имеет длину l1 = 30 м

и диаметр d1 = 50 мм, а другая (с задвижкой, коэффициент

сопротивления которой ζ = 3) имеет длину l2 = 50 м и

диаметр d2 = 100 мм. Значения трения труб принять

42

соответственно равными λ1 = 0,04 и λ2 = 0,03. Какова будет потеря напора hп в разветвленном

участке? (3 балла)

16. По трубопроводу диаметром d = 50 мм транспортируется воздух. Определить

критическую скорость, соответствующую переходу ламинарного движения воздуха в

турбулентное. Коэффициент кинематической вязкости принять равным ν = 16,15·10-6

м2/с. (2

балла)

17. Определить давление в сечении трубопровода с

диаметром d1 = 0,1 м, если вода в трубке поднялась на

высоту h = 3 м, диаметр cуженой части трубопровода d2 =

0,6 м, расход воды в трубопроводе Q = 0,0065 л/с. Потери

напора не учитывать. (3 балла)

18. Определить расход воды в сифоне длиной l=l`+l``=25 м и

диаметром d=0.4 м. Центральная часть сифона понимается на

высоту h1=2 м над свободной поверхностью жидкости, z=2,5 м,

коэффициенты потери напора по длине λ=0,02,

коэффициенты местных потерь: входа ξ1=0,5, выхода ξ2=1,

поворота трубопровода ξ3=0,4. (3 балла)

19. Определить режим течения жидкости, расход и скорость вытекания воды из малого

отверстия диаметром d=2 см в боковой стенке резервуара больших размеров. Напор над

центром отверстия H=2 м, коэффициент скорости φ=0.98, коэффициент расхода μ=0.59,

кинематическая вязкость воды ν = 10-6

м2/с.. (3 балла)

20. Расход горячей воды с температурой 95°С через радиатор

водяного отопления Q = 0,1 м3/ч. Определить потери давления между

сечениями 1-1 и 2-2, если диаметр подводящих трубопроводов d =

0,0125 м, а их общая длина l = 5 м. Принять следующие

коэффициенты сопротивления: для поворота ζ1 = 1,45 для крана ζ2 = 0,5,

для радиатора ζ3 = 2,1. Абсолютная шероховатость стальной трубы

Δ=5*10-5

м. (3 балла)

21. По трубопроводу диаметром d = 300 мм транспортируется глицерин. Определить

критическую скорость, соответствующую переходу ламинарного движения жидкости в

турбулентное. Коэффициент кинематической вязкости

принять равным ν = 4,1·10-4


22. Водомер Вентури представляет собой короткий

отрезок трубы с сужением посредине (D=0.25 м, d=0,1

S2 S1

1 2

1 2

p2/g

p1/

g

D

d

0

h

43

м). В двух сечениях пьезометрами производится замер давления. Зная разницу давлений h=0,1

м, определить расход воды (ρ=1000 кг/м3). (3 балла)

23. Определить коэффициент потери напора на трение λ, если через трубопровод диаметром

d=100 мм движется вода с расходом Q=8 л/с. На расстоянии l=50 м друг от друга расположены

два сечении 1-1 и 2-2, разность показаний U-образного ртутного манометра h=52 мм.

Относительная плотность ртути δ=13,6. (3 балла)

24. Определить расход жидкости с плотностью ρ =

1000 кг/м3 через отверстие d0 = 7 мм. Разность

уровней Н = 3 м, показание вакуумметра

соответствует 147 мм. рт. ст., показание манометра

рм=0,25 МПа, коэффициент расхода μ = 0,62. (3

балла)

25. Длина всасывающего трубопровода гидросистемы ℓ = 1м,

диаметр d = 20 мм, расход жидкости Q = 0,314 л/с, абсолютное

давление воздуха в бачке р0 = 100 кПа, высота Н = 1м,

плотность жидкости ρ = 900 кг/м3. Определить абсолютное

давление перед входом в насос при температуре рабочей

жидкости t = 25°С (ν = 0,2·10-4

м2/с). (3 балла)

26. Определить режим течения воды в трубопроводе диаметром d=100 мм при расходе Q=4

л/с. Коэффициент кинематической вязкости принять равным ν = 1,01·10-6


27. Определить скорость жидкости в сечениях 1-1 и 2-2,

давление p2 в сечении 2-2 для расширяющегося трубопровода с

диаметрами d1=480 мм (сечении 1-1), d2=945 мм (сечение 2-2),

учитывая, что режим течения жидкости турбулентный. Расход

идеальной жидкости (ρ=860 кг/м3) этой системы равен Q=0,18

м3/с, давление в сечении 1-1 p1 =3*10

5 Н/м

2, разница позиций

центров сечений равна 2 м. (3 балла)

28. Определить расход воды Q в системе двух резервуаров, содержащих воду и соединенных

между собой с помощью трубопроводов с диаметрами

d1=70 мм и d2=100 мм и длинами l1=3 м и l2=5 м.

Резервуар А закрыт, резервуар В открыт и связан с

атмосферой. Разность уровней воды в резервуарах H=5

м, pм=2*105 Н/м

2, λ=0,02, ξ2=0,58, ξ3=(1-d1

2/d2

2)2, ξ4=1. (3

балла)

44

29. Вода вытекает из закрытого резервуара в атмосферу через отверстие диаметром d = 20

мм и коэффициентом расхода μ = 0,62 и внешний насадок длиной l = 0,1 м, присоединенный к

отверстию. Глубина погружения центра отверстия h = 0,45 м, избыточное давление на

поверхности жидкости p0и = 8,3 кПа. Определить расход жидкости. (3 балла)

30. Длина всасывающего трубопровода гидросистемы ℓ = 1м,

диаметр d = 20 мм, расход жидкости Q = 0,314 л/с, абсолютное

давление воздуха в бачке р0 = 100 кПа, высота Н = 1м, плотность

жидкости ρ = 900 кг/м3. Определить абсолютное давление перед

входом в насос при температуре рабочей жидкости t = -35°С (ν =

10·10-4

м2/с). (3 балла)

31. Определить коэффициент кинематической вязкости, соответствующий переходу

ламинарного режима в турбулентный в трубопроводе диаметром d=0,203 м при расходе нефти

Q=0,1 м3/с. (2 балла)

32. Определить скорость движения бензина V и

расход Q в сифонном трубопроводе. Нижняя точка оси

трубопровода расположена ниже уровня жидкости в

питающем резервуаре на расстоянии h = 2,5 м.

Внутренний диаметр трубопровода d = 25 мм,

плотность бензина ρ = 850 кг/м3. Потерями напора

пренебречь. (3 балла)

33. Определить расход воды Q из резервуара с

постоянным уровнем H=16 м через короткий

трубопровод, состоящий из отрезков труб с

диаметрами d1=50 мм и d2=70 мм. На конце

трубопровода помещено запорное устройство с

коэффициентом местных потерь ξ=4 (другими

потерями можно пренебречь). (3 балла)

34. Определить направление истечения жидкости с

плотностью ρ = 1000 кг/м3 через отверстие d0 = 5 мм и

расход, если разность уровней Н = 2 м, показание

вакуумметра соответствует 147 мм. рт. ст., показание

манометра рм=0,25 МПа, коэффициент расхода μ =

0,62. (3 балла)

35. По трубопроводу диаметром d = 10 мм и

45

длиной ℓ = 10 м подается жидкость с вязкостью ν = 0,0001 м2/с под действием перепада

давления Δр = 4 МПа; плотность ρ = 1000 кг/м3. Определить режим течения жидкости в

трубопроводе. (3 балла)

36. Трубопровод d=100 мм транспортирует нефть плотностью ρ=920 кг/м3 и коэффициентом

кинематической вязкости ν = 1,3·10-4

м2/с. Определить расход нефти, соответствующий

переходу ламинарного режима в турбулентный. (Найти массовый критический расход и

весовой критический расход нефти). (2 балла)

37. Определить, на какую высоту hвак поднимется вода в трубке, один конец которой

присоединен к суженной части трубы, а другой опущен в

воду. Расход воды в трубе Q=0.025 м3/с, избыточное

давление р1=49*103 Па, диаметры d1=100 мм и d2=50 мм. (3

балла)

38. Определить расход жидкости между двумя

резервуарами, соединенных двумя

последовательными трубопроводами с диаметрами

d1=100 мм и d2=200 мм и длинами l1=200 м и

l2=300 м. В резервуарах свободные поверхности

находятся на уровнях H1=100 м и H2=200 м.

Коэффициенты потерь на местные сопротивления ξ1=0,5, ξ2=0.1, ξ3=0.6. Коэффициент трения на

линейные сопротивления выражается формулой λ=0.02+0.5/d. (3 балла)

39. Определить расход жидкости (ρ = 800 кг/м3), вытекающей из бака через отверстие

площадью S = 1 см2. Показание ртутного манометра h = 268 мм, высота Н = 2 м, коэффициент

расхода отверстия μ = 0,60. (3 балла)

40. Определить потребный напор, который необходимо

создать в сечении О-О для подачи в бак воды с вязкостью ν =

0,008 м2/с, если длина трубопровода ℓ = 80 м; его диаметр d = 50

мм; расход жидкости Q = 15 л/с; высота Н0 = 30 м; давление в баке

р2 = 0,2 МПа; коэффициент сопротивления крана ζ1 = 5; колена ζ2 =

0,8; шероховатость стенок трубы Δ = 0,04 мм. (3 балла)

41. По трубопроводу диаметром d=75 мм транспортирует

нефть плотностью ρ=850 кг/м3 и коэффициентом динамической

вязкости μ = 0,03 Н с/м2. Скорость течения υ= 1 м/с. Определить гидравлический уклон.

(воспользоваться формулой Дарси-Вейсбаха) (2 балла)

42. Рассчитать давления и скорости воды в двух сечениях

последовательно соединенных трубопроводов, пренебрегая

всеми потерями напора в случае турбулентного режима

течения.. Расход воды Q=10 л/с, диаметры трубопроводов d1=50

46

мм, d2=10 мм, ρвода=1000 кг/м3, ρртуть=13600 кг/м

3, Δh=700 мм рт. ст., H=1 м. (1 мм рт. ст.=133,3

Н/ м2). (3 балла)

43. Определить расход воды в трубопроводе диаметром d=25

мм. Показания манометра, установленного в начале

трубопровода рм=5 *105 Па. Коэффициент потерь напора по

длине λ=0.05, коэффициент местных потерь (поворот) ξ=0.5,

l1=15 м, l2=4 м, l3=6 м, режим течения жидкости турбулентный.

(3 балла)

44. Определить расход и скорость вытекания воды из малого отверстия диаметром d=3 см в

боковой стенке резервуара больших размеров. Напор над центром отверстия H=1 м, режим

течения жидкости турбулентный, коэффициент скорости φ=0.98, коэффициент расхода μ=0.59.

(3 балла)

45. Трубопровод с расходом жидкости Q = 0,32 л/с в точке

М разветвляется на два трубопровода: первый размерами ℓ1 =

1,0 м; d1 = 10 мм; второй размерами ℓ2 = 2,0 м; d2 = 8 мм. В

точке N эти трубопроводы смыкаются. Во втором

трубопроводе установлен фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно сопротивлению в

трубе длиной ℓэ = 100 d2. Определить расход и потерю давления в каждом трубопроводе при ρ =

900 кг/м3; ν = 10

-4 м

2/с. (3 балла)

46. По трубе диаметром d=50 мм движется вода. Определить расход, при котором

турбулентный режим движения сменится ламинарным. Коэффициент кинематической вязкости

для воды (при t = 10°С) ν = 1,306·10-6


47. На оси водопроводной трубы установлена трубка Пито с

дифференциальным ртутным манометром. Определить

максимальную скорость движения воды в трубе Vmax, если

разность уровней ртути в манометре Δh = 18 мм, ρртути=13600 кг/м3. (3

балла)

48. Найти потери давления в прямом трубопроводе длиной l=40 м, диаметром d=16 мм при

движении в нем жидкости со скоростью υ=3 м/с, плотностью ρ=890 кг/м3

и кинематической

вязкостью ν = 20·10-6

м2/с. (Случай гидравлически гладких труб) (3 балла)

49. Вода вытекает из закрытого резервуара в атмосферу через отверстие

диаметром d = 20 мм и коэффициентом расхода μ = 0,62. Глубина

47

погружения центра отверстия h = 0,45 м, избыточное давление на поверхности жидкости p0и =

8,3 кПа. Определить расход жидкости. (3 балла)

50. На водопроводе, питающемся от водонапорной башни, имеется параллельное ответвление.

Определить распределение расходов по 1-й и 2-й линиям, если дано: l1=100 м, l2 = 600 м, d1 =

100 мм, d2 = 20 мм, Qобщ=0,02 м3/с. (3 балла)

Б1.Б.21 ГИДРАВЛИКА - kpfu.ru file2 1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ Курс...

Documents

Transcript of Б1.Б.21 ГИДРАВЛИКА - kpfu.ru file2 1. КРАТКАЯ АННОТАЦИЯ Курс...