4 РІВНОМІРНИЙ РУХ РІДИНИ В ТРУБАХ, ГІДРАВЛІЧНИЙ

ОПІР І РОЗПОДІЛ ШВИДКОСТЕЙ ПО ПЕРЕРІЗУ ПОТОКУ

4.6 Завдання на СРС

           4.6.1. По трубі діаметром d транспортується вода. В двох точках живого перерізу трубопровода заміряні швидкості: u на відстані від стінки у і  на вісі труби. Знайти втрати напору на тертя на 10 м довжини трубопровода.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мм	600	560	540	520	480	570	560	530	550	590
у, м	0,18	0,12	0,13	0,14	0,15	0,11	0,125	0,135	0,15	0,16
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
umax, м/с	3,25	3,6	3,5	3,4	3,3	3,2	3,1	3,0	2,9	2,8
u, м/с	2,75	3,16	3,14	3,10	3,05	2,8	2,7	2,6	2,3	2,2

           4.6.2. Димові гази з температурою t рухаються в каналі прямокутного перерізу розміром а?а зі швидкістю V. Фізичні властивості димових газів визначити при В = 760 мм.рт.ст.; Визначити масову G і об’ємну Q витрату димових газів, число Re. Як зміниться G, Q і Re, якщо розмір а зменшиться на b %.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
а, мм	245	100	120	140	160	150	180	170	230	260
V, м/с	1,5	3,0	2,9	3,1	3,2	2,8	2,7	2,6	2,5	2,0
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t, °С	1000	100	200	300	400	500	600	700	800	900
b, %	48	20	25	30	23	27	29	31	33	51

                       
           4.6.3. В трубі з товщиною стінки і зовнішнім діаметром рухається вода, температура якої t. Масова витрата води G. Надлишковий тиск в трубі Р. Барометричний тиск В. Визначити швидкість води в трубі, режим руху, абсолютний тиск, об’ємну витрату води.

Передостання цифра шифру	, мм	dст, мм	G, кг/год	Остання цифра шифру	t, °С	Р	В, мм.рт.ст
0	101,3	2,0	14000	0	45	0,025 МПа	743
1	17,0	2,5	3600	1	10	0,1 бар	745
2	21,3	2,5	3700	2	20	0,05 бар	748
3	26,8	2,8	4100	3	30	0,15 бар	746
4	33,5	2,8	5400	4	40	120 мм.рт.ст.	738
5	42,3	3,0	6200	5	50	140 мм.рт.ст.	739
6	48,0	3,0	6800	6	60	160 мм.рт.ст.	741
7	60,0	3,2	7400	7	70	0,02 МПа	742
8	75,5	3,5	9600	8	65	0,016 МПа	740
9	88,5	3,5	12000	9	55	0,018 МПа	741

            4.6.4. Трансформаторне масло з температурою t рухається в трубі з внутрішнім діаметром d. Швидкість масла в трубі V. Абсолютний тиск в трубі . Барометричний тиск В. Визначити масову і об’ємну витрату масла в трубі, режим руху, надлишковий тиск в трубі в Па, кПа, МПа, бар, мм.рт.ст.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t, °С	100	10	20	30	40	50	60	70	80	90
Рабс, МПа	0,147	0,16	0,17	0,14	0,15	0,18	0,136	0,145	0,13	0,134
В, мм.рт.ст	743	745	744	743	742	741	740	741	739	738
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мм	54	20	23	25	33	37	40	45	48	51
V, м/с	0,61	0,3	0,35	0,40	0,32	0,38	0,42	0,46	0,49	0,53

           4.6.5. Сухе повітря з температурою t рухається в круглій трубі внутрішнім діаметром D. Швидкість повітря V. Абсолютний тиск в трубі 760 мм.рт.ст. Визначити масову і об’ємну витрату повітря, режим руху. Абсолютний тиск в трубі записати в Па, кПа, МПа, бар.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
D, мм	280	100	150	200	250	300	350	400	450	260
t, °С	600	300	200	180	160	140	120	100	400	500
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
V, м/с	8,3	4,0	4,6	4,3	4,1	5,2	5,7	6,1	7,6	8,0

           4.6.6. У круглій гладкій трубі діаметром d рухається рідина зі швидкістю V. Температура рідини t. Визначити: 1) режим течії; 2) коефіцієнт тертя по довжині труби; 3) дотичне напруження на стінці труби та динамічну швидкість; 4) товщину ламінарного підшару; 5) товщину перехідного шару; 6) товщину пристіночної області; 7)гідравлічний нахил; 8) масову витрату.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Рідина	В	ПВ	В	ПВ	В	ПВ	В	ПВ	В	ПВ
t, °С	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мм	50	80	100	125	150	200	250	300	350	400
V, м/с	2,0	2,2	2,4	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0	2,1	2,3

           4.6.7. Визначити втрати тиску на тертя по довжині у сталевій трубі круглого перерізу і квадратного перерізу при рівних довжині, площі живого перерізу труб і швидкості руху води. Довжина труби l, площі живого перерізуw, середня швидкість руху води V, температура води t.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
l, м	110	120	130	140	150	160	170	180	190	200
w, м2	0,032	0,034	0,036	0,038	0,040	0,042	0,044	0,046	0,048	0,05
V, м/с	5,2	5,4	5,6	5,8	6,0	6,2	6,4	6,6	6,8	7,0
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
t, °С	5	15	20	25	30	35	40	45	50	55

           4.6.8. По горизонтальному сталевому трубопроводі (ВТ – вид труби, СТ – стан туби) довжиною l подається вода, втрата води Q , втрати тиску . Температура води, що подається t . Визначити діаметр d  труби. 

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
ВТ	БСТ	БСТ	СТЗ	СТЗ	СТЗ	СТЗ	БСТ	БСТ	СТЗ	СТЗ
СТ	НЧ	Е	НЧ	С	ПЗ	ДЗ	НЧ	Е	ПЗ	ДЗ
t, °С	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
l, м	900	920	940	960	980	1020	1040	1060	1080	1100
Q, м3/c	0,019	0,021	0,022	0,024	0,026	0,028	0,023	0,025	0,018	0,027
DPl·10-5, Па	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,25	2,35	2,45

                                              
Вид труби: БСТ – безшовні сталеві труби; СТЗ – сталеві зварні труби; НЧ – нові чисті; С – старі заіржавлені; Е – після декількох років експлуатації; ПЗ – помірно заіржавлені; ДЗ – дуже заіржавлені.

           4.6.9. У водопровідній трубі ( стан труби – СТ) діаметром  d рухається вода, температура якої  t . Швидкість на вісі труби umax. Заміри проведені трубкою Піто – Прандтля . Визначити об’ємну і масову витрати води.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
СТ	НЧ	C	ПЗ	ДЗ	НЧ	С	ПЗ	ДЗ	НЧ	С
t, °С	25	20	15	10	5	10	15	20	25	30
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
d, мм	280	310	320	322	330	314	290	296	286	316
umax, м/с	4,0	4,2	4,4	4,5	4,6	4,7	4,8	4,25	4,3	3,9

СТ – стан туби; НЧ – нові чисті; С – старі заіржавлені; ПЗ – помірно заіржавлені; ДЗ – дуже заіржавлені.

           4.6.10. Вода рухається в трубі прямокутного поперечного перерізу з відношенням сторін а/b і в круглій трубі при тій же площі поперечного перерізу w. Визначити витрату води, якщо втрати тиску в цих трубах однакові і дорівнюють , а довжина кожної труби L. Температура води t.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
w·104, м2	2,1	2,2	2,3	2,4	2,5	2,6	2,7	2,8	2,9	3,0
L, м	21	20	19	18	17	16	15	14	13	12
DРl, Па	190	210	185	240	260	230	145	138	132	110
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
а/b	0,25	0,20	0,15	0,18	0,22	0,24	0,26	0,17	0,16	0,14
t, °C	55	50	45	40	35	30	25	20	15	10

         4.6.11. В круглій трубі  з діаметром  d  витрата води G. Температура води t. Матеріал труби – МТ. Стан труби – СТ. Визначити втрати напору та тиску на тертя в трубі довжиною L. Визначити перепад тиску на цій же ділянці для двох випадків: 1) труба горизонтальна; 2) труба вертикальна – рух рідини зверху вниз.

Остання цифра шифру	d, мм	G	t, °С	Передостання цифра шифру	МТ	СТ	L, м
0	50	3,1	10	0	сталь (c)	безшовні, нові, чисті (нч)	11
1	80	4,6	20	1	кольоровий метал (км)	нові,чисті (нч)	12
2	100	10,5	30	2	скло (ск)	нові, чисті (нч)	13
3	125	14,8	40	3	чавун (ч)	нові	14
4	150	28	50	4	с	зварні (нч)	15
5	50	2,7	60	5	км	нч	16
6	80	5,4	70	6	ск	нч	17
7	100	14,1	80	7	ч	дуже старі	18
8	125	17,2	90	8	с	зварні, старі, іржаві	19
9	150	31	100	9	км	нч	20

           4.6.12. Труба з матеріалу М має трикутний переріз – рівносторонній трикутник. Площа живого перерізу w, довжина труби L , витрата води Q, температура води t. Визначити втрати тиску на тертя.

Остання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Q, м3/с	0,29	0,43	0,32	0,38	0,47	0,42	0,36	0,48	0,62	0,043
L, м	190	180	210	220	215	185	192	207	202	187
w, м2	0,04	0,05	0,06	0,042	0,053	0,066	0,038	0,052	0,064	0,047
Передостання цифра шифру	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Матеріал, стан труби	С,Н	С,С	О,Н	О,Е	С,Н	С,С	О,Н	О,Е	С,Н	С,С
t, °С	45	40	35	30	25	20	15	10	5	30

              Примітка: С,Н – сталева нова; С,С – сталева стара; О,Н – оцинкована нова;    О,Е – оцинкована, після декількох років експлуатації.

           4.6.13. По круглій трубі ( матеріал і вид труби – МВТ стан труби –  СТ) діаметром d  і довжиною l подається трансформаторне масло  (ТМ). Втрати на тертя по довжині труби . Як зміниться витрата трансформаторного масла, якщо його температура зросте від t1 до t2.

Остання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 МВТ ТКМ БСТ БСТ ТКМ БСТ БСТ ТКМ БСТ БСТ БСТ СТ Н Н С Н Н С Н Н С Н t1, °С 10 15 20 25 30 40 50 60 35 45 t2, °С 90 80 70 60 50 10 110 90 75 120 Передостання цифра шифру 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 d , мм 15 20 25 18 22 27 30 32 28 24 l, м 90 110 120 80 70 115 95 87 97 126 DPl·10-5, Па 2,0 2,5 2,7 1,9 1,8 2,1 1,95 1,86 1,92 1,7

           МВТ:БСТ – безшовні сталеві труби; ТКМ – тягнуті із кольорових металів;      Н – нові; С – старі.

           4.6.14. В трубопровід із матеріалу Мт діаметром d і довжиною l подається стисле повітря під тиском надлишковим Р1. Барометричний тиск B. Температура повітря t=20оС. Швидкість на початку трубопровода V1. Визначити масову витрату повітря М і тиск в кінці трубопровода Р2. Кінематична в’язкість повітря

Остання цифра шифру	Мт	d, мм	l, м	Р1, ат	Передостання цифра шифру	B, мм. рт. ст	V1, м/с
1	Скл	50	40	8	1	1,025	160
2	БСтН	80	110	7,9	2	1,022	170
3	БСтЕ	90	120	7,8	3	1,021	180
4	Ст3Н2	110	130	8,1	4	1,019	190
5	Ст3П3р	120	140	8,2	5	1,027	200
6	Ст3С3р	140	150	7,85	6	1,020	210
7	Скл	40	50	7,95	7	1,018	220
8	БСтЕ		105	8,15	8	1,017	280
9	Ст3П3р		115	8,23	9	1,024	240
0	Ст3С3р		125	7,76	0	1,026	250

              Матеріал Мт: Скл – скло, БСтН – безшовні сталеві нові труби, декілька років експлуатації; Ст3Н2 – сталеві зварні, нові чисті труби; Ст3П3 – сталеві зварні, помірно заржавілі; Ст3С3р – сталеві зварні, старі, заржавілі.