Решение задач по физике. Онлайн-база готовых решений.
Поиск по задачам:
Вход на сайт
22091. В сообщающиеся сосуды налиты вода (р = 1000 кг/м3) и бензин (рис. ). Определить плотность бензина, если высота столба воды h = 150 мм, а разность уровней жидкости в сосудах а = 60 мм.
22092. Определить избыточное давление воды (р = 1000 кг/м3) в закрытом резервуаре, если показания батарейного двухжидкостного манометра (вода — ртуть) равны h1 = 800 мм, h2 = 100 мм, h3 = 600 мм, h4 = 200 мм, h5 = 1400 мм (рис. ).
22093. Манометр, подключенный к закрытому резервуару с нефтью (р = 900 кг/м3), показывает избыточное давление Pман = 36 кПа. Определить абсолютное давление воздуха на поверхности жидкости p0 и положение пьезометрической плоскости, если уровень нефти в резервуаре H = 3,06 м, а расстояние от точки подключения до центра манометра z = 1,02 м (рис. ), атмосферное давление ра = 100 кПа.
22094. Поршень пружинного гидроаккумулятора диаметром D = 250 мм во время зарядки поднялся вверх на высоту х = 14 см (рис ). Определить жесткость пружины с, если давление жидкоcти р = 1,0 МПа. Трением между поршнем и цилиндром и весом поршня пренебречь.
22095. Определить давление масла p1, подводимого в поршневую полость гидроцилиндра, если избыточное давление в штоковой полости p2 = 80 кПа, усилие на штоке R = 10 кН, сила трения поршня о цилиндр F = 0,4 кН, диаметр поршня D = 125 мм, диаметр штока d = 70 мм (рис. ).
22096. Предварительный натяг пружины дифференциального предохранительного клапана равен х = 18 мм, жесткость пружины с = 7,5 Н/мм (рис. ). Определить давление жидкости, при котором клапан откроется, если диаметры поршней D = 25 мм, d = 20 мм. Весом поршней и силой трения пренебречь.
22097. Гидравлический аккумулятор (рис. ) состоит из плунжера 1, помещенного в цилиндр 2, который поднимается вместе с грузом при зарядке (нагнетании жидкости в цилиндр). При разрядке аккумулятора цилиндр, скользя по плунжеру, опускается вниз и жидкость под давлением подается к потребителю. Определить давление при зарядке и разрядке аккумулятора, если диаметр плунжера D = 250 мм, вес груза вместе с подвижными частями G = 900 кН, коэффициент трения манжеты о плунжер f = 0,10, ширина манжеты b = 35 мм.
22098. Гидравлический домкрат (рис. ) состоит из неподвижного поршня 1 и скользящего по нему цилиндра 2, на котором смонтирован корпус образующий масляную ванну домкрата, и плунжерный насос 4 ручного привода со всасывающим 5 и нагнетательным 6 клапанами. Определить давление рабочей жидкости в цилиндре и массу поднимаемого груза m, если усилие на рукоятке приводного рычага насоса R = 150 Н, диаметр поршня домкрата D = 180 мм, диаметр плунжера насоса d = 18 мм, КПД домкрата h = 0,68, плечи рычага а = 60 мм, b = 600 мм.
22099. На рис. показана принципиальная схема гидровакуумного усилителя гидропривода тормозов автомобиля. При нажатии на педаль с силой Р давление жидкости, создаваемое в гидроцилиндре 1, передается в левую полость гидроцилиндра 2, а полость Б сообщается со всасывающим коллектором двигателя и в ней устанавливается вакуум. Это приводит к появлению дополнительной силы, с которой диафрагма 5 через шток 4 действует на поршень 3, так как в полости А давление всегда равно атмосферному. Определить давление жидкости, подаваемой из правой полости гидроцилиндра 2 к колесным тормозным цилиндрам, если сила Р = 150 Н, сила пружины 6, препятствующая перемещению диафрагмы 5 вправо, равна F = 15 Н, вакуум в полости Б рвак = 20 кПа, диаметр диафрагмы D = 120 мм, гидроцилиндра 1 — d1 = 25 мм, гидроцилиндра 2 — d2 = 20 мм, а отношение плеч рычага b/a = 5. Площадью поперечного сечения штока 4 и силами трения пренебречь.
22100. Определить величину и точку приложения силы давления на крышку, перекрывающую круглое отверстие диаметром d = 500 мм в вертикальной перегородке закрытого резервуара, если левый отсек резервуара заполнен нефтью (р = 900 кг/м3), правый —- воздухом. Избыточное давление на поверхности жидкости Pман = 15 кПа, показание ртутного мановакуумметра, подключенного к правому отсеку резервуара, h = 80 мм, центр отверстия расположен на глубине Н = 0,8 м (рис. ), атмосферное давление ра = 100 кПа.
22101. Квадратное отверстие (а x а = 0,4 x 0,4 м) в вертикальной стенке резервуара с бензином (р = 750 кг/м3) закрыто крышкой (рис. ). Найти силу давления на крышку и точку ее приложения, если центр отверстия находится на глубине Н = 2,0 м, вакуум на поверхности жидкости рвак = 60 кПа.
22102. Круглое отверстие в вертикальной стенке закрытого резервуара с водой перекрыто сферической крышкой (рис. ). Радиус сферы R = 0,3 м, угол а = 120°, глубина погружения центра тяжести отверстия Н = 0,5 м. Определить силу давления на крышку, если избыточное давление на поверхности воды p0 = 10 кПа.
22103. Определить силу давления жидкости на закругление (рис. ), а также отрывающее и сдвигающее усилия, которые возникают на стыках закругления с прямолинейными участками трубопровода, если диаметр трубы d = 250 мм, угол поворота а = 60°, избыточное давление жидкости р = 0,5 МПа. Весом жидкости пренебречь.
22104. Найти минимальную толщину d стенок стальной трубы (рис. ) диаметром d = 25 мм, если давление жидкости р = 10 МПа, а допускаемое напряжение на растяжение для стали [s] = 150 МПа. Весом жидкости пренебречь.
22105. Определить величину предварительной деформации пружины, прижимающей шарик к седлу предохранительного клапана диаметром d = 25 мм (рис. ), если он открылся при давлении p1 = 2,5 МПа. Давление после клапана p2 = 0,35 МПа, жесткость пружины с = 150 Н/мм. Весом шарика, пружины и шайбы пренебречь.
22106. Во избежание переполнения водой резервуар снабжен поплавковым клапаном, перекрывающим отверстие диаметром d = 50 мм в дне резервуара (рис. ). Определить диаметр D цилиндрического поплавка высотой h = 100 мм, при котором максимальный уровень воды в резервуаре не будет превосходить H = 1,0 м. Вес клапана G = 10 Н, весом поплавка пренебречь.
22107. Определить избыточное давление бензина (р = 750 кг/м3), подводимого к поплавковой камере карбюратора от бензонасоса по трубке диаметром d = 5 мм, если в момент открытия отверстия, перекрываемого иглой, шаровой поплавок (R = 30 мм) погружен в жидкость наполовину (рис ). Масса поплавка m1 = 30 г, масса иглы m2 = 15 г, плечи рычага а = 45 мм, b = 20 мм. Трением в шарнире и массой рычага и архимедовой силой, действующей на иглу, пренебречь.
22108. Понтон (рис. ) весом G = 8 кН имеет длину l = 5 м, ширину b = 2,5 м и высоту h = 1 м. Проверить понтон на остойчивость при максимальной нагрузке G,, при которой высота бортов над ватерлинией dh = 0,4 м, если центр тяжести понтона расположен на расстоянии h,с = 0,5 м, а центр тяжести дополнительной нагрузки — на расстоянии h"c = 2,5 м от днища понтона, плотность воды р = 1000 кг/м3.
22109. Определить длину пути разгона L автомобиля-самосвала от скорости v0 = 0 до v = 40 км/ч и максимальное ускорение а, при котором цементный раствор (р = 2200 кг/м3) не выплеснется из его кузова, длина которого l = 2,6 м, ширина b = 1,8 м и высота h = 0,8 м (рис. ). Раствор заполняет кузов на 3/4 его высоты. С какой силой при этом ускорении цементный раствор действует на задний борт кузова? Движение автомобиля — прямолинейное, равноускоренное.
22110. Определить силы давления воды на плоскую и сферическую крышки цистерны, которая движется горизонтально с ускорением а = 1,5 м/с2. Радиус цистерны R = 0,75 м, ее длина L = 3 м, высота наполнения h = 1,0 м (рис. ).
22111. Определить частоту вращения цилиндрического сосуда вокруг вертикальной оси, при которой сила давления воды на его верхнем днище Р = 6500 Н (рис. ). До начала вращения уровень воды в открытых пьезометрах, установленных в верхнее днище на расстояниях R1 = 150 мм и R2 = 300 мм от оси вращения цилиндра, был равен h = 700 мм. Радиус цилиндра R = 450 мм, диаметры пьезометров одинаковые.
22112. Определить расход, среднюю и максимальную скорость в поперечном сечении трубопровода диаметром d = 250 мм, если распределение местных скоростей по сечению описывается уравнением u = 50 (r0|2 - r2), где r0 = 0,5d — внутренний радиус трубы, r — расстояние, м, от оси трубы до точки, в которой вычисляется скорость u. На каком расстоянии от стенки трубы местная скорость равна средней скорости?
22113. Подача шестеренного насоса объемного гидропривода (рис. ) Q = 80 л/мин. Подобрать диаметры всасывающей, напорной и сливной гидролиний, принимая следующие расчетные скорости: для всасывающей гидролинии — V,вс = 0,6... 1,4 м/с, для напорной — V,н = 3,0...5,0, для сливной — V,c = 1,4...2,0 м/с.
22114. По горизонтальной трубе диаметром d1 = 100 мм, имеющей сужение d2 = 40 мм, движется вода (расход Q = 6 л/с). Определить абсолютное давление в узком сечении, если уровень воды в открытом пьезометре перед сужением h1 = 1,5 м (рис. ). При каком расходе воды Q ртуть в трубке, присоединенной к трубопроводу в узком сечении, поднимется на высоту h = 10см, если при этом h1 = 1,2 м? Потерями напора пренебречь.
22115. Выходное сечение жиклера карбюратора (рис ) расположено выше уровня бензина в поплавковой камере на dh = 5 мм, вакуум в диффузоре Pвак = 12 кПа. Пренебрегая потерями напора, найти расход бензина Q, если диаметр жиклера d = 1 мм. Плотность бензина р = 680 кг/м3.
22116. Определить расход бензина (р = 700 кг/м3), подаваемого по горизонтальной трубе диаметром D = 25 мм, в которой установлено сопло диаметром d = 10 мм и дифференциальный ртутный манометр, показания которого h = 100 мм. Потерями напора пренебречь (рис. ).
22117. На рис. показана принципиальная схема струйного насоса. Жидкость под давлением подается к насадку 1 в камеру смешения 2, переходящую в диффузор 3, за которым следует отводящий (напорный) трубопровод 4. Выходное сечение сопла и входное сечение камеры смешения находятся в замкнутой камере 5, к которой примыкает всасывающий трубопровод 6. Между выходом из насадка и входом в горловину камеры 2 струя имеет минимальное поперечное сечение, наибольшую скорость и (согласно уравнению Бернулли) самое низкое давление. Она увлекает за собой в горловину часть жидкости из камеры 5, вследствие чего там создается вакуум, под действием которого жидкость из приемного резервуара 7 по трубопроводу 6 всасывается в камеру 5. Требуется определить вакуум в камере 5, если расход рабочей жидкости Qp = 0,4 л/с, расход всасываемой жидкости Qвс = 0,6 л/с, диаметр горловины d = 12 мм, диаметр напорного трубопровода 4 D = 25 мм. Потерями напора пренебречь. Плотность жидкости р = 1000 кг/м3.
22118. Определить расход воды, вытекающей из трубки диаметром d = 25 мм и длиной l = 400 мм под напором Н = 1,0 м, если она вращается вокруг вертикальной оси с частотой n = 120 мин-1 (рис. ). Каким будет расход воды из неподвижной трубки? Потерями напора пренебречь.
22119. Индустриальное масло ИС-30, температура которого 20°С, поступает от насоса в гидроцилиндр по трубопроводу d = 22 мм. Определить режим течения масла, а также температуру, при которой ламинарный режим сменяется турбулентным, если подача насоса Q = 105 л/мин.
22120. При прокачке бензина (р = 700 кг/м3) по трубе длиной l = 5,5 м и диаметром d = 15 мм падение давления в трубопроводе dр = 0,11 МПа. Принимая закон сопротивления квадратичным, определить эквивалентную шероховатость трубы d, если расход Q = 0,9 л/с.
22121. По трубопроводу диаметром d = 12 мм перекачивается масло индустриальное ИС-20 (р = 890 кг/м3) с температурой 30°С. Определить показание h ртутного дифференциального манометра, присоединенного к трубопроводу в двух точках, удаленных друг от друга на расстояние l = 3 м, если расход масла Q = 0,3 л/с (рис. ).
22122. Определить утечку рабочей жидкости (масло МГ-30) через радиальный зазор (d = 80 мкм) между цилиндром и неподвижным поршнем (рис. ), если давление с одной стороны поршня p1 = 4 МПа, с другой — p2 = 0,5 МПа, ширина поршня l = 40 мм, диаметр поршня D = 60 мм, температура жидкости 50°С.
22123. Рабочая жидкость — масло ИС-20 (температура 50°С) подводится в поршневую полость гидроцилиндра (рис. ). Определить давление p1 и расход масла Q, при котором скорость перемещения vn = 2 см/с, если утечка рабочей жидкости через кольцевой зазор (d = 60 мкм) между цилиндром и поршнем q = 5 см3/с, диаметр поршня D = 100 мм, ширина поршня l = 70 мм, p2 = 80 кПа. Чему будет равно усилие на штоке R, если диаметр штока d = 50 мм? Трением в гидроцилиндре пренебречь.
22124. Расход масла (v = 10 мм2/с, р = 895 кг/м3), которое подводится к коренному подшипнику коленчатого вала (рис. ) автомобильного двигателя, Q0 = 20 см3/с. Принимая режим движения масла ламинарным и пренебрегая вращением вала, определить потери давления в подшипнике, если его длина L = 60 мм, диаметр вала d = 50 мм, ширина кольцевой канавки а = 6 мм, радиальный кольцевой зазор d = 0,06 мм.
22125. Определить потери давления на трение в трубопроводе диаметром d = 250 мм и длиной l = 1,5 км, по которому перекачивается бензин (р = 700 кг/м3, v = 0,75 мм2/с) с расходом Q,m = 65,5 т/ч. Как изменятся эти потери при уменьшении диаметра трубы на 20 %? Шероховатость стенок трубопровода принять равной d = 0,2 мм.
22126. Определить коэффициент сопротивления вентиля, установленного в конце трубопровода диаметром d = 50 мм, если показание манометра перед вентилем Pман = 3,7 кПа, а расход воды Q = 2,5 л/с.
22127. Определить потери напора в системе охлаждения двигателя внутреннего сгорания (рис ), включающей в себя центробежный насос, радиатор (c1 = 5), термостат (c2 = 3), трубопроводы (c3 = 1,5) и водяную рубашку двигателя (c4 = 4,5), если расход воды Q = 4,2 л/с. Все коэффициенты местных сопротивлений отнесены к скорости в трубе диаметром d = 50 мм. Потерями напора на трение пренебречь.
22128. Определить расход воздуха, засасываемого двигателем внутреннего сгорания из атмосферы, при котором вакуум в горловине диффузора составляет Pвак = 15 кПа, если диаметр трубы D = 40 мм, диаметр диффузора d = 20 мм, коэффициенты сопротивления воздухоочистителя c1 = 6, колена c2 = 0,3, воздушной заслонки c3 = 0,5 отнесены к скорости в трубе, а коэффициент сопротивления диффузора c4 = 0,04 отнесен к скорости движения воздуха в его горловине (рис. ). Плотность воздуха р = 1,23 кг/м3. Потерями напора на трение пренебречь.
22129. Определить расход бензина (р = 700 кг/м3) через жиклер карбюратора диаметром d = 1 мм (рис. ), если расход засасываемого воздуха Qв = 50 л/с, диаметр всасывающей трубы D = 50 мм, диаметр горловины диффузора dc = 23 мм, коэффициент сопротивления входа в трубу cвх = 0,5, коэффициент сопротивления сужения cc = 0,06, коэффициент сопротивления жиклера cж = 0,4, плотность воздуха рв = 1,28 кг/м3. Потерями напора в трубке, подводящей бензин к жиклеру, пренебречь. Атмосферное давление ра = 100 кПа.
22130. К горизонтальной трубе переменного сечения (D = 150 мм, d = 50 мм), по которой прокачивается бензин (р = 750 кг/м3), присоединен дифференциальный манометр, разность уровней ртути в котором h = 120 мм (рис. ). Определить расход бензина Q, а также показание манометра h1 при пропуске этого расхода в противоположном направлении. Потерями напора на трение по длине пренебречь.
22131. Для регулирования расхода воды, перетекающей из резервуара А в резервуар Б по короткой трубе прямоугольного поперечного сечения (b = 150 мм, а = 100 мм), на входе в трубу установлен затвор, открытие которого h можно изменять (рис ). Пренебрегая потерями напора на трение по длине, найти: 1) формулу для определения расхода воды в зависимости от перепада уровней в резервуарах dН и величины открытия затвора h; 2) величину h, при которой расход Q = 7 л/с и dН = 120 мм; 3) давление в сжатом сечении с—с при h = 60 мм, dН = 0,5 м, H = 0,65 м. Коэффициент сопротивления затвора cз = 0,05, выхода из трубы — cвых = 1, коэффициент сжатия струи e = 0,63, атмосферное давление ра = 100 кПа. Уровни в резервуарах А и Б постоянны.
22132. Определить напор H, при котором расход воды в короткой горизонтальной трубе переменного сечения (D = 50 мм, d = 25 мм) равен Q = 3,2 л/с, если избыточное давление на поверхности воды в резервуаре p0 = 10 кПа (рис. ). Потерями напора на трение по длине пренебречь. Коэффициент сопротивления вентиля cв = 5. Построить пьезометрическую линию.
22133. Определить потери напора и коэффициент сопротивления радиатора системы охлаждения автомобильного двигателя (рис. ), который состоит из верхнего и нижнего коллекторов и 60 трубок длиной l = 700 мм каждая и диаметром d = 10 мм (шероховатость d = 0,05 мм). Подача насоса Q = 3,9 л/с, температура воды 50°С (v = 0,55 мм2/с), диаметры верхнего и нижнего патрубков D = 40 мм. Потерями напора в коллекторах пренебречь.
22134. В системе смазки двигателя внутреннего сгорания одна из секций шестеренного насоса нагнетает масло по трубопроводу 1 в масляный радиатор 3, из которого оно, охладившись, сливается в поддон по трубопроводу 2 (рис. ). Определить необходимое давление насоса, пренебрегая потерями давления во всасывающей трубе, если его подача Q = 0,4 л/с, размеры трубопровода l1 = 1,8 м, d1 = 10 мм, l2 = 1,1 м, d2 = 15 мм, кинематическая вязкость масла в трубопроводе 1 v1 = 8 мм2/с, в трубопроводе 2 — v2 = 11 мм2/с (после охлаждения), плотность масла р = 900 кг/м3. Трубопровод 1 имеет пять колен (cк = 0,3), трубопровод 2 — три колена. Радиатор 3 рассматривать как местное сопротивление с коэффициентом c = 2, отнесенным к скорости в трубопроводе 2, коэффициент сопротивления входа в трубу 1 cвх = 0,5, коэффициент сопротивления выхода из трубы 2 cвых = 1. Трубы — гладкие.
22135. Всасывающий трубопровод насоса имеет длину l = 5 м и диаметр d = 32 мм, высота всасывания h = 0,8 м (рис ). Определить давление в конце трубопровода (перед насосом), если расход масла (р = 890 кг/м3, v = 10 мм2/с), Q = 50 л/мин, коэффициент сопротивления колена cк = 0,3, вентиля cв = 4,5, фильтра cф = 10.
22136. Определить диаметр напорной гидролинии объемного гидропривода, по которой масло подается насосом 3 через обратный гидроклапан 4 и гидрораспределитель 5 в гидроцилиндр 6, если общая длина гидролинии l = 7,3 м, потеря давления в ней dр = 0,1 МПа, подача насоса Q = 94 л/мин (Рис. ). Рабочая жидкость имеет плотность р = 880 кг/м3, кинематическую вязкость v = 10 мм2/с. В расчетах учесть коэффициенты местных сопротивлений: обратного гидроклапана (cкл = 2), колена (cк = 0,33), гидрораспределителя (cр = 2,5). Вертикальным расстоянием между насосом 3 и гидроцилиндром 6 пренебречь. Трубы — гладкие.
22137. По условию задачи 5.2 найти время обратного хода поршня гидроцилиндра диаметром D = 250 мм, который совершается под действием веса G = 4 кН поднятого груза, если ход поршня h = 250 мм, размеры труб 1 и 2 соответственно равны l1 = 5,5 м, d1 = 20 мм, l2 = 1,8 м, d2 = 32 мм. Вертикальное расстояние от гидроцилиядра до бака Н = 2 м. В расчетах учесть местные потери: на входе в трубу из гидроцилиндра (cвх = 0,5), в гидрораспределителе (cр = 2,5) и в двух коленах (cк = 0,33).
22138. Напорная гидролиния объемного гидропривода имеет длину l = 4,8 м и диаметр d = 20 мм, сливная — l1 = 3,5 м и d1 = 32 мм (рис. , а), подача насоса Q = 96 л/мин, рабочая жидкость — масло индустриальное ИС-30 (р = 890 кг/м3). Пренебрегая утечками жидкости в гидроаппаратуре, построить график зависимости потерь давления в обеих гидролиниях от температуры рабочей жидкости. В расчетах учесть местные сопротивления колен (cк = 0,5), распределителя (cр = 2) и фильтра (cф = 12).
22139. В цистерну (рис. , а) вместимостью v = 2700 л бензин (v = 0,8 мм2/с) заливается из резервуара при напоре Н = 12 м по трубе переменного сечения (l1 = 25 м, d1 = 50 мм, l2 = 35 м, d2 = 32 мм, d1 = d2 = 0,2 мм), имеющей три колена (cк = 0,8) и два вентиля (cв = 7,5). Определить время наполнения цистерны бензином.
22140. Насос перекачивает нефть (р = 900 кг/м3, v = 140 мм3/с) по трубопроводу длиной l = 3700 м и диаметром d = 100 мм. Какое давление p1 должен создавать насос в начале трубопровода, если его конечное сечение расположено выше начального на величину h = 37 м, давление на выходе атмосферное, а подача насоса Q = 36 м3/ч? Определить длину последовательно включенной вставки диаметром D = 150 мм, при которой в трубопроводе сохранится тот же расход нефти, если давление в начале трубопровода станет равным p,1 = 2,0 МПа. Потерями напора в местных сопротивлениях пренебречь.
22141. Насос создает в начале горизонтального трубопровода, имеющего разветвление (l2 = 8 м, d2 = 16 мм, l,2 = 5,9 м, d,2 = 20 мм), избыточное давление p1 = 120 кПа (рис. , а). Определить подачу насоса и расход жидкости (р = 880 кг/м3, v = 20 мм2/с) в отдельных ветвях, если размеры трубопровода перед разветвлением l1 = 6 м, d1 = 32 мм, после разветвления — l3 = 8 м, d3 = 32 мм. В расчетах учесть сопротивление вентилей (cв = 4), остальными местными сопротивлениями пренебречь.
22142. Определить подачу насоса и давление p1, которое он создает в начале трубопровода 1 (рис. ), если расход масла (р = 880 кг/м3, v = 12 мм2/с) в трубопроводе 2, равен Q,2 = 1,5 л/c, длины и диаметры трубопроводов соответственно равны: l1 = 2,5 м, d1 = 25 мм, l2 = 1,4 м, d2 = 16 мм, l,2 = 3,2 м, d,2 = 20 мм, l3 = 1,5 м, d3 = 32 мм. Учесть коэффициенты местных сопротивлений фильтра (cф = 10), вентилей (cв = 5,0) и колен cк = 0,5), давление в конце трубы 3 атмосферное.
22143. Насос подает к узлу А постоянный расход жидкости Q = 30 л/мин (рис. , а). Пренебрегая потерями давления на трение в трубопроводах, построить график зависимости расхода Q1 жидкости через фильтр (cф = 10) от коэффициента сопротивления вентиля cв. При каком значении cв фильтр будет пропускать половину полного расхода? Диаметры трубопроводов d1 = 20 мм, d2 = 32 мм. Потерями давления на поворотах трубопровода 2 пренебречь.
22144. На рис. показана упрощенная схема системы смазки одного из двигателей внутреннего сгорания, которая включает в себя шестеренный насос, фильтр (cф = 10), масляный радиатор (cp = 5) и трубопроводы 1, 2 и 3 (l1 = 1,2 м, d1 = 8 мм, l2 = 0,2 м, d2 = 3 мм, l3 = 2,7 м, d3 = 6 мм). Пренебрегая потерями давления в масляной магистрали (участок АВ), из которой смазка (р = 895 кг/м3, v = 10 мм2/с) подводится к трем коренным подшипникам коленчатого вала, определить подачу и давление насоса, если объемный расход на каждый подшипник Q0 = 20 см3/с, давление воздуха в картере — атмосферное. Потери давления в подшипнике dpп = 0,852 МПа.
22145. Произвести проверку на прочность стальной трубы диаметром d = 200 мм, в которой возможен прямой гидравлический удар. Толщина стенок трубы d = 4 мм, допускаемое напряжение на растяжение [s] = 140 МПа, скорость движения воды v0 = 5 м/с, давление до удара p0 = 0,25 МПа.
22146. К гидрораспределителю, время срабатывания которого Тз = 0,03 с, подводится расход масла (р = 900 кг/м3, Еж = 1,35·109 МПа) Q = 1 л/с по латунному трубопроводу длиной l = 7,5 м и диаметром D = 16 мм. Перед гидрораспределителем установлен шариковый предохранительный клапан диаметром d = 12 мм, жесткость пружины которого c1 = 50 Н/мм. Определить величину предварительного поджатия пружины x0, при котором клапан срабатывает при гидравлическом ударе, если толщина стенки трубопровода d = 1 мм, модуль упругости латуни Е = 1,13·1011 Па, начальное давление p0 = 0,5 МПа.
22147. В вертикальной трубе диаметром d = 50 мм вода движется под воздействием пoршня, который поднимается вверх с ускорением а = 4 м/с2 (рис. ). Определить давление жидкости в сечении 2—2, отстоящем в данный момент на расстоянии l = 5 м, если в этот момент расход Q = 10 л/с, сила, действующая на поршень, R = 0,5 кН, шероховатость стенок трубы d = 0,2 мм, коэффициент сопротивления вентиля cв = 5. Считать, что закон сопротивления квадратичный.
22148. Пренебрегая гидравлическими потерями в трубе длиной L = 8,0 м, определить время ее полного опорожнения с момента мгновенного открытия задвижки в нижней части трубы, если угол наклона трубы к горизонту b = 30°, а верхний конец трубы открыт (рис ).
22149. Определить давление в цилиндре поршневого насоса простого действия (рис. ) в начале хода всасывания и в конце хода нагнетания, если диаметр поршня D = 80 мм, размеры всасывающего и напорного трубопроводов l1 = 4,5 м, d1 = 63 мм, l2 = 8,5 м, d2 = 50 мм, радиус кривошипа r = 80 мм, частота его вращения n = 90 мин-1, расстояние от насоса до уровня воды в нижнем баке h1 = 2,5 м, от уровня в верхнем баке h2 = 7,0, атмосферное давление на поверхности воды в баках ра = 100 кПа. Ускорение поршня определить по формуле ап = rw2 cos ф (w — угловая скорость).
22150. Вода под постоянным напором Н = 2,0 м вытекает в атмосферу через внешний цилиндрический насадок диаметром d = 10 мм (риc. 6.4). Принимая коэффициент сжатия струи в насадке равным е = 0,63, коэффициент сопротивления входа в насадок cвx = 0,06 (отнесен к скорости в сжатом сечении), определить расход воды. Какими будут при этом вакуум в насадке и потери напора? Потери на трение в насадке не учитывать.
22151. Сопоставить расходы жидкости и потери напора при истечении через малое отверстие в тонкой стенке (ц0 = 0,62, ф0 = 0,97), внешний цилиндрический насадок (ц1 = ф1 = 0,82), конический сходящийся насадок (ц2 = ф2 = 0,95) и коноидальный насадок (ц3 = ф3 = 0,97). Напоры Н и диаметры выходных сечений во всех случаях одинаковы.
22152. Определить расход бензина (р = 700 кг/м3) через жиклер карбюратора диаметром d = 1,0 мм, коэффициент расхода которого ц = 0,8 (рис. ). Бензин поступает к жиклеру из поплавковой камеры благодаря вакууму, который создается в диффузоре карбюратора. Выходное сечение бензотрубки расположено на h = 5 мм выше уровня бензина в поплавковой камере, вакуум в диффузоре Pвак = 12 кПа, давление в поплавковой камере — атмосферное. Потерями напора в бензотрубке пренебречь.
22153. Определить диаметры двух одинаковых отверстий в поршне гидротормоза (рис. ), при которых скорость перемещения поршня v = 40 см/с при нагрузке R = 25 кН. Диаметр поршня D = 150 мм, ширина манжеты d = 15 мм, коэффициент трения в манжете f = 0,12, плотность тормозной жидкости р = 870 кг/м3, коэффициент расхода отверстия ц = 0,8. Весом поршня и жидкости над ним пренебречь.
22154. Определить диаметр d отверстия в диафрагме, при котором из топливного бака 1 в поплавковую камеру 2 карбюратора будет поступать расход бензина (v = 0,9 мм2/с) Q = 6,5 см2/с, если напор Н = 0,35 м (рис. ).
22155. Масло через дроссель диаметром d0 = 1,5 мм подводится в поршневую полость гидроцилиндра (рис ). Давление перед дросселем р = 12,5 МПа, давление на сливе p2 = 200 кПа, усилие на штоке R = 20 кН. Диаметр поршня D = 80 мм, диаметр штока d = 50 мм. Определить скорость перемещения поршня, если коэффициент расхода дросселя ц = 0,62, плотность рабочей жидкости р = 895 кг/м3. Весом поршня и штока, трением в гидроцилиндре и утечками жидкости пренебречь. Движение поршня считать равномерным. Каким должен быть диаметр дросселя d01, чтобы скорость перемещения поршня стала равной v1 = 5 см/с?
22156. Определить расход масла через конический переливной клапан, диаметр которого d = 26 мм, если давление перед клапаном p1 = 12 МПа, давление на сливе p2 = 0, высота подъема клапана h = 0,5 мм, угол b = 45°, коэффициент расхода ц = 0,62, плотность масла р = 890 кг/м3 (рис. ).
22157. Определить диаметр отверстия в дне бака с квадратным основанием (а х а = 1 х 1 м), при котором вся жидкость, налитая в бак до уровня Н = 1,5 м, вытечет из него за 30 мин (рис. , а). Как изменится время опорожнения бака, если к отверстию присоединить вертикальную трубку длиной l = 0,5 м такого же диаметра? Коэффициент потерь на трение принять равным L = 0,025, коэффициент расхода отверстия ц = 0,62. При какой длине трубки время опорожнения бака Т1 = 15 мин?
22158. Нефть вытекает из цилиндрического бака диаметром D = 1,5 м через отверстие в дне диаметром d = 32 мм. Начальный напор H1 = 1,0 м (рис ). Определить время, зa которое из бака вытечет половина объема нефти. Как изменится время вытекания этого же объема жидкости, если к отверстию будет присоединена горизонтальная труба длиной l = 7,0 м такого же диаметра? Расстояние оси трубы от дна бака z = 0,2 м, кинематическая вязкость нефти v = 140 мм2/с. Потерями в местных сопротивлениях пренебречь.
22159. Из закрытого бака длиной L = 0,7 м, шириной В = 0,5 м и высотой Н = 0,4 м бензин (р = 700 кг/м3) вытекает в атмосферу через трубку диаметром d2 = 40 мм, суммарный коэффициент сопротивления которой c2 = 4. Воздух (рв = 1,23 кг/м3) поступает в верхнюю часть бака через трубку диаметром d1 = 10 мм, суммарный коэффициент сопротивления которой c1 = 5 (рис. ). Определить время опорожнения бака, если в начальный момент он был заполнен бензином доверху. Каким было бы время опорожнения такого же открытого бака?
22160. Цилиндрическая бочка радиусом R = 0,3 м и высотой H = 1 м заполнена бензином, давление на свободной поверхности которого равно атмосферному (рис. ). Определить время опорожнения бочки через отверстие диаметром d = 20 мм в боковой стенке при горизонтальном ее положении. Каким будет время опорожнения бочки через такое же отверстие в дне при вертикальном ее положении? Коэффициент расхода отверстия ц = 0,62.
22161. Вода в количестве Q = 0,55 л/с поступает в пустой цилиндрический бак, в дне которого имеется отверстие диаметром d = 16 мм (рис. , а). Площадь поперечного сечения бака S = 1 м2. Определить максимальный напор H0, который может установиться в баке, а также время, в течение которого напор воды станет равным 0,5H0. Построить график зависимости расхода воды через донное отверстие q от времени и найти расход, напор и объем воды, вытекшей из бака и накопившейся в нем через 1 ч. Коэффициент расхода принять равным ц = 0,62.
22162. По трубе диаметром d = 50 мм вода движется со скоростью v = 3 м/с. Оределить силу, c которой жидкость действует на колено (рис. ), если избыточное давление перед ним p1 = 10 кПа, а коэффициент сопротивления c = 1,3. Весом жидкости пренебречь.
22163. Определить осевую силу, приложенную к трубопроводу на участке постепенного сужения (D1 = 100 мм, D2 = 50 мм), если избыточное давление перед сужением p1 = 120 кПа, расход воды Q = 15 л/с, а коэффициент сопротивления сужающегося участка c = 0,4 (рис. ).
22164. В струю c расходом Q1 = 20 л/с и скоростью v1 = 25 м/с введена пластина, составляющая угол ф = 60° с осью струи (рис. ). Определить силу F воздействия струи на пластину и расходы воды Q2 и Q3, если угол отклонения второй части струи от первоначального направления b = 15°. Весом жидкости и трением струи о пластину пренебречь.
22165. Колесо радиусом r = 1,0 м c радиальными плоскими лопатками вращается под действием силы давления струи воды, вытекающей из конического насадка (d = 100 мм, ф = 0,95) под напором Н = 5 м (рис. ). Определить частоту вращения колеса и мощность на валу, если приложенный к нему момент М = 40 Н·м. Потерями мощности в процессе преобразования кинетической энергии жидкости в механическую энергию вращающегося колеса пренебречь.
22166. Сегнерово колесо (рис ) установки для мойки автомобилей снизу вращается в горизонтальной плоскости под действием реакций струй, вытекающих из сопел A2, B2, С2, оси которых перпендикулярны к радиальным трубкам и наклонены под углом b = 30° к плоскости вращения. Какое давление p0 необходимо создать на входе в сегнерово колесо, чтобы оно вращалось со скоростью n = 120 мин-1, если радиус колеса r2 = 300 мм, диаметр всех сопел d = 5 мм, коэффициент сопротивления сопла c = 0,25, момент сил трения М = 4 Н·м? Каким будет при этом суммарный расход через все сопла сегнерова колеса? Сопла А1, В1 и C1, оси которых вертикальны, удалены от оси вращения на расстояние r1 = 150 мм. Как изменится частота вращения колеса при уменьшении момента сил трения в четыре раза?
22167. В систему смазки двигателя внутреннего сгорания входит фильтр тонкой очистки масла — центрифуга, состоящая из цилиндра A, в который из масляной магистрали подводится масло (р = 890 кг/м3) под давлением р = 0,65 МПа, и полой оси Б с отверстиями, через которые очищенное масло отводится из центрифуги (рис. ). При вращении ротора А взвешенные механические примеси под действием сил инерции отбрасываются от оси вращения к периферии и осаждаются плотным слоем на внутренних стенках ротора. Очищенное масло стекает в поддон двигателя. Часть масла отводится через форсунки В, расположенные тангенциально. Возникающие при этом реактивные силы создают крутящий момент, за счет которого и вращается ротор центрифуги. Определить диаметр выходных отверстий форсунок, при котором частота вращения ротора n = 6000 мин-1, если момент сил трения, препятствующих вращению ротора, М = 0,2 Н·м, расстояние между форсунками 2R = 120 мм, а коэффициент сопротивления форсунки c = 0,5.
22168. Определить расход масла (р = 900 кг/м3, v = 20 мм2/с) через предохранительный клапан и силу R, действующую на запирающий элемент при перепаде давления dр = p1 - p2 = 6,7 МПа, если диаметр клапана d = 25 мм, угол при вершине конуса b = 45°, предварительное поджатие пружины х0 = 9 мм, жесткость пружины с = 350 Н/мм, коэффициент расхода клапана ц = 0,60 (рис. ). Как необходимо изменить диаметр клапана, чтобы при том же его относительном открытии (h/d = h1/d1) он пропускал расход масла (p1 = 870 кг/м3, v1 = 0,11 см2/с) Q1 = 0,7 л/с? Каким будет при этом перепад давления? Считать, что для обоих клапанов соблюдается условие подобия Re = Re1 = const. Силами трения и динамического давления пренебречь.
22169. Пропускная способность модели диафрагмы, предназначенной для измерения расхода масла, исследуется в лабораторных условиях на воде (p1 = 1000 кг/м3, v1 = 1 мм2/с). Диаметр трубы на модели D1 = 40 мм, диаметр отверстия диафрагмы d1 = 15 мм, масштаб модели 1 : 5 (рис. ). Каким должен быть расход воды в модели Q1 для соблюдения подобия (Re1 = Re2), если расход масла (p2 = 890 кг/м3, v2 = 10 мм2/с) Q2 = 50 л/с? Какими будут потери давления на диафрагме в натуре, если показание ртутного дифференциального манометра на модели h1 = 285 мм?
22170. При испытании на воде модели задвижки в трубе квадратного сечения (a1 x a1 = 100 x 100 мм) перепад давления при открытии h1 = 30 мм и расходе Q1 = 8 л/с составил dp1 = 6,4 кПа, а сила действия потока на задвижку R1 = 48 Н (рис. ). Определить перепад давления и силу действия потока на задвижку в натуре при расходе Q2 = 1,7 м3/с и при том же относительном открытии, если размер поперечного сечения трубы в натуре а2 = 1,0 м. Считать, что испытания выполнены в зоне турбулентной автомодельности.
22171. Вода протекает по трубе диаметром d1 = 25 мм со скоростью v1 = 50 см/с. Определить скорость движения воздуха в трубе диаметром d2 = 100 мм из условия, что оба потока подобны, если температура воды 20°С, а температура воздуха 50°С.
22172. Найти отношение кинематических вязкостей жидкостей в натуре и в модели при одновременном соблюдении вязкостного (Re1 = Re2) и гравитационного (Fr1 = Fr2) подобия потоков, если геометрический масштаб моделирования КL = 100.
22173. Определить давление объемного насоса, мощность которого N = 3,3 кВт, при частоте вращения n = 1440 мин-1, если его рабочий объем V0 = 12 см3, КПД — h = 0,8, объемный КПД — h0 = 0,9.
22174. Насос подает воду (р = 1000 кг/м3) по трубопроводу диаметром d = 150 мм на высоту h = 30 м (рис. ). Определить КПД насоса, если потребляемая им мощность N = 9 кВт, полный коэффициент сопротивления трубопровода (L l/d + Ec) = 30, а подача насоса Q = 72 м3/ч.
22175. При испытании насоса на воде измерены: вакуум на входе в насос Pвак = 20 кПа, избыточное давление на выходе из насоса Pман = 600 кПа, момент на валу М = 500 Н·м, частота вращения n = 1500 мин-1, расстояние по вертикали между точкой подключения вакуумметра и центром манометра dz = 0,7 м (рис. ), подача насоса Q = 10 л/с. Определить КПД насоса, если диаметры всасывающего и напорного трубопроводов равны dB = 100 мм, dH = 70 мм.
22176. Объемный насос, характеризующийся рабочим объемом V0 = 22 см3, объемным КПД — h0 = 0,91, полным КПД — h = 0,7 и потребляемой мощностью N = 5 кВт, подает рабочую жидкость в гидроцилиндр диаметром D = 0,1 м, развивающий на штоке усилие R = 50 кН (рис. ). С какой частотой вращается вал насоса, если потери давления в системе составляют 10 % давления в гидроцилиндре?
22177. Центробежный насос подает воду (р = 1000 кг/м3) с расходом Q = 50 л/с на высоту h = 22 м (высота всасывания hвс = 5 м). Коэффициенты гидравлического трения всасывающей и нагнетательной труб Lв = Lн = 0,03, суммарные коэффициенты местных сопротивлений для всасывающей и нагнетательной труб cв = 10, cн = 16, длины и диаметры обоих трубопроводов lв = 30 м, lн = 50 м, dB = 0,2 м, dH = 0,16 м. Рассчитать вакуум и напор, развиваемые насосом (рис. ).
22178. При работе гидроцилиндра (рис ) диаметром D = 200 мм расход рабочей жидкости Q = 0,2 л/с, давление в поршневой полости р = 10 МПа, противодавление в сливной (штоковой) полости рпр = 0,1 МПа. Определить полезную и потребляемую мощности гидроцилиндра, если механический КПД hм = 0,95, объемный h0 = 1, гидравлический hг = 1, диаметр штока d = 80 мм.
22179. Поршень гидроцилиндра диаметром D = 100 мм поднимается вверх со скоростью v = 2 см/с, преодолевая усилие R = 100 кН (рис. ). Определить подачу и давление насоса, а также полезную мощность гидроцилиндра, если механический и объемный КПД гидроцилиндра hм = 0,98, ho = 1, масса поршня со штоком m = 50 кг. Давлением жидкости в штоковой полости гидроцилиндра пренебречь.
22180. Гидромотор развивает крутящий момент М = 100 Н·м при частоте вращения n = 1800 мин-1. Определить расход, давление и мощность потока жидкости на входе в гидромотор, если его рабочий объем V0 = 50 см3, механический КПД hм = 0,96, объемный КПД ho = 0,95, а давление жидкости на сливе p2 = 80 кПа.
22181. Определить КПД гидромотора, если давление жидкости на входе p1 = 15 МПа, расход Q = 1,5 л/с, частота вращения вала n = 20 c-1, крутящий момент М = 126 Н·м, давление на сливе p2 = 0,05 МПа, рабочий объем гидромотора V0 = 70 см3.
22182. Определить давление центробежного насоса системы охлаждения двигателя, при котором его подача Q = 12 л/с, если диаметр рабочего колеса D2 = 180 мм, частота вращения n = 3200 мин-1, ширина канала рабочего колеса на выходе bz = 10 мм, средний диаметр окружности, на которой расположены входные кромки лопастей, D1 = 60 мм, количество лопастей z = 8, их толщина d = 4 мм, выходной угол лопастей b2 = 25° (рис. ). Объемный КПД насоса ho = 0,9, гидравлический — hг = 0,85. Считать, что поток воды подводится к лопастям радиально (а1 = 90°).
22183. Рабочее колесо центробежного насоса, вращающееся с частотой n = 1450 мин-1, имеет следующие размеры (рис. ): диаметр внешней окружности D2 = 150 мм, средний диаметр окружности, на которой расположены входные кромки лопастей, D1 = 50 мм, ширина канала рабочего колеса на входе b1 = 15 мм, на выходе — b2 = 12 мм, входной угол лопастей b1 = 60°, выходной угол b2 = 20°. Количество лопастей z = 6, их толщина d = 4 мм, объемный КПД насоса ho = 0,95, гидравлический — hг = 0,90, коэффициент влияния числа лопастей kz = 0,78. При какой подаче абсолютная скорость жидкости на входе в рабочее колесо будет направлена по радиусу? Каким будет при этом напор насоса? Считать, что скорость относительного движения направлена по касательной к лопасти.
22184. Диаметр рабочего колеса центробежного насоса К90/20 равен D = 148 мм, частота воащения n = 2900 мин-1. Определить диаметр D1 рабочего колеса нового насоса, подобного заданному, создающего при оптимальном режиме напор H1 = 7,5 м и подачу Q1 = 18 л/с. Рассчитать рабочую характеристику нового насоса.
22185. Характеристика центробежного насоса К20/18 представлена данными: ####. При какой обточке рабочего колеса насос будет создавать напор Н, = 15,4 м при подаче Q, = 5 л/с.
22186. Центробежный насос поднимает воду на высоту hг = 6 м по трубопроводу длиной l = 700 м и диаметром d = 150 мм (рис. ). Коэффициент гидравлического трения L = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений Ec = 12. Характеристика насоса при n = 1000 мин-1 приведена в табл. 10.3. Требуется определить: 1) подачу, напор и мощность, потребляемую насосом; 2) подачу воды в трубопровод при параллельном включении двух одинаковых насосов; 3) подачу воды в трубопровод при последовательном включении двух одинаковых насосов; 4) как изменится подача и напор насоса при уменьшении частоты вращения до n2 = 900 мин-1.
22187. Центробежный насос поднимает воду на высоту hг = 6 м по трубам l1 = 20 м, d1 = 0,2 м (L1 = 0,02) и l2 = 100 м, d2 = 0,15 м (L2 = 0,025) (рис. ). Определить подачу насоса при n1 = 900 мин-1. Сравнить величины мощности, потребляемой насосом при уменьшении его подачи на 25 % дросселированием задвижкой или изменением частоты вращения, если p1 = p2 = рa. Характеристика насоса при n1 = 900 мин-1 дана в табл. 10.4. Местные сопротивления учтены эквивалентными длинами, включенными в заданные длины труб.
22188. Центробежный насос (рис. ) перекачивает воду на высоту hг = 11 м по трубопроводам l1 = 10 м, d1 = 100 мм (L1 = 0,025; Ec = 2) и l2 = 30 м, d2 = 75 мм (L2 = 0,027; Ec2 = 12). Определить подачу, напор и потребляемую мощность при n1 = 1600 мин-1. При какой частоте вращения n2 его подача увеличится на 50 %? Характеристика насоса при n = 1600 мин-1 дана в табл. 10.5.
22189. Подобрать насос для подачи воды (р = 1000 кг/м3, v = 0,01 см2/с) с расходом Q = 17,5 л/с на высоту h = 6 м, если длина всасывающего трубопровода lв = 12 м, длина нагнетательного трубопровода lн = 400 м. Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающей линии Ecв = 8, на нагнетательной Ecн = 47, шероховатость труб d = 0,2 мм.
22190. Два центробежных насоса К20/30 работают параллельно и подают жидкость на высоту hг = 15 м по трубопроводу длиной l = 150 м и диаметром d = 100 мм. Определить расход подаваемой жидкости, если коэффициент потерь на трение трубопровода L = 0,035, а суммарный коэффициент местных сопротивлений Ec = 28. Как изменится расход жидкости при уменьшении частоты вращения одного из насосов на 10 %?