Сколько воды проходит через трубу a76. Как рассчитать расход воды по диаметру трубы – теория и практика. Пропускная способность трубы

Потребление воды в водотоке – объем жидкости, проходящей через поперечное сечение. Расходная единица — м3/с.

Вычисление потребляемой воды должно осуществляться еще на этапе планирования водопровода, поскольку от этого зависят главные параметры водоводов.

Расход воды в трубопроводе: факторы

Для того, чтобы самостоятельно выполнить вычисление расхода воды в трубопроводе, необходимо знать те факторы, которые обеспечивают проходимость воды в трубопроводе.

Главные из них — это степень давления в водоводе и диаметр сечения трубы. Но, зная лишь эти величины, не получится с точностью вычислить расход воды, поскольку он зависит также от таких показателей, как:

1. Длина трубы. С этим все понятно: чем больше ее длина, тем выше степень трения воды о ее стенки, поэтому поток жидкости замедляется.
2. Материал стенок труб также немаловажный фактор, от которого зависит скорость потока. Так, гладкие стенки трубы из полипропилена дают наименьшее сопротивление, нежели сталь.
3. Диаметр трубопровода – чем он меньше, тем выше будет сопротивление стенок движению жидкости. Чем уже диаметр, тем более невыгодным является соответствие площади наружной поверхности внутреннему объему.
4. Срок эксплуатации водопровода. Мы знаем, что с годами подвергаются воздействию коррозии, а на чугунных образуются известковые отложения. Сила трения о стенки такой трубы будет существенно выше. К примеру, сопротивление поверхности ржавой трубы выше новой из стали в 200 раз./li>
5. Изменение диаметра на разных участках водовода, повороты, запорные фитинги или арматура значительно снижают скорость водного потока.

Какие величины используются для расчета расхода воды?

В формулах используются следующие величины:

• Q – суммарное (годовое) потребление воды на одного человека.
• N – число жильцов дома.
• Q – суточная величина расхода.
• K — коэффициент неравномерности потребления, равный 1,1-1,3 (СНиП 2.04.02-84).
• D – диаметр трубы.
• V – скорость течения воды.

Формула расчета потребления воды

Итак, зная величины, мы получаем следующую формулу потребления воды:

1. Для суточного расчета – Q=Q×N/100
2. Для часового расчета – q=Q×K/24.
3. Расчет по диаметру — q= ×d2/4 ×V.

Пример расчета расхода воды для бытового потребителя

В доме установлены: унитаз, умывальник, ванна, кухонная мойка.

1. По приложению А принимаем расход за секунду:
   • Унитаз — 0,1 л/сек.
   • Умывальник со смесителем — 0,12 л/сек.
   • Ванна — 0,25 л/сек.
   • Кухонная мойка — 0,12 л/сек.
2. Сумма потребляемой от всех точек подачи воды составит:
   • 0,1+0,12+0,25+0,12 = 0,59 л/сек
3. По суммарному расходу (приложение Б) 0,59 л/сек соответствует расчетный расход 0,4 л/сек.

Можно перевести в м.куб/час, умножив его на 3,6. Таким образом получается: 0,4 х 3,6 = 1,44 м.куб/час

Порядок расчета расхода воды

Весь порядок расчета указан в своде правил 30. 13330. 2012 СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация» актуализированной редакции.

Если вы планируете начать строительство дома, перепланировку квартиры или установку водопроводных конструкций, то информация о том, как рассчитать расход воды будет как нельзя кстати.. Расчет расхода воды поможет не только определить необходимый объем воды для конкретного помещения, но и позволит своевременно выявить снижение давления в трубопроводе. К тому же, благодаря нехитрым формулам все это можно сделать самостоятельно, не прибегая к помощи специалистов.

Метод расчета таблицы Шевелева теоретическая гидравлика СНиП 2.04.02-84

Исходные данные

Материал трубопровода: Новые стальные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием Новые чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием Неновые стальные и чугунные без внутреннего защитного покрытия или с битумным защитным покрытием Асбестоцементные Железобетонные виброгидропрессованные Железобетонные центрифугированные Стальные и чугунные с внутр. пластмассовым или полимерцементным покр., нанесенным методом центрифугирования Стальные и чугунные, с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом набрызга Стальные и чугунные, с внутренним цементно-песчаным покрытием, нанесенным методом центрифугирования Из полимерных материалов (пластмассовые) Стеклянные

Расчетный расход

Л/с м3/час

Наружный диаметр мм

Толщина стенки мм

Длина трубопровода м

Средняя температура воды °C

Экв. шероховатость внутр. поверхностей труб: Сильно заржавленные или с большими отложениями Стальная или чугунная старая заржавевшая Стальная оцинк. после нескольких лет Стальная после нескольких лет Чугунная новая Стальная оцинкованная новая Стальная сварная новая Стальная бесшовная новая Тянутые из латуни, свинца, меди Стеклянные

Сумма к-тов местных сопротивлений

Расчёт

Зависимость потери давления от диаметра трубы

В вашем броузере не работает html5
При расчете системы водоснабжения или отопления вы сталкиваетесь с задачей подбора диаметра трубопровода. Для решения такой задачи нужно сделать гидравлический расчет вашей системы, а для еще более простого решения – можно воспользоваться гидравлическим расчетом онлайн , что мы сейчас и сделаем.
Порядок работы:
1. Выберите подходящий метод расчета (расчет по таблицам Шевелева, теоретическая гидравлика или по СНиП 2.04.02-84)
2. Выберите материал трубопроводов
3. Задайте расчетный расход воды в трубопроводе
4. Задайте наружный диаметр и толщину стенки трубопровода
5. Задайте длину трубопровода
6. Задайте среднюю температуру воды
Результатом расчета будет график и приведенные ниже значения гидравлического расчета.
График состоит из двух значений (1 – потери напора воды, 2 – скорость воды). Оптимальные значения диаметра трубы будут написаны зеленым под графиком.

Т.е. вы должны задать диаметр так, чтобы точка на графике была строго над вашими зелеными значениями диаметра трубопровода, потому что только при таких значениях скорость воды и потери напора будут оптимальные.

Потери давления в трубопроводе показывают потерю давления на заданном участке трубопровода. Чем выше потери, тем больше придется совершить работы, чтобы доставить воду в нужное место.
Характеристика гидравлического сопротивления показывает, насколько эффективно подобран диаметр трубы в зависимости от потерь давления.
Для справки:
— если Вам необходимо узнать скорость жидкости/воздуха/газа в трубопроводе различного сечения – воспользуйтесь

Параметры расхода воды:

1. Величина диаметра трубы, которая также определяет дальнейшую пропускную способность.
2. Величину стенок труб, которая после определит внутренне давление в системе.

Единственное, что не влияет на расход – это длина коммуникаций.

Если диметр известен, расчет можно провести по таким данным:

1. Конструкционный материал для трубостроительства.
2. Технология, влияющая на процесс сборки трубопровода.

Характеристики влияют на давление внутри систему водоснабжение и определяют расход воды.

Если вы ищете ответ на вопрос, как определить расход воды, то вы должны усвоить две формулы расчета, определяющие параметры использования.

1. Формула для расчета на сутки — Q=ΣQ×N/100. Где ΣQ – годовое суточное использование воды на 1 жителя, а N – количество жителей в здании.
2. Формула для расчета на час — q=Q×K/24. Где Q – суточный расчет, а К – соотношение по СНиПу неравномерное потребление (1.1-1.3).

Эти нехитрые расчеты смогут помочь определить расход, который покажет нужды и потребности данного дома. Есть таблицы, которыми можно воспользоваться в обсчете жидкости.

Справочные данные в расчете воды

При использовании таблиц вам следует просчитать все краны, ванные и водонагреватели в доме. Таблица СНиП 2.04.02-84.

Стандартные нормы потребления:

• 60 литров – 1 человек.
• 160 литров – на 1 человека, если в доме обустроен более хороший водопровод.
• 230 литров – на 1 человека, в доме, где установлен качественный водопровод и ванная.
• 350 литров – на 1 человек с водопроводом, встроенной техникой, ванной, туалетом.

Зачем рассчитывать воду по СНиПу?

Как определить расход воды на каждый день – не самая востребованная информация среди обычных жителей дома, но специалистам по установке трубопроводов эта информация требуется еще меньше. И по большей мере им требуется знать каков диаметр соединения, и какое давление в системе оно поддерживает.

Но чтоб определить эти показатели необходимо знать, сколько необходимо воды в трубопроводе.

Формула, помогающая определить диаметр трубы и скорость течения жидкости:

Стандартная скорость жидкость в системе без напора составляет 0,7 м/с и 1,9 м/с. А скорость от внешнего источника, например бойлера, определяют по паспорту источника. При знании диаметра определяется скорость потока в коммуникациях.

Расчет потери напора воды

Потерю расхода воды вычисляют с учетом падения давления по одной формуле:

В формуле L – обозначает длин соединения, а λ – потери трения, ρ – ковкость.

Показатель трения меняется от таких значений:

• уровень шероховатости покрытия;
• препятствие в аппаратуре на запорных местах;
• скорость течения жидкости;
• протяженность трубопровода.

Простота расчета

Зная потери давления, скорость жидкости в трубах и объем необходимой воды, как определить расход воды и величины трубопровода становится намного понятнее. Но для того чтоб избавится от долгих расчетов, можно воспользоваться особой таблицей.

Где D – диаметр трубы, q – потребительский расход воды, а V – скорость воды, і – курс. Для определения значений их необходимо найти в таблице и соединить по прямой линии. Также определяют расход и диаметр, при этом учитывая наклон и скорость. Следовательно, самым простым способом расчета является использование таблиц и графика.

Система водоснабжения — это совокупность трубопроводов и устройств, которые обеспечивают бесперебойную подачу воды к различным санитарно-техническим приборам и другим устройствам, для работы которых она требуется. В свою очередь расчет водоснабжения — это комплекс мероприятий, в результате которого изначально определяется максимальный секундный, часовой и суточный расход воды. Причем, рассчитывается не только общий расход жидкости, но и расход холодной и горячей воды в отдельности. Остальные же параметры, описанные в СНиП 2.04.01-85* «Внутренний водопровод и канализация зданий» , а также диаметр трубопровода, находятся уже в зависимости от показателей расхода воды. Например, одним из таких параметров является диаметр условного прохода счетчика.

В настоящей статье представлен пример расчета водоснабжения на внутренний водопровод для частного 2-х этажного дома. В результате данного расчета найдены общий секундный расход воды и диаметры трубопроводов для сантехприборов, расположенных в ванной комнате, в туалете и на кухне. Также здесь определено минимальное сечение для входной трубы в дом. То есть имеется в виду труба, которая берет свое начало у источника водоснабжения и заканчивается в месте разветвления ее по потребителям.

Что касается других параметров, приведенных в упомянутом нормативном документе, то практика показывает, что их рассчитывать для частного дома не обязательно.

Пример расчета водоснабжения

Исходные данные

Количество проживающих людей в доме — 4 человека.

В доме имеются следующие санитарно-технические приборы.

Ванная комната:

Ванная со смесителем — 1 шт.

Сан. узел:

Унитаз со смывным бачком — 1 шт.

Кухня:

Умывальник со смесителем — 1 шт.

Расчет

Формула максимального секундного расхода воды:

q с = 5·q 0 tot ·α, л/с,

Где: q 0 tot — общий расход жидкости, одного потребляемого прибора, определяемый согласно п. 3.2 . Принимаем по прил. 2 для ванной комнаты — 0,25 л/с, сан. узла — 0,1 л/с, кухни — 0,12 л/с.

α — коэффициент, определяемый согласно прил. 4 в зависимости от вероятности Р и количества сантехприборов N.

Определение вероятности действия санитарно-технических приборов:

P = (U·q hr,u tot) / (q 0 tot ·N·3600) = (4·10,5) / (0,25·3·3600) = 0,0155 ,

Где: U = 4 чел. — количество водопотребителей.

q hr,u tot = 10,5 л — общая норма расхода воды в литрах, потребителем в час наибольшего водопотребления. Принимаем согласно прил. 3 для жилого дома квартирного типа с водопроводом, канализацией и ваннами с газовыми водонагревателями.

N = 3 шт. — количество сантехприборов.

Определение расхода воды для ванной комнаты:

α = 0,2035 — принимаем по табл. 2 прил. 4 в зависимости от NP = 1·0,0155 = 0,0155.

q с = 5·0,25·0,2035 = 0,254 л/с.

Определение расхода воды для сан. узла:

α = 0,2035 — ровно столько же, что и в предыдущем случае, так как количество приборов одинаково.

q с = 5·0,1·0,2035 = 0,102 л/с.

Определение расхода воды для кухни:

α = 0,2035 — как и в предыдущем случае.

q с = 5·0,12·0,2035 = 0,122 л/с.

Определение общего расхода воды на частный дом:

α = 0,267 — так как NP = 3·0,0155 = 0,0465.

q с = 5·0,25·0,267 = 0,334 л/с.

Формула определения диаметра водопровода на расчетном участке:

d = √((4·q с)/(π·V)) м,

Где: d — внутренний диаметр трубопровода на рассчитываемом участке, м.

V — скорость потока воды, м/с. Принимаем равной 2,5 м/с согласно п. 7.6 , в котором сказано, что скорость жидкости во внутреннем водопроводе не может превышать 3 м/с.

q c — расход жидкости на участке, м 3 /с.

Определение внутреннего сечения трубы для ванной комнаты:

d = √((4·0,000254)/(3,14·2,5)) = 0,0114 м = 11,4 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для сан. узла :

d = √((4·0,000102)/(3,14·2,5)) = 0,0072 м = 7,2 мм.

Определение внутреннего сечения трубы для кухни:

d = √((4·0,000122)/(3,14·2,5)) = 0,0079 м = 7,9 мм.

Определение внутреннего сечения входной трубы в дом:

d = √((4·0,000334)/(3,14·2,5)) = 0,0131 м = 13,1 мм.

Вывод: для снабжения водой ванну со смесителем требуется труба с внутренним диаметром не менее 11,4 мм, унитаза в сан. узле — 7,2 мм, умывальника на кухне — 7,9 мм. Что касается входного диаметра водопровода в дом (для снабжения 3-х приборов), то он должен составлять не менее 13,1 мм.

Прокладка трубопровода – дело не очень сложное, но достаточно хлопотное. Одной из самых сложных проблем при этом является расчет пропускной способности трубы, которая напрямую влияет на эффективность и работоспособность конструкции. В данной статье речь пойдет о том, как рассчитывается пропускная способность трубы.

Пропускная способность – это один из важнейших показателей любой трубы. Несмотря на это, в маркировке трубы этот показатель указывается редко, да и смысла в этом немного, ведь пропускная способность зависит не только от габаритов изделия, но и от конструкции трубопровода. Именно поэтому данный показатель приходится рассчитывать самостоятельно.

Способы расчета пропускной способности трубопровода

1. Внешний диаметр . Данный показатель выражается в расстоянии от одной стороны наружной стенки до другой стороны. В расчетах этот параметр имеет обозначение Дн. Внешний диаметр труб всегда отображается в маркировке.
2. Диаметр условного прохода . Это значение определяется как диаметр внутреннего сечения, который округляется до целых чисел. При расчете величина условного прохода отображается как Ду.

Расчет проходимости трубы может осуществляться по одному из методов, выбирать который необходимо в зависимости от конкретных условий прокладки трубопровода:

1. Физические расчеты . В данном случае используется формула пропускной способности трубы, позволяющая учесть каждый показатель конструкции. На выборе формулы влияет тип и назначение трубопровода – например, для канализационных систем есть свой набор формул, как и для остальных видов конструкций.
2. Табличные расчеты . Подобрать оптимальную величину проходимости можно при помощи таблицы с примерными значениями, которая чаще всего используется для обустройства разводки в квартире. Значения, указанные в таблице, довольно размыты, но это не мешает использовать их в расчетах. Единственный недостаток табличного метода заключается в том, что в нем рассчитывается пропускная способность трубы в зависимости от диаметра, но не учитываются изменения последнего вследствие отложений, поэтому для магистралей, подверженных возникновению наростов, такой расчет будет не лучшим выбором. Чтобы получить точные результаты, можно воспользоваться таблицей Шевелева, учитывающей практически все факторы, воздействующие на трубы. Такая таблица отлично подходит для монтажа магистралей на отдельных земельных участках.
3. Расчет при помощи программ . Многие фирмы, специализирующиеся на прокладке трубопроводов, используют в своей деятельности компьютерные программы, позволяющие точно рассчитать не только пропускную способность труб, но и массу других показателей. Для самостоятельных расчетов можно воспользоваться онлайн-калькуляторами, которые, хоть и имеют несколько большую погрешность, доступны в бесплатном режиме. Хорошим вариантом большой условно-бесплатной программы является «TAScope», а на отечественном пространстве самой популярной является «Гидросистема», которая учитывает еще и нюансы монтажа трубопроводов в зависимости от региона.

Расчет пропускной способности газопроводов

Проектирование газопровода требует достаточно высокой точности – газ имеет очень большой коэффициент сжатия, из-за которого возможны утечки даже через микротрещины, не говоря уже о серьезных разрывах. Именно поэтому правильный расчет пропускной способности трубы, по которой будет транспортироваться газ, очень важен.

Если речь идет о транспортировке газа, то пропускная способность трубопроводов в зависимости от диаметра будет рассчитываться по следующей формуле:

Где р – величина рабочего давления в трубопроводе, к которой прибавляется 0,10 МПа;

Ду – величина условного прохода трубы.

Указанная выше формула расчета пропускной способности трубы по диаметру позволяет создать систему, которая будет работать в бытовых условиях.

В промышленном строительстве и при выполнении профессиональных расчетов применяется формула иного вида:

• Qmax = 196,386 Ду2 * p/z*T,

Где z – коэффициент сжатия транспортируемой среды;

Т – температура транспортируемого газа (К).

Чтобы избежать проблем, профессионалам приходится учитывать при расчете трубопровода еще и климатические условия в том регионе, где он будет проходить. Если наружный диаметр трубы окажется меньше, чем давление газа в системе, то трубопровод с очень большой вероятностью будет поврежден в процессе эксплуатации, в результате чего произойдет потеря транспортируемого вещества и повысится риск взрыва на ослабленном отрезке трубы.

При большой необходимости можно определить проходимость газовой трубы с помощью таблицы, в которой описана взаимозависимость между наиболее распространенными диаметрами труб и рабочим уровнем давления в них. По большому счету, у таблиц есть тот же недостаток, который имеет рассчитанная по диаметру пропускная способность трубопровода, а именно – невозможность учесть воздействие внешних факторов.

Расчет пропускной способности канализационных труб

При проектировании канализационной системы нужно в обязательном порядке рассчитывать пропускную способность трубопровода, которая напрямую зависит от его вида (канализационные системы бывают напорными и безнапорными). Для осуществления расчетов используются гидравлические законы. Сами расчеты могут проводиться как при помощи формул, так и посредством соответствующих таблиц.

Для гидравлического расчета канализационной системы требуются следующие показатели:

• Диаметр труб – Ду;
• Средняя скорость движения веществ – v;
• Величина гидравлического уклона – I;
• Степень наполнения – h/Ду.

Как правило, при проведении расчетов вычисляются только два последних параметра – остальные после этого можно будет определить без особых проблем. Величина гидравлического уклона обычно равна уклону земли, который обеспечит движение стоков со скоростью, необходимой для самоочищения системы.

Скорость и предельный уровень наполнения бытовой канализации определяются по таблице, которую можно выписать так:

1. 150-250 мм — h/Ду составляет 0,6, а скорость – 0,7 м/с.
2. Диаметр 300-400 мм — h/Ду составляет 0,7, скорость – 0,8 м/с.
3. Диаметр 450-500 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 0,9 м/с.
4. Диаметр 600-800 мм — h/Ду составляет 0,75, скорость – 1 м/с.
5. Диаметр 900+ мм — h/Ду составляет 0,8, скорость – 1,15 м/с.

Для изделия с небольшим сечением имеются нормативные показатели минимальной величины уклона трубопровода:

• При диаметре 150 мм уклон не должен быть менее 0,008 мм;
• При диаметре 200 мм уклон не должен быть менее 0,007 мм.

Для расчета объема стоков используется следующая формула:

Где а – площадь живого сечения потока;

v – скорость транспортировки стоков.

Определить скорость транспортировки вещества можно по такой формуле:

где R – величина гидравлического радиуса,

С – коэффициент смачивания;

i – степень уклона конструкции.

Из предыдущей формулы можно вывести следующую, которая позволит определить значение гидравлического уклона:

Чтобы вычислить коэффициент смачивания, используется формула такого вида:

Где n – коэффициент, учитывающий степень шероховатости, который варьируется в пределах от 0,012 до 0,015 (зависит от материала изготовления трубы).

Значение R обычно приравнивают к обычному радиусу, но это актуально лишь в том случае, если труба заполняется полностью.

Для других ситуаций используется простая формула:

Где А – площадь сечения потока воды,

Р – длина внутренней части трубы, находящейся в непосредственном контакте с жидкостью.

Табличный расчет канализационных труб

Определять проходимость труб канализационной системы можно и при помощи таблиц, причем расчеты будут напрямую зависеть от типа системы:

1. Безнапорная канализация . Для расчета безнапорных канализационных систем используются таблицы, содержащие в себе все необходимые показатели. Зная диаметр устанавливаемых труб, можно подобрать в зависимости от него все остальные параметры и подставить их в формулу (прочитайте также: » «). Кроме того, в таблице указан объем проходящей через трубу жидкости, который всегда совпадает с проходимостью трубопровода. При необходимости можно воспользоваться таблицами Лукиных, в которых указана величина пропускной способности всех труб с диаметром в диапазоне от 50 до 2000 мм.
2. Напорная канализация . Определять пропускную способность в данном типе системы посредством таблиц несколько проще – достаточно знать предельную степень наполнения трубопровода и среднюю скорость транспортировки жидкости. Читайте также: » «.

Таблица пропускной способности полипропиленовых труб позволяет узнать все необходимые для обустройства системы параметры.

Расчет пропускной способности водопровода

Водопроводные трубы в частном строительстве применяются чаще всего. На систему водоснабжения в любом случае приходится серьезная нагрузка, поэтому расчет пропускной способности трубопровода обязателен, ведь он позволяет создать максимально комфортные условия эксплуатации будущей конструкции.

Для определения проходимости водопроводных труб можно использовать их диаметр (прочитайте также: » «). Конечно, данный показатель не является основой для расчета проходимости, но его влияние нельзя исключать. Увеличение внутреннего диаметра трубы прямо пропорционально ее проходимости – то есть, толстая труба почти не препятствует движению воды и меньше подвержена наслоению различных отложений.

Впрочем, есть и другие показатели, которые также необходимо учитывать. Например, очень важным фактором является коэффициент трения жидкости о внутреннюю часть трубы (для разных материалов имеются собственные значения). Также стоит учитывать длину всего трубопровода и разность давлений в начале системы и на выходе. Немаловажным параметром является и количество различных переходников, присутствующих в конструкции водопровода.

Пропускная способность полипропиленовых труб водопровода может рассчитываться в зависимости от нескольких параметров табличным методом. Одним из них является расчет, в котором главным показателем является температура воды. При повышении температуры в системе происходит расширение жидкости, поэтому трение повышается. Для определения проходимости трубопровода нужно воспользоваться соответствующей таблицей. Также есть таблица, позволяющая определить проходимость в трубах в зависимости от давления воды.

Самый точный расчет воды по пропускной способности трубы позволяют осуществить таблицы Шевелевых. Помимо точности и большого числа стандартных значений, в данных таблицах имеются формулы, позволяющие рассчитать любую систему. Данный материал в полном объеме описывает все ситуации, связанные с гидравлическими расчетами, поэтому большинство профессионалов в данной области чаще всего используют именно таблицы Шевелевых.

Основными параметрами, которые учитываются в этих таблицах, являются:

• Внешний и внутренний диаметры;
• Толщина стенок трубопровода;
• Период эксплуатации системы;
• Общая протяженность магистрали;
• Функциональное назначение системы.

Заключение

Расчет пропускной способности труб может выполняться разными способами. Выбор оптимального способа расчета зависит от большого количества факторов – от размеров труб до назначения и типа системы. В каждом случае есть более и менее точные варианты расчета, поэтому найти подходящий сможет как профессионал, специализирующийся на прокладке трубопроводов, так и хозяин, решивший самостоятельно проложить магистраль у себя дома.

instr_2018_1.indd

%PDF-1.6 % 525 0 obj > endobj 547 0 obj >/Font>>>/Fields[]>> endobj 522 0 obj >stream Acrobat Distiller 10.0.1 (Windows)PScript5.dll Version 5.2.22018-01-16T16:22:51+03:002018-01-16T16:18:41+03:002018-01-16T16:22:51+03:00application/pdf

instr_2018_1.indd

Tata

uuid:c0444704-95f6-48b4-8b60-afc4ac9a7c43uuid:c753356e-a24b-4676-804c-29f63c6aa011 endstream endobj 511 0 obj > endobj 513 0 obj > endobj 514 0 obj > endobj 551 0 obj > endobj 515 0 obj > endobj 516 0 obj > endobj 517 0 obj > endobj 518 0 obj > endobj 519 0 obj > endobj 520 0 obj > endobj 521 0 obj > endobj 419 0 obj > endobj 426 0 obj > endobj 429 0 obj > endobj 432 0 obj > endobj 435 0 obj > endobj 440 0 obj > endobj 554 0 obj > endobj 555 0 obj > endobj 566 0 obj >/ExtGState>/Font>/Pattern>/ProcSet[/PDF/Text/ImageC/ImageI]/Shading>/XObject>>> endobj 603 0 obj >stream hvu%Ȉ Pζ g4sZ0)z IuconI10000000.3~\͢[z=&~I߅aaaaaaaaaa W&=_k현)M:Iԯ~\MsZ~JvY+&8øof$OɮP_1aaaaaai3[W] I=M888#88888и#]Ҽjpϒgۏ?sx뒾wj\۪c888888888888 :kuI_U;5e/Y88ڸ#]WM=Y~Ąqqq]мojo|P.caa\}qx낾* 00.p㶽uAle&{LqqqqgӸgБپ!ÿAɛ&[LGqqqqqq\/5We`aƅl’gLkhb\rq{0.hN3پ\

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица. Внутренний диаметр трубы 4-1000 мм. Сколько нужно воды или антифриза или теплонос — 23 Декабря 2015

Внутренний объем погонного метра трубы в литрах — таблица. Внутренний диаметр трубы 4-1000 мм. Сколько нужно воды или антифриза или теплоносителя или, там, вазелина;) … для наполнения трубопровода. Пустяк, а времени такая табличка много экономит. Внутренний диаметр,мм Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров Внутренний диаметр,мм Внутренний объем 1 м погонного трубы, литров Внутренний объем 10 м погонных трубы, литров 4 0,0126 0,1257 105 8,6590 86,5901 5 0,0196 0,1963 110 9,5033 95,0332 6 0,0283 0,2827 115 10,3869 103,8689 7 0,0385 0,3848 120 11,3097 113,0973 8 0,0503 0,5027 125 12,2718 122,7185 9 0,0636 0,6362 130 13,2732 132,7323 10 0,0785 0,7854 135 14,3139 143,1388 11 0,0950 0,9503 140 15,3938 153,9380 12 0,1131 1,1310 145 16,5130 165,1300 13 0,1327 1,3273 150 17,6715 176,7146 14 0,1539 1,5394 160 20,1062 201,0619 15 0,1767 1,7671 170 22,6980 226,9801 16 0,2011 2,0106 180 25,4469 254,4690 17 0,2270 2,2698 190 28,3529 283,5287 18 0,2545 2,5447 200 31,4159 Калькулятор нержавеющего металлопроката — Нержавейка Калькулятор, Производители нержавеющего металла … Труба электросварная (по AISI). Диаметр, мм, Стенка … Труба бесшовная (по ГОСТ) . Диаметр … http://www.tdstal.ru/calculator.html 314,1593 19 0,2835 2,8353 210 34,6361 346,3606 20 0,3142 3,1416 220 38,0133 380,1327 21 0,3464 3,4636 230 41,5476 415,4756 22 0,3801 3,8013 240 45,2389 452,3893 23 0,4155 4,1548 250 49,0874 490,8739 24 0,4524 4,5239 260 53,0929 530,9292 Труба 108х5 — продажа по тел. (495) 221-26-43- Ладор Труба бесшовная горячедеформированная ГОСТ 8731: ГОСТ 8732 … Калькулятор металла …. Труба 108х5, бесшовная г/к ГОСТ 8732: 8731, 20, 44300 … http://www.lador.ru/truba_108x5_besshownaya_gk/ 26 0,5309 5,3093 270 57,2555 572,5553 28 0,6158 6,1575 280 61,5752 615,7522 30 0,7069 7,0686 290 66,0520 660,5199 32 0,8042 8,0425 300 70,6858 706,8583 34 0,9079 9,0792 320 80,4248 804,2477 36 1,0179 10,1788 340 90,7920 907,9203 38 1,1341 11,3411 360 101,7876 1017,8760 40 1,2566 12,5664 380 113,4115 1134,1149 42 1,3854 13,8544 400 125,6637 1256,6371 44 1,5205 15,2053 420 138,5442 1385,4424 46 1,6619 16,6190 440 152,0531 1520,5308 48 1,8096 18,0956 460 166,1903 1661,9025 50 1,9635 19,6350 480 180,9557 1809,5574 52 2,1237 21,2372 500 196,3495 1963,4954 54 2,2902 22,9022 520 212,3717 2123,7166 56 2,4630 24,6301 540 229,0221 2290,2210 58 2,6421 26,4208 560 246,3009 2463,0086 60 2,8274 28,2743 580 264,2079 2642,0794 62 3,0191 30,1907 600 282,7433 2827,4334 64 3,2170 32,1699 620 301,9071 3019,0705 66 3,4212 34,2119 640 321,6991 3216,9909 68 3,6317 36,3168 660 342,1194 3421,1944 70 3,8485 38,4845 680 363,1681 3631,6811 72 4,0715 40,7150 700 384,8451 3848,4510 74 4,3008 43,0084 720 407,1504 4071,5041 76 4,5365 45,3646 740 430,0840 4300,8403 78 4,7784 47,7836 760 453,6460 4536,4598 80 5,0265 50,2655 780 477,8362 4778,3624 82 5,2810 52,8102 800 502,6548 5026,5482 84 5,5418 55,4177 820 528,1017 5281,0173 86 5,8088 58,0880 840 554,1769 5541,7694 88 6,0821 60,8212 860 580,8805 5808,8048 90 6,3617 63,6173 880 608,2123 6082,1234 92 6,6476 66,4761 900 636,1725 6361,7251 94 6,9398 69,3978 920 664,7610 6647,6101 96 7,2382 72,3823 940 693,9778 6939,7782 98 7,5430 75,4296 960 723,8229 7238,2295 100 7,8540 78,5398 980 754,2964 7542,9640 — — — 1000 785,3982 7853,9816 www.dpva.info

ВК блог | Гидравлика, водоснабжение и канализация

Р.199 СибАДИ

Часть задач есть решенные, контакты

Пример 1

Нефть весом 90 кгс занимает объём 105 см3. Определить плотность и удельный вес этой нефти в трёх системах единиц (СИ, МКГСС, СГС).

Стоимость: 90 руб

Пример 2

Трубопровод диаметром d = 250 мм и длиной L = 1 км заполнили водой при атмосферном давлении. Определить, какой объём воды необходимо добавить в трубопровод, чтобы давление в нём повысилось до 70 ат? Деформацией стенок трубопровода пренебречь.

Стоимость: 90 руб

Пример 3

При температуре 288 К плотность нефти равна 828 кг/м3. При температуре 295 К условная вязкость нефти равна 6,4 ˚Е. Коэффициент температурного расширения нефти βt = 0,00072 1/ К. Определить динамическую вязкость нефти при температуре 295 К.

Стоимость: 90 руб

Задача 1.3.1

Определить плотность нефти, если 320 000 кг её массы помещаются в объёме 380 м3.

Задача 1.3.2

Определить объём, занимаемый 125 000 кг нефти, если её плотность равна 850 кг/м3.

Задача 1.3.3

Определить удельный вес и плотность жидкости, если её объём W = 104 см3 имеет вес G = 8,3 кгс. Решение привести в трёх системах единиц: международной – СИ, технической – МКГСС, физической – СГС.

Задача 1.3.4

Определить потребное число бочек для транспортировки трансформаторного масла весом 117 кН и плотностью 900 кг/м3, если объём одной бочки Wб = 1,2 м3.

Задача 1.3.5

Определить плотность битума, если 470 кН его занимают объём W = 50 м3.

Задача 1.3.6

При гидравлическом испытании трубопровода длиной 600 м и диаметром 500 мм давление воды поднято от 1 ат до 50 ат. Какой объём воды потребовалось подать в трубопровод за время подъёма давления? Расширением стенок трубы пренебречь.

Задача 1.3.7

Сосуд, объём которого 2,0 м3, заполнен водой. На сколько уменьшится и чему станет равным объём воды при увеличении давления на 20 000 кПа? Модуль объёмной упругости воды принять равным 1962∙106 Па.

Задача 1.3.8

При испытании прочности резервуара гидравлическим способом он был заполнен водой при давлении 50∙105 Па. В результате утечки части воды через неплотности давление в резервуаре понизилось до 11,5∙105 Па. Пренебрегая деформацией стенок резервуара, определить объём воды, вытекшей за время испытания. Объём резервуара равен 20 м3.

Стоимость: 100 руб

Задача 1.3.9

Кинематическая вязкость воды при температуре 15˚С равна 0,0115 Ст. Определить динамическую вязкость жидкости в международной, технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.10

Удельный вес бензина 720 кгс/м3. Определить плотность этого бензина в международной, технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.11

Определить удельный вес и плотность жидкости, если её вес 90 кгс и объём 105 см3. Решение дать в международной, технической и физической системах единиц.

Стоимость: 120 руб

Задача 1.3.12 

Плотность нефти 0,86 г/см3. Определить плотность и удельный вес этой нефти в международной и технической системах единиц.

Стоимость: 100 руб

Задача 1.3.13

Удельный вес бензина 7000 Н/м3. Определить плотность и удельный вес этого бензина в международной, технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.14

В резервуар, содержащий 125 м3 нефти плотностью 760 кг/м3, закачано 224 м3 нефти плотностью 848 кг/м3. Определить плотность смеси в международной, технической и физической системах единиц.

Стоимость: 100 руб

Задача 1.3.15

В резервуар залито 15 м3 жидкости плотностью 800 кг/м3. Сколько необходимо долить такой же жидкости (однородной), но плотностью 824 кг/м3, чтобы в резервуаре образовалась смесь плотностью 814 кг/м3?

Задача 1.3.16

Стальной толстостенный баллон, объём которого 36 дм3, заполнен нефтью и плотно закрыт при атмосферном давлении. Какое количество нефти необходимо закачать в баллон дополнительно, чтобы давление в нём повысилось в 25 раз? Модуль объёмной упругости нефти равен 1325∙106 Па. Деформацией стенок баллона пренебречь.

Задача 1.3.17

Сосуд ёмкостью 32 л заполнен жидкостью при атмосферном давлении. Вычислить объём жидкости, который необходимо закачать в сосуд для того, чтобы избыточное давление в нём было равно 10 атм. Деформациями стенок сосуда пренебречь. Модуль объёмной упругости для жидкости принять равным 13 500 кгс/см2.

Стоимость: 100 руб

Задача 1.3.18

Один кубический метр нефти имеет массу 0,92 т. Вычислить удельный вес и плотность нефти в физической и технической системах единиц.

Задача 1.3.19

В резервуар залито 20 000 л нефти плотностью 850 кг/м3 и 25∙103 л плотностью 840 кг/м3. Определить плотность смеси.

Стоимость: 120 руб

Задача 1.3.20

В резервуар залито 27 400 л нефти с удельным весом 840 кгс/м3 и 18 900 л нефти с неизвестным удельным весом. Полученная смесь имеет удельный вес 860,4 кгс/м3. Вычислить неизвестный удельный вес.

Задача 1.3.21

Определить кинематическую и динамическую вязкость при плотности жидкости 0,9 г/см3. Показания вискозиметра по Энглеру 40°.

Задача 1.3.22

Кинематическая вязкость нефти 0,4 Ст, а удельный вес равен 9000 Н/м3. Определить динамическую вязкость нефти в международной, технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.23

Вязкость нефти, определённая при помощи прибора Энглера, равна 8,5˚E. Определить динамическую вязкость в технической системе единиц, если удельный вес нефти составляет 8 500 Н/м3.

Задача 1.3.24

Резервуар диаметром 700 мм и высотой 1,2 м имеет массу 10 кг. Определить вес резервуара, заполненного водой при температуре 4˚С. Ответ дать в международной системе единиц.

Задача 1.3.25

Вязкость цилиндрового масла 50˚E, удельный вес 900 кгс/м3. Определить динамическую и кинематическую вязкость цилиндрового масла в международной, технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.26

При 20˚С кинематическая вязкость глицерина 8,7 Ст, удельный вес 1260 кгс/м3. Вычислить при этой температуре динамическую вязкость глицерина в технической и физической системах единиц.

Задача 1.3.27

Кинематическая вязкость воды при температуре 15˚С равна 0,0115 Ст. Определить динамическую вязкость воды в физической и технической системах единиц. Как изменится вязкость воды при подогреве её до 60˚С.

Задача 1.3.28

При температуре 500˚C и атмосферном давлении водяной пар имеет плотность 0,028 кгс∙с2/м4. Вычислить его удельный объём при этой температуре.

Задача 1.3.29

Сколько будет весить ёмкость объёмом 200 л, если её заполнить водой плотностью 1000 кг/м3? Собственный вес ёмкости 10 кгс. Ответ дать в международной системе единиц.

Задача 1.3.30

Динамическая вязкость воздуха при температуре 0˚С равна 17,0∙10-6 Па∙с. Определить кинематическую вязкость воздуха в системе единиц СГС, если удельный вес равен 12,3 Н/м3.

Пример 1

Определить абсолютное давление на дне открытого котлована, наполненного водой до отметки 1,2 м. Результат дать в технических атмосферах (ат).

Стоимость: 90 руб

Пример 2

Нижняя часть рабочей камеры кессона находится на глубине h = 30,0 м от свободной поверхности воды. Определить избыточное давление воздуха p, которое необходимо создать в рабочей камере кессона, чтобы вода из реки не могла проникнуть в камеру.

Стоимость: 90 руб

Пример 3

Найти давление на свободной поверхности воды p0 в замкнутом резервуаре, если уровень жидкости в открытом пьезометре (рис.4) выше уровня жидкости в резервуаре на h = 2,0 м.

Стоимость: 90 руб

Пример 4

В U-образный сосуд налиты ртуть и вода (рис. 5). Линия раздела жидкостей N – N расположена ниже свободной поверхности ртути на величину hðò = 8 см. Определить разность уровней h в обеих частях сосуда.

Стоимость: 90 руб

Пример 5

Канал с водой прямоугольного сечения шириной В = 3,5 м перегорожен подъёмным щитом (рис. 6), который помещается в параллелях (пазах) боковых сторон канала. Определить равнодействующую силу гидростатического давления на щит P и подъёмное усилие R, если коэффициент трения щита о параллели f = 0,35; вес щита G = 250 кгс; уровень воды слева от щита h2 = 4,0 м; уровень воды справа от щита h3 = 1,2 м.

Стоимость: 210 руб

Пример 6

Найти величину и направление силы гидростатического давления на 1,0 погонный метр ширины b секторного затвора (рис. 7) радиусом R = 2,5 м, если угол α = 60˚.

Стоимость: 210 руб

Пример 7

Бетонная плита весит в воздухе G = 1 230 Н, а в воде её вес меньше и составляет Gв = 735 Н. Определить удельный вес этого бетона.

Стоимость: 120 руб

Задача 2.3.1

Определить величину абсолютного давления на поверхности резервуара, если уровень жидкости в пьезометре превышает уровень свободной поверхности в резервуаре на 4,3 м. Плотность жидкости равна 930 кг/м3.

Задача 2.3.2

Определить абсолютное, избыточное, вакуумметрическое давление в точках 1, 2, 3, 4
заполненной водой ёмкости (рис. 8) и опущенных в неё закрытых сверху герметичных вертикальных трубках, если известно, что h2 = h4= 0; h3 = 2,0 м; h5 = 5,0 м. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с2.

Задача 2.3.3

Как отличаются силы гидростатического давления и координаты погружения центров давления на квадратный и прямоугольный затворы с одинаковым погружением их центров тяжести и одинаковой площадью, если основание прямоугольного затвора меньше его высоты.

Задача 2.3.4

U-образный ртутный манометр подключён к резервуару, заполненному водой (рис. 9). Подсчитать:
а) давление на поверхности воды в резервуаре p0, если h2 = 150 мм, h3 = 250 мм, pа = 100 кПа;
б) высоту ртутного столба h3, если p0 = pа и h2 = 252 мм.

Задача 2.3.5

Каково показание U-образного ртутного манометра (см. рис. 9), подключённого к резервуару с водой, если:
а) h2 + h3 = 400 мм; p0 = 107,87 кПа; pа =98 070 Па;
б) h2 + h3 = 500 мм; p0 = 122 580 Па; pа =101 000 Па.

Задача 2.3.6

Сообщающиеся сосуды заполнены различными жидкостями (рис. 10). Удельный вес одной жидкости γ1 = 7 350 Н/м3, удельный вес другой – γ2 = 12 260 Н/м3, давление
на свободной поверхности в сосудах p1 = p2 = pа. Вычислить:
а) расстояние от линии раздела AB до уровня жидкости в каждом сосуде h2 и h3 при разности уровней жидкостей в сосудах h = 10 см;
б) разность уровней h при h2 = 40 см.

Задача 2.3.7

Вычислить избыточное давление на забое скважины глубиной 1200 м, заполненной глинистым раствором удельного веса γ = 1200 кгс/м3.

Задача 2.3.8

На сколько снизится давление на забое скважины глубиной 3200 м, если глинистый раствор плотностью ρ = 1600 кг/м3 заменить водой?

Задача 2.3.9

Вычислить избыточное гидростатическое давление на забое скважины, в которой имеется столб воды высотой 94 м, а поверх него столб нефти высотой 46 м. Плотность нефти принять равной 872 кг/м3.

Задача 2.3.10

Длинная трубка, имеющая внутренний диаметр 100 мм и открытая по концам, погружена в вертикальном положении в резервуар с водой (рис. 11).В верхний конец трубки залито 8 кг масла, плотность которого ρ = 0,88 г/см3.
На какой высоте h над уровнем воды в резервуаре установится уровень масла в трубке?

Задача 2.3.11

В закрытом сосуде (рис. 12) находится вода. Давление в сосуде p0. В открытом конце манометрической трубки над ртутью имеется столб воды высотой h2 = 15 см. Разность высот h3 = 23 см, h4 = 35 см. Вычислить абсолютное давление в сосуде.

 

 

 

 

 

 

 

Стоимость: 120 руб

Задача 2.3.12

В U-образную трубку налиты две равные по объёму жидкости: вода плотностью ρ1 = 1000 кг/м3 и керосин плотностью ρ2 = 800 кг/м3. Высота столба каждой жидкости составляет 10 см (рис. 13). Определить разность уровней h.

Стоимость: 120 руб

Задача 2.3.13

Два сосуда А и В (рис. 14) одинакового диаметра D = 2,0 м заполнены водой. Сосуд А открыт. Сосуд В плотно закрыт крышкой, в небольшое отверстие которой вставлена тонкая трубка. Определить силу гидростатического давления на дно каждого сосуда, если:
а) HА = 2,0 м; HВ = 10,0 м; h = 1,0 м;
б) HА = 3,0 м; HВ = 3,0 м; h = 1,0 м.

Задача 2.3.14

Какую силу необходимо приложить к плунжеру, диаметр которого d = 200 мм, чтобы при его погружении в воду на глубину а = 300 мм уровень воды в пьезометрической трубке был равным h = 1,2 м (рис. 15)? Собственный вес плунжера не учитывать.

Задача 2.3.15

Определить силу давления воды на дно сосуда и на каждую из четырёх опор. Размеры сосуда указаны на чертеже (рис.16).

Задача 2.3.16

Найти силу давления воды на круглый щит, перекрывающий отверстие в вертикальной стенке (рис. 17) и точку приложения равнодействующей hД. Диаметр щита D =1,0 м, уровень воды над щитом h = 3,0 м.

Задача 2.3.17

Найти величину силы, сдвигающей насыпь (рис. 18), если глубина воды H = 6,0 м, α = 60˚. Расчёт выполнить на 1,0 погонный метр длины насыпи b.

Задача 2.3.18

Какую силу P2 нужно приложить к большему поршню, чтобы система находилась в равновесии, если P1 = 150 Н, D = 300 мм, h = 80 см, d = 20 мм (рис. 19)?

Задача 2.3.19

Гидравлический домкрат (рис. 20) имеет диаметр большего поршня D = 250 мм, а диаметр меньшего поршня d = 25 мм; коэффициент полезного действия η = 0,8. Плечи рычага a = 1,0 м и b = 0,2 м. Определить:
а) усилие F, которое необходимо приложить на конце рычага, чтобы поднять груз G =20 кН;
б) максимальную грузоподъёмность домкрата G из условия, что усилие F не будет превышать 10 кгс.

Задача 2.3.20

Для регулирования уровня воды в напорном баке установлен поворачивающийся щиток, который должен открывать квадратное отверстие с размером а = 0,4 м в вертикальной стенке (рис. 21) при напоре H = 2,0 м. Найти глубину погружения h шарнира О и силу давления на щиток.

Задача 2.3.21

Чему равно полное давление в трубе в единицах СИ, если манометр показывает давление 2,0 кгс/см2?

Задача 2.3.22

Манометр, установленный на водопроводной трубе, показывает давление 1,5 кгс/см2. Какой пьезометрической высоте соответствует это давление?

Задача 2.3.23

Вертикальный щит, составленный из шести досок длиной L = 2,0 м, одинаковой ширины, а = 25 см, сдерживает столб воды высотой H = 1,0 м (рис. 22). Вычислить силу гидростатического давления на щит и на каждую доску в отдельности.

Стоимость: 180 руб

Задача 2.3.24

Сила давления воды через обшивку прямоугольного щита высотой H = 4,0 м и шириной B = 6,0 м передаётся на четыре горизонтальные балки (рис. 23). На каких расстояниях x от свободной поверхности следует их расположить, чтобы они были нагружены одинаково?

Стоимость: 210 руб

Задача 2.3.25

Плоская боковая стенка резервуара собрана из вертикальных досок шириной а = 12 см. Каждая из досок закреплена двумя болтами, расстояние между которыми L = 110 см (рис. 24). Расстояние от дна резервуара до нижнего болта b = 5 см. Резервуар заполнен водой до уровня h = 75 см. Вычислить усилия, растягивающие верхний и нижний болты.

Задача 2.3.26

Вычислить силу гидростатического давления на щит, перекрывающий треугольный водослив размерами: h = 0,9 м и b = 0,8 м (рис. 25).

Задача 2.3.27

Открытый резервуар снабжён грузовым клапаном, предохраняющим резервуар от поднятия жидкости выше определённого уровня (рис. 26). Размеры клапана: d = 60 мм, a = 120 мм, b = 340 мм. Подобрать вес груза G с таким расчётом, чтобы клапан открывался при поднятии уровня жидкости в резервуаре до высоты H = 2,4 м. Удельный вес жидкости принять γ = 9,2 кН/м3. Собственным весом клапана, тяги к нему и рычага пренебречь.

Задача 2.3.28

Определить натяжение троса, удерживающего прямоугольный щит шириной b = 2,0 м при глубине воды перед щитом H = 1,8 м (рис. 27), если угол наклона щита: а) α = 60˚; б) α = 45˚.
Указание: весом щита пренебречь.

Задача 2.3.29

Прямоугольный щит длиной a = 5,0 м и шириной b = 5,0 м закреплён шарнирно в точке О (рис.28). Уровень воды слева h2 = 4,0 м, справа h3 = 2,0 м. Щит упирается в дно под углом α = 60˚. Определить:
а) реакции опор А и О;
б) усилие T, необходимое для подъёма щита.

Задача 2.3.30

Неподвижный сосуд , с оставленный из двух цилиндров, заполнен жид костью, удерживаемой поршнями, на которые действуют соответствующие силы P1 и P2. Система находится в равновесии. Определить усилие P2, если P1 = 100 Н, плотность жидкости ρ = 1000 кг/м3, x = 1,0 м, y = 0,8 м , d = 10 см, D = 40 см (рис. 29).

Задача 2.3.31

Квадратное отверстие размером B = 1,0 м в вертикальной стенке резервуара закрыто плоским поворотным щитом, который прижимается к стенке (рис. 30) под действием груза массой m, расположенном на плече a = 1,5 м. Определить:
а) минимальную массу груза m, достаточную для удержания воды в резервуаре на уровне H = 2,0 м, если расстояние от верхней кромки отверстия до оси вращения щита h = 0,3 м;
б) какой наименьший вакуум pвак над водой в резервуаре будет удерживать щит без
груза?

Задача 2.3.32

Покоящийся на неподвижном поршне и открытый сверху и снизу сосуд массой m = 16 кг состоит из двух цилиндрических частей, внутренние диаметры которых D = 0,5 м и d = 0,3 м (рис. 31). Определить, какой минимальный объём воды W должен содержаться в верхней части сосуда, чтобы сосуд всплыл над поршнем. Трением сосуда о поршень пренебречь.

Задача 2.3.33

Цилиндрический сосуд диаметром D = 0,2 м и высотой a = 0,4 м заполнен водой и опирается на плунжер диаметром d = 0,1 м (рис. 32). Определить показания манометра М и нагрузки на болтовые группы А и В, если масса верхней крышки сосуда m1 = 300 кг, масса цилиндрической части сосуда m2 = 150 кг, масса нижней крышки сосуда m3 = 120 кг.

Задача 2.3.34

В резервуаре на слое воды мощностью 1,2 м находится 6,6 м нефти плотностью 900 кг/м3. Диаметр резервуара равен 8 м. Определить давление на уровне дна резервуара и силу гидростатического давления, приложенную к его дну.

Задача 2.3.35

Прямоугольный поворотный затвор размерами a х b =1 х 2 (м) перекрывает выход из резервуара (рис. 33). На каком расстоянии x необходимо расположить ось затвора О, чтобы при открывании его в начальный момент необходимо было преодолевать только силы трения в шарнирах при глубине в резервуаре: а) H = 3,0 м; б) H = 4,0 м.

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.3.36

Как должны относиться диаметры поршня D/d, если поршень находится в равновесии при соотношении уровней z2 = 5z1 (рис. 34)?

Задача 2.3.37

На какой высоте над манометром, присоединённым к резервуару, находится уровень нефти плотностью 840 кг/м3, если манометр показывает давление 1,21∙105 Па?

Задача 2.3.38

Определить реакцию крюка Rk, удерживающего прямоугольный щит шириной b = 1,0 м, при следующих данных: h2 = 4,2 м, h3 = 2,1 м, h = 0,5 м (рис. 35).

Задача 2.3.39

Какое избыточное давление испытывает водолаз, опустившийся на глубину 27 м?

Задача 2.3.40

Вычислить абсолютное давление в газопроводе, если заполненный водой манометр показывает вакуум 382 мм вод. ст., а барометрическое давление равно 752 мм рт. ст.

Задача 2.3.41

Прямоугольный щит шириной B = 2,0 м закреплён шарнирно в точке О (рис. 36). Определить усилие Т, необходимое для подъёма щита при h2 = 2,4 м, h3 = 1,5 м, h =1,0 м, α = 45°.

Задача 2.3.42

Определить величину и направление силы гидростатического давления на 1,0 м ширины затвора, представляющего собой четверть кругового цилиндра (рис. 37) радиусом R =1,5 м.

Задача 2.3.43

Найти величину и направление силы давления воды на 1,0 м ширины затвора (рис. 38), если R = 1,0 м, H = 2,0 м.

Задача 2.3.44

Внизу вертикальной стенки резервуар с водой имеет фасонную часть в виде четверти поверхности цилиндра (рис. 39). Определить величину и направление силы давления воды на 1,0 погонный метр ширины фасонной части, если R = 1,2 м, H = 3,0 м.

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.3.45

Тело, погружённое в воду, потеряло 1/8 своего веса. Определить плотность тела.

Задача 2.3.46

Вес поплавка в воздухе 721 Н. Вес поплавка, погружённого в воду, 561,7 Н. Какова плотность исследуемой жидкости, если погруженный в неё поплавок весит 537,9 Н?

Задача 2.3.47

Показания манометра, присоединённого к днищу бака, 10 кПа (рис. 40). Найти: а) давление воздуха pв, находящегося над водой, если h2 = 1,8 м, h3 = 1,0 м;
б) растягивающее усилие болтов P, крепящих в вертикальной стенке бака коническую крышку диаметром d = 0,8 м. Массой крышки пренебречь.

Задача 2.3.48

Определить площадь плоской льдины толщиной h = 0,4 м, способной удержать груз G = 21,1 кН. Плотность льдины 920 кг/м3.

Задача 2.3.49

Монолитная плита весит в воздухе 2000 Н, а в воде 800 Н. Определить удельный вес монолита.

Задача 2.3.50

Лежащий на земле цилиндрический резервуар (рис. 41) диаметром D = 200 см и длиной L = 600 см заполнен керосином с удельным весом γ = 8 200 Н/м3. Горловина резервуара открыта. Вычислить усилия, разрывающие резервуар по сечениям А–А, Б–Б, В–В.

Задача 2.3.51

Перевёрнутая тяжёлая воронка размерами D = 20 см, h = 10 см, H = 20 см поставлена на ровную горизонтальную поверхность, покрытую листовой резиной. Узкое отверстие воронки заканчивается тонкой трубкой, через которую можно наливать внутрь воронки воду (рис. 42). При какой массе m вода начинает вытекать из-под воронки?

Задача 2.3.52

Определить величину и направление силы давления воды на 1,0 погонный метр ширины затвора, представляющего собой четверть кругового цилиндра (рис. 43) радиусом R = 3,0 м.

Задача 2.3.53

Определить потребное число пустых бочек для устройства плота и переправы на нём через реку машины с грузом G = 21 кН, если диаметр бочки D = 0,7 м, длина бочки l = 1,2 м, вес одной бочки q = 500 Н.

Задача 2.3.54

Рассчитать плот из бочек, скреплённых 10 брёвнами диаметром d = 240 мм и 20 досками сечением 200 х50 мм для переправы груза массой 2000 кг, если плотность древесины 800 кг/м3, длина плота L = 6,0 м, вес одной бочки q = 300 Н и объём одной бочки W= 200 л.

Задача 2.3.55

Ареометр весом 0,52 Н погружён в нефть плотностью 870 кг/м3 до отметки А и в воде до отметки B (рис. 44). Определить расстояние h между отметками А и B, если диаметр шейки ареометра равен 10 мм.

Задача 2.3.56

Бетонная плита весит в воздухе 1230 Н, а в воде 735 Н. Определить удельный вес бетона.

Задача 2.3.57

С целью определения удельного веса неизвестного сплава слиток его взвесили дважды: один раз в воздухе, другой раз – погрузив в воду. Вес слитка в воздухе 0,164 кгс. Вес слитка в воде 0,150 кгс. Вычислить удельный вес сплава.

Задача 2.3.58

Сколько брёвен диаметром d = 300 мм и длиной l = 10,0 м необходимо для сооружения плота, способного удержать груз весом G = 2,6 кН? Плотность древесины 840 кг/м3.

Задача 2.3.59

Ареометр (рис. 45) весом 0,56 Н в рассоле с удельным весом γ1 = 11600 Н/м3 погружён до отметки B, а в рассоле с удельным весом γ2 = 11900 Н/м3 – до отметки А. Вычислить расстояние h между отметками А и B, если диаметр шейки ареометра равен 6 мм.

Задача 2.3.60

Нефтеналивное судно прямоугольного сечения с плоским дном длиной 100,0 м и шириной 20,0 м с полным грузом имеет осадку 2,5 м, а без груза – 400 мм. Определить массу нефти, перевозимой судном. Плотность морской воды принять равной 1000 кг/м3.

Задача 2.3.61

Уровень жидкости в резервуаре регулируется клапаном, связанным с поплавком, имеющим форму цилиндра с вертикальной осью (рис. 46). Размеры поплавка и клапана следующие: D = 200 мм, d = 30 мм, a = 1500 мм. Масса поплавка с клапаном равна 2,06 кг. В резервуар поступает нефть плотностью 880 кг/м3. Определить, при какой высоте уровня жидкости H откроется клапан. Толщиной тяги, соединяющей поплавок с клапаном, пренебречь.

 

 

 

 

 

 

 

Задача 2.3.62

В бурящейся скважине находится бурильный инструмент, масса которого 88 т. Плотность глинистого раствора 1180 кг/м3. Определить нагрузку, испытываемую крюком, если ρст = 7850 кг/м3.

Задача 2.3.63

Плоскодонная металлическая баржа длиной 36 м и шириной 10 м с грузом песка имела осадку 1 м. После выгрузки песка осадка баржи стала равной 25 см. Определить массу выгруженного песка, если объёмный вес его равен 2∙103 дин/см3.

Задача 2.3.64

Подводный железобетонный тоннель круглого сечения с внутренним диаметром D = 3,0 м и толщиной стенки δ = 250 мм удерживается от всплытия тросами Т, расположенными попарно через каждые 6,0 м длины тоннеля (рис. 47). Определить натяжение тросов, принимая, что дополнительная нагрузка, приходящаяся на 1,0 м длины тоннеля, равна G = 10 кН, а плотность бетона равна 2,5 т/м3.

Задача 3.6.65

Вычислить вес 800 погонных метров стальных насосных штанг диаметром 3/4″, опущенных в скважину, заполненную нефтью с удельным весом 900 кгс/м3, если известно, что 1 погонный метр таких штанг с муфтами весит на воздухе 2,4 кгс. Плотность стали принять равной 7 800 кг/м3.

Пример к случаю 1

При торможении вагона-цистерны, частично заполненной нефтью, возникло ускорение a = -2 м/с2. Определить угол наклона свободной поверхности нефти к горизонту.

Стоимость: 90 руб

Случай 2

Открытый цилиндрический сосуд (рис. 49), наполненный жидкостью, вращается вокруг своей вертикальной оси с постоянной угловой скоростью ω. Жидкость в этом случае будет вращаться с той же угловой скоростью и, следовательно, по отношению к стенкам сосуда будет в состоянии покоя.

Пример к случаю 2

В цилиндрическую форму (рис.50) высотой L = 1000 мм и внутренним диаметром D = 1120 мм, вращающуюся при n = 500 об/мин, залит цементный раствор (литой) с удельным весом γ = 1 600 кгс/м3 для изготовления трубы центробежным способом. При толщине стенки цементной трубы δ1 = 60 мм определить толщину стенки трубы δ2 у верхней торцовой стенки формы.

Стоимость: 120 руб

Пример к случаю 3

В открытом канале шириной B = 20 м поток воды движется со средней скоростью V = 3 м/с. Определить разность отметок горизонтов воды у противоположных берегов на повороте канала, если радиус кривизны оси канала R0 = 70 м.

Стоимость: 90 руб

Пример 1

Определить скорость на всех участках трубопровода переменного сечения, присоединённого к резервуару (рис.52), расход и построить пьезометрическую и напорную линии. Расстояние от свободной поверхности воды в резервуаре до центра тяжести выходного сечения трубопровода H = 10 м. Манометрическое давление на поверхности воды в резервуаре p = 0,6 ат. Диаметры трубопровода на соответствующих участках: d1 = 125 мм, d2 = 63 мм, d3 = 100 мм, d4 = d5 = 75 мм. Вода из трубопровода вытекает в атмосферу. Решить задачу без учёта сопротивлений (жидкость идеальная).

Стоимость: 210 руб

Пример 2

Применяемые в водоснабжении и канализации трубы имеют минимальный диаметр d = 12 мм и максимальный диаметр d = 3500 мм. Расчётные скорости движения воды в них V = 0,5÷4,0 м/с. Определить минимальное и максимальное значения чисел Рейнольдса и режим движения воды в этих трубопроводах.

Стоимость: 90 руб

Пример 3

По трубопроводу постоянного поперечного сечения перекачивается жидкость плотностью ρ = 950 кг/м3. Избыточное давление в начале трубопровода p1 = 3∙105 Па. Пренебрегая потерями напора при движении жидкости, определить максимальный угол наклона трубопровода к горизонту, чтобы давление в конце трубопровода было равно атмосферному. Длина трубопровода равна 5 км.

Стоимость: 90 руб

Пример 4

По самотечной железобетонной трубе длиной l = 100 м из водоёма А в колодец Б поступает вода с расходом Q = 150 л/с (рис.53). При входе в трубу устроена сетка. Разность горизонтов в водоёме и колодце не должна превышать H ≤ 0,4 м. Скорость в трубе V ≤ 1,0 м/с. Определить необходимый диаметр такой самотечной трубы.

Стоимость: 210 руб

Пример 5

Определить диаметр железобетонного дюкера (рис.54), проложенного под автомобильной дорогой, и разность между подпорным и бытовым горизонтами, если длина дюкера L = 50 м, расход воды в дюкере Q = 2,5 м3/с и допускаемая скорость V= 3,0 м/с.

Стоимость: 120 руб

Пример 6

Центробежный насос А (рис.55) засасывает воду из колодца Б по трубе длиной l = 30,0 м в количестве Q = 65,0 л/с и нагнетает эту воду по трубе длиной L = 200 м на высоту h = 20,0 м в напорный бак В. Всасывающая труба при входе имеет сетку и обратный клапан. На нагнетательной трубе поставлена задвижка с открытием s/d=7/8. Допускаемая скорость в трубопроводе Vдоп = 1,0 ÷ 2,0 м/с. Коэффициент полезного действия насоса η = 0,8.

Стоимость: 210 руб

Пример 7

Подобрать диаметры участков трубопровода, изображённого на рис. 56, и установить необходимую высоту водонапорной башни при следующих данных: lАБ = 600 м, lБВ = 300 м, lВГ = 250 м, lБД = 400 м, lВЖ = 150 м, lЖЕ = 150 м, lЖЗ = 200 м; расходы в конце участков QГ = 18 л/с, QЗ = 12 л/с, QЕ = 16 л/с, QД = 30 л/с. Местность горизонтальная. В конечных пунктах сети должен быть обеспечен свободный напор hсв = 12 м.

Стоимость: 210 руб

Пример 8

По сифону диаметром d = 100 мм (рис. 57), длина которого L = 20 м, вода в количестве Q = 10 л/с переливается из резервуара А в резервуар Б. Определить разность горизонтов воды в резервуарах А и Б и величину наибольшего вакуума в сифоне. Расстояние от уровня воды в резервуаре А до центра сечения x–x равно z = 3,0 м, а расстояние от начала сифона до сечения x–x равно l = 15,0 м. Коэффициент шероховатости старых стальных труб сифона n = 0,0125. Кинематическую вязкость воды принять ν = 0,0131 см2/с.

Стоимость: 210 руб

Пример 9

Определить расход воды из круглого отверстия диаметром d = 10 см и установить, как он изменится, если к этому отверстию присоединить цилиндрический насадок длиной l = 0,4 м или конически расходящийся насадок с углом конусности θ = 6º (рис. 58). Напор над центром тяжести отверстия H = 3,0 м.

Стоимость: 120 руб

Задача 3.3.1

Трубопровод состоит из трёх последовательно соединённых участков труб, внутренние диаметры которых d1 = 52 мм, d2 = 76 мм, d3 = 82 мм. Определить средние скорости жидкости на участках, если объёмный расход в трубопроводе Q = 48 л/мин.

Задача 3.3.2

Вычислить гидравлический радиус потока воды в открытом канале трапецеидального сечения с размерами: b = 3,0 м, h = 1,0 м, α = 45° (рис. 59).

Задача 3.3.3

Для потока жидкости в трубе квадратного сечения с размерами 1,0 × 1,0 м вычислить значения гидравлического радиуса при заполнении трубы жидкостью до высоты h = 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0 м. Построить график изменения гидравлического радиуса R в зависимости от высоты уровня h жидкости в трубе.

Задача 3.3.4

По трубопроводу диаметром d = 100 мм перекачивается нефть с расходом Q = 12,0 дм3/с. Определить режим движения жидкости и критическую скорость при температуре t = 10 °C.

Задача 3.3.5

Определить давление жидкости в сечении 2–2 при удельном весе γ = 9000 Н/м3. Известно, что в сечении 1–1 скорость равна V1= 1 м/с, давление p1 = 3,0 ат. Площадь в сечении 1–1 в 3 раза больше площади в сечении 2–2. Жидкость считать идеальной.

Задача 3.3.6

Определить среднюю скорость движения воды (рис. 60) в сечении 2–2, если в сечении 1–1 скорость V1 = 1,2 м/с, давление p1 = 1,2 ат. Давление в сечении 2–2 p2 = 1,1 ат. Центр тяжести сечения 2–2 находится ниже центра тяжести сечения 1–1 на величину h = 3,0 м. Потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений равны hW= 1,4 м.

Задача 3.3.7

Вычислить давление в сечении 1–1 трубопровода, по которому движется жидкость плотностью ρ = 880 кг/м3 (см. рис.60). Известно, что скорость жидкости в сечении 1–1 трубопровода равна V1 = 1,1 м/с, площадь в сечении 1–1 в 2,5 раза больше площади в сечении 2–2. Разность геометрических высот центров тяжести сечений принять равной Δh = 8,7 м. Жидкость считать идеальной.

Задача 3.3.8

Определить потери напора при подаче воды через трубку диаметром d = 2 см и длиной l = 20,0 м со скоростью V = 12 см/с при температуре t = 16˚C.

Задача 3.3.9

Для потока жидкости прямоугольного сечения с площадью живого сечения ω = 1,2 м2 найти такие размеры потока b и h, чтобы гидравлический радиус был наименьшим.

Задача 3.3.10

Для измерения скоростных напоров применяется гидрометрическая трубка (рис. 61), состоящая из пьезометра и трубки Пито. Определить местную скорость движения жидкости в трубопроводе, если разность показаний в трубке Пито и пьезометре равна Δh = 620 мм. Жидкость считать идеальной.

Задача 3.3.11

В сужающуюся трубу подаётся вода расходом Q = 0,065 л/с при температуре t =10˚C. Определить режим движения в широкой и узкой части, если d1 = 40 мм и d2 = 20 мм. Ответ: в широкой части режим ламинарный; в узкой части режим турбулентный.

Стоимость: 120 руб

Задача 3.3.12

Горизонтальный трубопровод составлен из трёх участков различных диаметров (рис. 62): d1 = 24 мм, d2 = 56 мм, d3 = 40 мм. Высота уровней в пьезометрических трубках I и II при движении жидкости по трубопроводу устанавливается соответственно: h2 = 68 см и h3 = 84 см. Вычислить пьезометрическую высоту h4, установившуюся в пьезометре III. Жидкость считать идеальной.

Задача 3.3.13

Из резервуара вытекает вода по трубопроводу переменного сечения с площадями ω1 = 5,0 м2, ω2 = 0,015 м2, ω3 = 0,04 м2, ω4 = 0,02 м2 (рис. 63). Расстояния от плоскости сравнения до центра тяжести сечений соответственно: z1 = 4,0 м, z2 = 2,0 м, z3 = 0,5 м, z4 = 0. Абсолютное давление на поверхности жидкости в резервуаре pА = 110 кПа. Определить расход воды, скорость и избыточное давление давление жидкости (в метрах водного столба) в сечениях жидкости (в напорную и пьезометрическую линии. Движение по трубопроводу считать установившимся. Потерями напора пренебречь.

Задача 3.3.14

Из открытого резервуара с постоянным расходом Q = 1,0 л/с и скоростью V = 0,5 м/с подаётся нефть (рис.64 ) Определить диаметр d и напор H, необходимый для пропуска нефти по трубопроводу длиной L = 100 м. Кинематическую вязкость нефти принять равной  = 0,14 см2/с. Построить напорную и пьезометрическую линии.

Задача 3.3.15

Вычислить потерю напора в трубопроводе внутренним диаметром d = 50 мм, длиной L = 100 м при перекачке нефти с кинематической вязкостью  = 0,2 Ст и скоростью движения V = 0,3 м/с.

Задача 3.3.16

Нефть с кинематической вязкостью  = 0,3 см2/с движется по трубопроводу. Определить минимальный диаметр трубопровода d, при котором нефть будет двигаться при ламинарном режиме с расходом Q = 8,14 л/с.

Задача 3.3.17

Определить расход воды в горизонтальном трубопроводе переменного сечения, скорость на каждом из участков и построить пьезометрическую линию, если H = 5 , 0 м , d 1 = 1 2 0 м м , d2 = d4= 60 мм, d3 = 100 мм (рис. 65).

Задача 3.3.18

Определить путевые потери в водопроводе диаметром d = 80 мм и длиной L = 250 м, если расход воды составляет Q = 8,0 л/с и температура воды t = 12˚C. Эквивалентную шероховатость принять равной Δ = 0,25 мм.

Задача 3.3.19

Из открытого бака с постоянным напором H = 11,0 м по чугунному трубопроводу длиной L = 3,5 м и диаметром d = 80 мм вода вытекает в атмосферу (см. рис. 64). Определить скорость и расход, пренебрегая местными потерями. Коэффициент гидравлического трения принять равным λ = 0,02.

Задача 3.3.20

Нефть с кинематической вязкостью ν = 0,3 см2/с движется по трубопроводу. Найти:
а) минимальный диаметр трубопровода, при котором нефть будет двигаться при ламинарном режиме с расходом Q = 8,14 л/с; б) с каким расходом нефть будет двигаться по трубопроводу с диаметром d = 150 мм при числе Рейнольдса Re = 5000.

Задача 3.3.21

По нефтепроводу диаметром d = 200 мм и длиной l = 4,0 км перекачивается нефть с расходом Q = 108 м3/ч, кинематической вязкостью ν = 1 Ст, удельным весом γ = 8829 Н/м3. Определить необходимое давление в начале нефтепровода:
а) при горизонтальной местности;
б) если местность имеет уклон в сторону движения нефти i0 = 0,001.

Задача 3.3.22

Определить потерю напора в нефтепроводе диаметром 200 мм и длиной 50 км при перекачке нефти вязкостью 3,5 Ст. Абсолютную шероховатость труб принять равной 0,12 мм. Расход нефти равен 42 л/с.

Задача 3.3.23

Определить потерю напора на трение по длине водопровода диаметром d = 100 мм и длиной L = 2,5 км, если расход воды составляет 118 л/с.

Задача 3.3.24

При закрытом кране манометр показывает давление p1 = 4,0 ат. После открытия крана манометр стал показывать давление p2 =1,5 ат (рис. 66). Определить расход, если диаметр трубы D = 100 мм.

Задача 3.3.25

По трубопроводу диаметром d = 150 мм перекачивается нефть, кинематическая вязкость которой ν = 2,8∙10-6 м2/с. Приняв режим движения нефти при расходе Q = 44 дм3/с ламинарным, определить гидравлический уклон потока.

Задача 3.3.26

По стальному трубопроводу длиной 250 м и диаметром 100 мм перекачивается нефть со скоростью 2,1 м/с. Динамическая вязкость нефти μ = 3,3 сП (сантипуаз), плотность нефти ρ = 890 кг/м3. Определить гидравлический уклон. Построить напорную линию.

Задача 3.3.27

Определить расход при подаче разжиженного битума по трубопроводу при условии сохранения ламинарного режима движения, если диаметр d = 100 мм, кинематическая вязкость битума ν = 0,02 Ст.

Задача 3.3.28

По трубопроводу диаметром d = 80 мм и длиной l =  1000 м подаётся разогретый битум вязкостью ν = 0,8 Ст. Определить потери напора в трубопроводе, если расход Q = 8 л/с.

Задача 3.3.29

По трубопроводу постоянного диаметра и длиной L = 56,4 км перекачивается нефть плотностью ρ = 860 кг/м3. Начальная точка выше конечной точки на 120 м. Определить гидравлический уклон, если известно, что давление в начальной точке p1 = 3,0∙106 Па, а в конечной точке p2 = pа.

Задача 3.3.30

Из водоёма с минимальной высотой уровня H = 2,0 м вода отводится по трубе диаметром d = 100 мм (рис. 67) с расходом Q = 20 дм3/с. На пути движения воды имеются местные сопротивления: вход в трубу, два резких поворота на 90˚, одна полностью открытая задвижка. Длина участка трубы l = 210,0 м. Определить высоту h, на которую нужно поднять резервуар, чтобы обеспечить пропуск данного расхода. Построить пьезометрическую и напорную линии.

Задача 3.3.31

По трубчатому расходомеру протекает вода (рис. 68) с расходом Q = 9,0 л/с. Диаметр суженной части трубопровода составляет d = 50 мм.
Определить:
а) разность показаний пьезометров h, если диаметр основного трубопровода D = 75 мм;
б) диаметр основного трубопровода D, если разность показаний пьезометров h = 1,03 м.

Задача 3.3.32

По трубопроводу постоянного сечения длиной l = 5800 м перекачивается нефть плотностью ρ = 890 кг/м3. Начальная точка трубопровода находится ниже конечной точки на 42,0 м. Гидравлический уклон равен I = 0,006. Определить необходимое давление p1 в начальной точке трубопровода, для получения избыточного давления в конечной точке p2 = 2 ат.

Задача 3.3.33

Определить диаметр трубы и необходимый напор для обеспечения пропуска расхода нефти Q = 1,0 л/с при скорости движения V = 0,5 м/с.
Построить пьезометрическую и напорную линии. Кинематическая вязкость нефти ν = 1,4 Ст. Длина трубы l = 100 м.

Задача 3.3.34

Определить напор центробежного насоса, зная расход Q = 100 л/с, коэффициент полезного действия насоса η = 0,65 и мощность на валу насоса N = 60 кВт.

Задача 3.3.35

Определить диаметр всасывающей трубы и вакуум у центробежного насоса, если известно, что расход Q = 17,7 л/с, расстояние от свободной поверхности в резервуаре до оси насоса hн = 6,0 м, длина всасывающей трубы lвс = 60,0 м, допустимая скорость в трубе V = 1,0 м/с (рис. 69). При входе во всасывающую трубу устроена сетка и обратный клапан.

Задача 3.3.36

Насос откачивает бензин из подземного резервуара по всасывающему трубопроводу (рис. 70), диаметр которого d = 100 мм, длина l = 120,0 м, эквивалентная шероховатость Δ = 0,1 мм. Уровень бензина в резервуаре ниже оси насоса на H = 3,8 м. Давление на поверхности бензина в резервуаре атмосферное. Определить расход бензина из резервуара, если известно, что абсолютное давление всасывания насоса pвс = 42 кПа. Плотность бензина принять ρ = 750 кг/м3 и кинематическую вязкость ν = 0,01 Ст. Местные потери напора в трубопроводе считать равными 10% от путевых потерь.

Задача 3.3.37

Определить силу P, которую нужно приложить к поршню насоса диаметром D = 65 мм, чтобы подавать в напорный бак жидкость с постоянным расходом Q = 2,5 л/с (рис. 71). Высота подъёма жидкости в установке H = 10,0 м. Избыточное давление в напорном баке p0 = 0,15 МПа; длина трубопровода l = 60,0 м, диаметр d = 30 мм, его шероховатость Δ = 0,03 мм. Коэффициент сопротивления вентиля на трубопроводе ζ = 5,5. Потери напора на плавных поворотах трубопровода не учитывать. Трением поршня в цилиндре пренебречь. Задачу решить для случаев подачи в бак бензина (ρ = 765 кг/м3, ν = 0,4 сСт) и машинного масла (ρ = 930 кг/м3, ν = 20 сСт).

 

 

 

Задача 3.3.38

Керосин перекачивается насосом по резиновому шлангу длиной 160 м, диаметром 62 мм. Производительность насоса Q = 250 л/мин. Вычислить развиваемое насосом давление, если выкидной конец шланга открыт в атмосферу и поднят на 16,0 м выше нагнетательного патрубка насоса. Перекачиваемый керосин имеет вязкость ν = 0,024 Ст и плотность ρ = 800 кг/м3.
У к а з а н и е. Коэффициент Дарси для резиновых шлангов вычисляют по формуле λ = 0,0113 + 0,9170 Re-0,41.

Задача 3.3.39

Насос забирает из водоёма воду с температурой 20ºС в количестве Q = 50 л/с. Определить максимальную высоту расположения горизонтального вала насоса над свободной поверхностью воды, если давление перед насосом p2 = 0,3∙105 Па. На всасывающей чугунной трубе диаметром d = 0,25 м и длиной l = 50,0 м имеется заборная сетка, плавный поворот радиусом R = 0,5 м и регулирующая задвижка, открытая на 45% площади проходного сечения.

Задача 3.3.40

С помощью насоса, установленного в пункте А, в бак B подаётся нефть плотностью ρ = 905 кг/м3 (рис. 72). Высота всасывающей линии h = 4,0 м, высота нагнетательной линии H = 46,0 м. Давление в колодце и резервуаре атмосферное. Расход нефти равен Q = 12 м3/ч. Потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений составляют 4,5 м. Определить мощность, потребляемую насосом, если коэффициент полезного действия насоса равен 75%.

Задача 3.3.41

Вода из скважины по сифонному трубопроводу подаётся в сборный колодец. Длина трубы сифона 350 м, её диаметр 100 мм. Разность уровней воды в скважине и в колодце 2,2 м. Превышение наивысшей точки сифона над уровнем воды в скважине h = 2,8 м. Приняв коэффициент гидравлического трения λ = 0,025 и сумму коэффициентов местных сопротивлений   6,5, определить среднюю скорость движения воды и расход в сифонной трубке, а также вакуум в наивысшей точке сифона. Длина восходящей ветки 80,0 м.

Задача 3.3.42

По сифонному трубопроводу из скважины в сборный коллектор должна подаваться вода в количестве 5 л/с. Длина трубопровода 120 м, диаметр 76 мм, превышение наивысшей точки сифона над уровнем воды в скважине 3,1 м. Определить необходимый напор сифона, приняв сумму коэффициентов местных сопротивлений   7.

Задача 3.3.43

Сифонный бетонный водосброс диаметром d = 1,0 м, общей длиной L = 50,0 м сбрасывает воду из водохранилища в реку, уровень которой на H = 5,0 м ниже уровня водохранилища (рис. 73). Определить подачу сифонного водосброса Q, если он имеет два поворота: α = 90º и α = 45º с радиусами закругления R = 2,0 м. Длина горизонтального участка lг = 2,0 м. Температура воды в водохранилище 0ºС. Определить также вакуум в верхней точке сифона, если z1 = 3,0 м и z2 = 1,0 м.

Задача 3.3.44

По самотечному сифонному трубопроводу длиной l = 44,0 м необходимо обеспечить расход нефти (ρ = 0,9 г/см3, ν = 1,0 Ст) Q = 1,0 л/с при напоре Р = 2,0 м (рис. 74). Найти требуемый диаметр D трубопровода, учитывая только потери напора на трение по его длине. Определить допустимое превышение h сечения К-К над уровнем в верхнем резервуаре, если это сечение находится на середине длины трубопровода, а вакуум не должен превышать pвак = 53 кПа.

Задача 3.3.45

По сифону, изображённому на рис.75, перекачивается вода. Определить допустимую температуру воды для работы сифона без срыва потока при следующих данных: длина трубы 150 м, длина восходящей ветви сифона 24 м, превышение точки С над уровнем воды в верхнем резервуаре h = 4,0 м, H = 25,0 м. Скоростным напором можно пренебречь.

Задача 3.3.46

Определить требуемый напор в точке А для пропуска 25 л/с воды по замкнутому трубопроводу, изображённому на рис. 76, при следующих данных: напор в точке Б HБ = 15,0 м, диаметры участков d1 =150 мм, d2 = 100 мм, l1 = 1000 м, l2 = 600 м, l3 = 800 м.

Задача 3.3.47

Подобрать диаметры труб для участков замкнутой сети при следующих данных: длины участков l1 = 600 м, l2 = 500 м, l3 = 700 м; расходы на участках Q1 = 12 л/с, Q2 = 10 л/с, Q3 = 14 л/с; напор в точках А и Б равен HА = 15,0 м и HБ = 3,0 м (рис. 76).

Задача 3.3.48

Определить расходы в ветвях сети (см. рис. 75) при следующих данных: диаметры участков d1 = 100 мм, d2 = 150 мм, d3 = 76 мм, длины участков l1 = 1200 м, l2 = 900 м, l3 = 1600 м. Напор в точке А 40 м, напор в точке Б 5,0 м. Суммарная производительность сети 35 л/с.

Задача 3.3.49

Определить напор, необходимый для пропуска расхода воды Q = 0,07 м3/с через трубопровод диаметром d = 0,3 м и длиной l = 1200 м. Трубы стальные новые.

Задача 3.3.50

Определить приблизительный расход в стальном самотечном водопроводе диаметром d = 82 мм и длиной l = 820 м, если H = 12,9 м.

Задача 3.3.51

Из резервуара М по трубе длиной L = 1000 м в узел А (рис. 77) поступает вода в количестве Q = 12 л/с. В узле А трубопровод разветвляется, и расход q1 = 4,0 л/с пропускается по трубе длиной l1 = 75 м, а расход q2 = 8,0 л/с – по трубе длиной l2 = 100 м. Трубопроводы АБ1 и АВ1 расположены в горизонтальной плоскости, а точки Б и В подняты от этой плоскости соответственно на h2 = 8,0 м и h3 = 4,0 м. Из труб l1 и l2 вода вытекает в атмосферу. Вся сеть смонтирована из стальных цельнотянутых труб, и предполагается, что в процессе эксплуатации эти трубы можно будет отнести к разряду нормально загрязнённых (n = 0,0125). Определить диаметры труб на всех участках водопроводной сети и напор, необходимый для обеспечения пропуска заданных расходов.

Задача 3.3.52

Определить высоту водонапорной башни H над пунктом А, к которому вода подаётся по чугунным трубам, бывшим в употреблении, с расходом Q = 18 л/с. Длина водопровода l = 2000 м (рис. 78). В водонапорную башню вода подаётся насосом.

Задача 3.3.53

От водонапорной башни А проложен трубопровод из последовательно соединённых стальных новых труб разного диаметра. Вода из этого трубопровода в количестве Q = 5 л/с вытекает в атмосферу. В сечениях 1, 2, 3 и 4 отводятся соответствующие расходы: q1 = 4 л/с, q2 = 3 л/с,q3 =6 л/с и q4 = 2 л/с. Отдельные участки трубопровода имеют следующие длины: l1 = 1000 м, l2 = 750 м, l3 =1500 м, l4 = 1000 м, l5 = 1250 м. Определить высоту водонапорной башни и диаметры труб на участках трубопровода (рис. 79).

Задача 3.3.54

Определить разность горизонтов в резервуарах А и Б при расходе воды по трубопроводу, соединяющему эти резервуары, Q = 12∙10-3 м3/с. Длина трубопровода l = 400 м, диаметр d = 1000 мм (рис. 80). Коэффициент шероховатости следует принять n = 0,0125. Коэффициент Дарси определить с учётом области сопротивления. Местные потери составляют 10% потери напора по длине.

Задача 3.3.55

Определить, какое количество воды вытекло из цилиндрического вертикального резервуара диаметром D = 1,2 м за время t = 1 мин через отверстие в дне диаметром d = 100 мм. Уровень воды в баке поддерживается постоянным при напоре H = 1,3 м. Сжатие струи считать полным совершенным.

Задача 3.3.56

Призматический резервуар разделён на две части перегородкой (рис. 81). В левом отсеке поддерживается постоянный уровень воды. В перегородке имеется круглое отверстие диаметром d = 80 мм, расположенное на глубине h2 = 3,2 м под поверхностью воды. Во внешней стенке резервуара на одной высоте с первым отверстием расположено второе отверстие диаметром d2 = 100 мм Определить расход воды и уровень воды h3 в правом отсеке при установившихся уровнях в отсеках.

Задача 3.3.57

Цилиндрический резервуар диаметром D = 4,0 м и высотой H = 6,0 м имеет у дна отверстие диаметром d = 100 мм. Определить время полного опорожнения резервуара, если коэффициент расхода отверстия μ = 0,62.

Задача 3.3.58

Определить расход жидкости через цилиндрический насадок, имеющий диаметр d = 100 мм и длину l = 400 мм, если напор над центром насадка H = 3,4 м.

Задача 3.3.59

Вода вытекает через отверстие диаметром d = 25 мм в тонкой стенке вертикального цилиндрического резервуара, открытого сверху. Вычислить, за какой промежуток времени уровень воды в резервуаре снизится с 12,0 м до 4,5 м, считая от центра отверстия. Коэффициент расхода принять равным μ = 0,65, а диаметр бака D = 5,0 м.

Задача 3.3.60

В дне резервуара имеются два отверстия диаметром d = 100 мм. Напор поддерживается постоянным H = 2,0 м. Как изменится расход, если к одному из отверстий присоединить цилиндрический насадок?

Задача 3.3.61

С целью определения коэффициента расхода насадка, установленного в плоском днище вертикального цилиндрического открытого резервуара, наблюдали за понижением уровня воды в резервуаре. За 24 мин высота уровня понизилась от 2,6 м до 1,2 м. Диаметр резервуара D = 1,4 м, диаметр насадка d = 20 мм. Определить коэффициент расхода.

Задача 3.3.62

Через круглое незатопленное отверстие в тонкой стенке диаметром d = 40 мм вытекает вода. Каким должен быть напор воды над центром отверстия, чтобы её расход был равен Q = 2,6 л/с?

Задача 3.3.63

Определить расход воды через гидромонитор (конический насадок), выходное отверстие которого равно d = 40 мм, если манометр показывает давление 4 ат.

Задача 3.3.64

В резервуаре находится 1,1 м воды и 6,2 м нефти плотностью ρ = 900 кг/м3. Диаметр резервуара D = 6,0 м. Определить время слива воды через короткий патрубок диаметром d = 100 мм.

Задача 3.3.65

Определить расход воды через квадратное затопленное отверстие со стороной a = 150 мм, если глубина погружения центра отверстия под свободную поверхность с напорной стороны h2 = 4,4 м, а с низовой стороны h3 = 2,2 м. Скоростью подхода воды пренебречь.

Часть задач есть решенные, контакты

Гидравлический расчет для выбора насосной станции.

  Здравствуйте уважаемые читатели «Сан Самыча«. Смешно иногда слушать продавцов-консультантов, когда они пытаются искренне помочь «правильно» подобрать насосную станцию. Глубина всасывания, напор, расход, мощность электродвигателя, рассчитывая характеристики на ходу, они умудряются все перепутать и запутаться самим. Для нас, уважаемый читатель, важно понять, что производитель указывает максимально возможные характеристики насоса. И они, конечно, связаны с параметрами Вашей системы водоснабжения, но они не совпадают, и не могут совпадать.

Да, насос способен поднять воду с глубины в восемь метров, но тогда смело скидывайте с напора те же восемь метров или 0,8 бар (атмосфер, кгс/см²).

Да, насос выдаст 45 метров напора (4,5 бар, атм., кгс/см²), но при условии, что Вы не будете с него требовать расхода вообще, а источник воды будет на уровне насоса.

Да, насос будет перекачивать 50 литров в минуту (3 куб. метра в час), но тогда грех добиваться от него хоть какого-то давления. Радуйтесь, что он выдает Вам эти пять ведер в минуту!

Впрочем, производитель и не скрывает этого. В любом паспорте насоса и насосной станции можно найти зависимости расхода от давления на напоре данного насоса, оформленные в виде графика или таблицы. А уже сам покупатель решает: устраивают его данные характеристики или нет.

Что нужно для расчета характеристик насоса?

Для расчета необходимых характеристик насоса нужны некоторые сведения о будущей системе водоснабжения. И мне кажется, Вы, как хозяин своего дома без труда озвучите или выясните их.

К этим сведениям относятся:

— расстояние по вертикали от зеркала воды источника водоснабжения до предполагаемого места установки самого дальнего смесителя в метрах. Причем желательно учесть сезонные колебания этого расстояния и, так называемые, динамические, когда зеркало воды опускается из-за того, что Вы берете воду. Чем точнее Вы определите это расстояние, тем точнее будет расчет, потому что вертикальная составляющая потери напора, обычно, самая большая.

— расстояние по горизонтали от источника воды до самого дальнего смесителя, рассчитанное исходя из предполагаемого маршрута прокладки трубы. Это расстояние можно измерить не так точно, точность плюс-минус один метр вполне сойдет.

— примерное предполагаемое место установки насоса или насосной станции в сборе. Соответственно, с вертикальным расстоянием, желательно, определиться поточнее.

— диаметры и материал предполагаемых к использованию в системе труб. Сейчас, обычно, используют пластиковые трубы, а у них у всех примерно равные показатели шероховатости, поэтому, по большому счету, значение имеют только диаметры предполагаемых труб и их длина. К слову, распространенная в интернете формула для расчета водоснабжения: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру по вертикали, мягко сказать, не всегда верна. В дальнейшем я расскажу почему.

— Желательно, конечно, определиться с количеством уголков, тройников, кранов и других элементов системы, называемых «местными сопротивлениями». Но я понимаю, что это довольно сложно, по крайней мере, на данном этапе. Поэтому, по нашему обоюдному согласию, заменим это все, скажем, 10-процентным запасом по напору.

Ну, а при монтаже системы, не забывайте простое правило: Чем меньше соединений, тем меньше вероятность, что у Вас что-то потечет. К этому стоит добавить, что и потери напора тоже будут меньше.

Да!!!, и самое главное, Вы должны определиться, сколько потребителей (смесители, душ, бачок унитаза, стиральная или посудомоечная машина, уличный кран для полива и прочее) будут у Вас работать одновременно без существенной потери напора. Потому что от этого очень многое зависит.

Ниже, я собрал в таблицу потери напора в горизонтальной пластиковой трубе длиной 10 метров в зависимости от диаметра трубы и количества потребителей, рассчитанные с помощью специальной программы. По-моему, получилось очень показательно.

Потеря напора в метрах водного столба на горизонтальном участке пластиковой трубы длиной 10 метров в зависимости от внутреннего диаметра трубы и количества потребителей.

Внутренний диаметр трубопровода	12 мм	16 мм	20 мм	26 мм
1 потребитель (расход 0,2 л/с или 12 л/мин)	4,05	1,0	0,35	0,1
2 потребителя (расход 0,4 л/с или 24 л/мин)	14,09	3,49	1,16	0,33
3 потребителя (расход 0,6 л/с или 36 л/мин)	29,49	7,23	2,52	0,7

Из таблицы видно, что формуле: 10 метров горизонтальной трубы равно 1 метру вертикальной, соответствует только труба внутренним диаметром 16 мм (это металлопластик или полипропилен наружным диаметром 20 мм) в расчете на одного потребителя. И это правило никак нельзя назвать универсальным.

Стоит также добавить, что, даже заменяя участки существующей системы на трубы большего диаметра, Вы, тем самым, снижаете сопротивление трубопроводов системы в целом, увеличивая напор на выходе из смесителей.

 Пример расчета характеристик насосной станции.

«Все это хорошо, — скажете Вы, — Но как же считать?!» Давайте посчитаем вместе.

 Задача. Сделать гидравлический расчет водопроводной системы при условии что:

— Имеется скважина глубиной 18 метров, зеркало воды в которой находится на глубине не больше 10 метров от поверхности земли.

— Насос или насосную станцию предполагается поставить над скважиной в кессон глубиной 2,5 метра.

— От скважины до дома расстояние 13 метров.

— Внутри дома предполагаемое горизонтальное расстояние по маршруту прокладки трубы – 9 метров.

— Предполагаемые вертикальные расстояния: от пола до смесителя – 1,1 метра, от пола до излива  душа – 2.2 метра, от уровня земли до пола – 1,2 метра.

— Предполагаемая труба на всасе насоса: металлопластик наружным  диаметром 26 мм и длиной 10 метров. На напоре: от насоса до дома – полиэтилен наружным диаметром 25 мм, длиной 18 метров, разводка в доме – полипропилен наружным диаметром 20 мм, длиной 9 метров.

— Рассчитывать нужно на использование одновременно двух потребителей.

Для начала, давайте приведем в порядок все эти сведения. Общее вертикальное расстояние от зеркала воды до самого дальнего потребителя (излив душа) будет равняться:

10 м + 1,2 м + 2,2 м = 13,4 метра.

Расстояние по вертикали от насоса до зеркала воды:

10 м – 2,5 м = 7,5 метров.

Горизонтальные расстояния нам, собственно, нужны только для определения длины труб, а эти сведения у нас уже есть. Длина трубы на всасе, которую нужно учесть при расчете – это расстояние от зеркала воды до насоса, т.е. 7,5 метров. В принципе, насос должен осилить эти метры, но это число нужно запомнить и проверить перед поиском подходящего насоса.

Общая потеря напора по вертикали нами уже определена, это 13,4 метра. Теперь найдем потерю напора в трубах из-за движения по ним воды. Металлопластиковая труба наружным диаметром 26 мм имеет внутренний диаметр 20 мм, такой же внутренний диаметр у полиэтиленовой трубы, которую предполагается проложить от кессона к дому, поэтому:

18/10*1,16 = 2,088 м

Это потеря напора в полиэтиленовой (ПНД) трубе, ведущей к дому.

Особо не мудрствуя, я взял потерю напора для этого диаметра, 20 мм, и двух потребителей из своей же таблицы и нашел потерю напора для нужной нам длины трубопровода, помня о том, что в таблице указана потеря напора для длины в 10 метров.

Однако для оценки стабильности работы насоса нужно найти полное сопротивление трубы на всасе:

7,5/10*1,16 = 0,87 метра

и общая потеря напора на всасе будет равна:

0,87 + 7,5 = 8,37 метра,

что очень близко к критическим 9 метрам, максимально возможной глубине всасывания насоса. Поэтому, желательно, либо увеличить глубину кессона, хотя бы до 3 метров, либо использовать насосную станцию с внешним эжектором, что намного дороже. Еще вариант, увеличить диаметр всасывающего трубопровода до 32 мм, тогда общее сопротивление трубы уменьшится.

Давайте выберем вариант по надежней: увеличим диаметр трубы на всасе, поменяв её на металлопластик с наружным диаметром 32 мм (внутренний, соответственно, 26 мм) и «опустим» кессон на полметра. Общая высота подъема воды при этом нисколько не изменится. Мы лишь подвинем насос поближе к воде.

7/10*0,33 = 0,231 метра, и

7,0 + 0,231 = 7,231 метра,

Что уже вполне приемлемо, и с поиском нужного насоса, скорее всего, проблем не будет.

Полипропиленовая труба с наружным диаметром 20 мм имеет внутренний диаметр 16 мм, и потеря напора на ней составит:

9/10*3,49 = 3,141 метра

Теперь сложим все, что мы вычислили:

13,4 + 2,09 + 0,23 + 3,14 = 18,86 метра

И прибавим к этому оговоренные нами ранее десять процентов на потерю в местных сопротивлениях:

18,86 +10% = 20,75 метра.

Но это лишь тот напор, который должен преодолеть насос, чтобы вода просто полилась из смесителя. Чтобы вода пошла из смесителя под напором, к этому нужно добавить так называемый «свободный напор». По стандартам он должен быть не меньше 3 метров, исходя же из практических соображений, лучше закладывать в расчет число побольше, в разумных, конечно, пределах, например, 15 метров. Этого хватит на преодоление сопротивления в различном подключаемом нами оборудовании: бойлер, стиральная и посудомоечная машина и т.д.

Таким образом, мы получаем желательные характеристики насоса:

20,75 + 15 = 35,75, т.е. примерно 36 метров,

Но не меньше 20,75 + 3 = 23,75, т.е. примерно 24 метра.

При этих напорах насос должен выдавать нам 24 литра в минуту или 1,44 кубометра в час.

Напомню, это не те характеристики, которые написаны на шильдике насоса, а те, которые насос должен реально выдавать при этом напоре и расходе.

Как это узнать? Читаем дальше…

Сколько воды может течь по трубе (галлонов в минуту)?

Нас регулярно спрашивают о пропускной способности труб различного диаметра и о том, какая водосточная воронка лучше всего подходит для труб определенного размера. К сожалению, рекомендации не так просты, потому что вам также необходимо учитывать давление воды, трение материала и многое другое.

Тем не менее, мы составили следующие таблицы, которые служат в качестве общих руководств для оценки пропускной способности трубы по воде через трубу или водосток.Если у вас есть вопросы, позвоните нашему мастеру слива по телефону 800-635-0384.

Расход воды (галлонов в минуту / галлонов в час) в зависимости от размера трубы и внутреннего / внешнего диаметра

			Предположим, что гравитация — низкое давление. Скорость потока около 6 футов / с, также на стороне всасывания насоса		Предположим среднее давление (20-100 фунтов на квадратный дюйм). Скорость потока около 12 ф / с		Предположим, ПИКовый поток «высокого давления».Скорость потока около 18 ф / с
Размер трубы (сортамент 40)	I.D. (диапазон)	Н.Д.	галлонов в минуту (с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)	GPH (с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)	галлонов в минуту (с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)	GPH (Вт / мин.Потери и шум PSI)	галлонов в минуту (с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)	GPH (с потерями и шумом в фунтах на квадратный дюйм)
1/2 «	0,5 — 0,6 дюйма	0,85 «	7	420	14	840	21	1,260
3/4 «	0,75 — 0.85 «	1.06 «	11	660	23	1,410	36	2,160
1 «	1 — 1,03 «	1,33 «	16	960	37	2,200	58	3 480
1-1 / 4 «	1,25 — 1,36 дюйма	1,67 «	25	1,500	62	3,750	100	6 000
1-1 / 2 «	1.5 — 1,6 «	1,9 «	35	2 100	81	4 830	126	7 560
2 «	1,95 — 2,05 дюйма	2.38 «	55	3 300	127	7 650	200	12 000
2-1 / 2 «	2,35 — 2,45 «	2.89 «	80	4 800	190	11 400	300	18 000
3 «	2,9–3,05 дюйма	3,5 «	140	8 400	273	16,350	425	25 500
4 «	3,85 — 3,95 дюйма	4,5 «	240	14 400	480	28 800	700	42 000
5 «	4.95–5,05 дюйма	5,563 «	380	22 800	750	45 000	1,100	66 000
6 «	5,85 — 5,95 дюйма	6,61 «	550	33 000	1100	66 000	1700	102 000
8 «	7,96 дюйма	8.625 «	950	57 000	1900	114 000	2800	168 000

Расход воды (галлонов в минуту) в зависимости от внутреннего диаметра и давления

ДАВЛЕНИЕ	РАСХОД В ГАЛЛ. / МИН ЧЕРЕЗ ТРУБОПРОВОД В ДЮЙМАХ
фунт / кв. Дюйм	1 «	1.25 «	1,5 «	2 «	2,5 «	3 «	4 «
20	26	47	76	161	290	468	997
30	32	58	94	200	360	582	1240
40	38	68	110	234	421	680	1449
50	43	77	124	264	475	767	1635
60	47	85	137	291	524	846	1804
75	53	95	153	329	591	955	2035
100	62	112	180	384	690	1115	2377
125	70	126	203	433	779	1258	2681
150	77	139	224	478	859	1388	2958
200	90	162	262	558	1004	1621	3455

Пропускная способность стальных труб (sch 40)

Размер трубы	Максимальный расход (галлон / мин)	Скорость (фут / с)	Потеря напора (фут / 100 футов)
2 «	45	4.3	3,9
2-1 / 2 «	75	5,0	4,1
3 «	130	5,6	3,9
4 «	260	6,6	4,0
6 «	800	8,9	4,0
8 «	1,600	10.3	3,8
10 «	3 000	12,2	4,0
12 «	4,700	13,4	4,0
14 «	6 000	14,2	4,0
16 «	8 000	14,5	3,5
18 «	10 000	14.3	3,0
20 «	12 000	13,8	2,4
24 «	18 000	14,4	2,1

12.1 Расход и его связь со скоростью — Физика колледжа: OpenStax

Сводка

• Рассчитайте расход.
• Определите единицы объема.
• Опишите несжимаемые жидкости.
• Объясните последствия уравнения неразрывности.

Скорость потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] определяется как объем жидкости, проходящей через какое-то место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1. В символах это может быть написано как

[латекс] \ boldsymbol {Q \: =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {t}}, [/ latex]

где [latex] \ boldsymbol {V} [/ latex] — это объем, а [latex] \ boldsymbol {t} [/ latex] — прошедшее время.3} [/ latex]). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рис. 1. Расход — это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через площадь A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости проходит мимо точки P по единой трубе во времени t . Объем цилиндра составляет Ad , а средняя скорость равна v̄ = d / t , так что расход равен Q = Ad / t = Av̄ .

Пример 1: Расчет объема по скорости потока: Сердце накачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока составляет 5,00 л / мин?

Стратегия

Время и скорость потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] даны, поэтому объем [латекс] \ boldsymbol {V} [/ latex] может быть вычислен из определения скорости потока.

Решение

Решение [latex] \ boldsymbol {Q = V / t} [/ latex] для объема дает

[латекс] \ boldsymbol {V = Qt.3.} \ end {array} [/ latex]

Обсуждение

Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Быстрый горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между скоростью потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] и скоростью [латекс] \ boldsymbol {\ bar {v}} [/ latex] составляет

[латекс] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}}, [/ latex]

где [latex] \ boldsymbol {A} [/ latex] — это площадь поперечного сечения, а [latex] \ boldsymbol {\ bar {v}} [/ latex] — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

.

[латекс] \ boldsymbol {V = Ad}, [/ latex]

, который проходит мимо точки [latex] \ textbf {P} [/ latex] за время [latex] \ boldsymbol {t}. [/ Latex] Разделив обе стороны этого отношения на [latex] \ boldsymbol {t} [ / latex] дает

[латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {t}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {Ad} {t}}. [/ латекс]

Отметим, что [латекс] \ boldsymbol {Q = V / t} [/ latex] и средняя скорость [латекс] \ boldsymbol {v \ bar {v} = d / t}.[/ latex] Таким образом, уравнение превращается в [латекс] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}}. [/ latex]

На рис. 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы.В частности, для точек 1 и 2,

[латекс] \ begin {array} {c} \ boldsymbol {Q_1 = Q_2} \\ \ boldsymbol {A_1 \ bar {v} _1 = A_2 \ bar {v} _2.} \ End {array} [/ latex] [латекс] \ rbrace [/ латекс]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости. Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища.Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

Рис. 2. Когда труба сужается, тот же объем занимает большую длину. Для того, чтобы тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не масштабированы.)

Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример 2: Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубки

Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. Скорость потока через шланг и сопло составляет 0,500 л / с. Рассчитайте скорость воды (а) в шланге и (б) в форсунке.2}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {= \: 1. 2}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ bar {v} _1}.2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {1,96 \ textbf {m / s} = 25,5 \ textbf {m / s}}. [/ Latex]

Обсуждение

Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопел. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса.Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма скоростей потока в каждом из ответвлений на любом участке вдоль трубы.Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

[латекс] \ boldsymbol {n_1A_1 \ bar {v} _1 = n_2A_2 \ bar {v} _2}, [/ latex]

, где [латекс] \ boldsymbol {n_1} [/ latex] и [латекс] \ boldsymbol {n_2} [/ latex] — количество ветвей в каждой из секций вдоль трубки.

Пример 3: Расчет скорости потока и диаметра сосуда: разветвление сердечно-сосудистой системы

Аорта — это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по телу.(а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0,33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет [латекс] \ boldsymbol {8.0 \: \ mu}, [/ латекс] вычислите количество капилляров в системе кровообращения.

Стратегия

Мы можем использовать [latex] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}} [/ latex] для вычисления скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для вычисления количества капилляров как все остальные переменные известны. 6} [/ латекс] на 1 кг. мышцы.9} [/ латексные] капилляры.

Концептуальные вопросы

1: В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

2: На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости максимальна там, где линии тока находятся ближе всего друг к другу. (Подсказка: рассмотрите взаимосвязь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которую она течет.)

3: Определите некоторые вещества, которые являются несжимаемыми, а некоторые — нет.3 \ textbf {/ s}}? [/ Latex]

3: Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л / мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определите скорость кровотока по аорте.

4: Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см / с. Определите скорость потока и объем, который проходит через артерию за 30 с.

5: Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. Рис. 3).В среднем река имеет скорость потока около 300 000 л / с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и в среднем 20 м в глубину. а) Какова средняя скорость реки в ущелье? b) Какова средняя скорость воды в реке ниже водопада, когда она расширяется до 60 м, а глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (Источник: RaviGogna, Flickr)

6: Основная артерия с площадью поперечного сечения [латекс] \ boldsymbol {1.9} [/ латексные] капиллярные сосуды. Каждый сосуд имеет диаметр примерно [латекс] \ boldsymbol {8 \: \ mu \ textbf {m}}. [/ Latex] Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л / мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

9: (a) Оцените время, необходимое для наполнения частного бассейна емкостью 80 000 л с использованием садового шланга с расходом 60 л / мин. 3 \ textbf {/ s}}, [/ latex]?

10: Скорость потока крови через [латекс] \ boldsymbol {2.3 \ textbf {/ s}}? [/ Latex] (Полученное большое число является завышенной оценкой, но все же разумно.)

11: (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге диаметром 9 см, пропускающем 80,0 л воды в секунду? б) Какая скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Вы бы ответили иначе, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

12: Диаметр главного воздуховода воздухонагревателя составляет 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если его объем равен объему внутри дома каждые 15 минут? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву 13.Ширина 0 м, длина 20,0 м, высота 2,75 м.

13: Вода движется со скоростью 2,00 м / с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какая скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в сопле этого шланга составляет 15,0 м / с. Каков внутренний диаметр сопла?

14: Докажите, что скорость несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубке Вентури, увеличивается на коэффициент, равный квадрату коэффициента уменьшения диаметра.3 \ textbf {/ s}}. [/ Latex] (a) Какова средняя скорость потока в этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что неразумно или непоследовательно в помещениях?

Глоссарий

расход

сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки в течение времени t , или Q = V / t

литр

единица объема, равная 10 ⁻³ м ³

Решения

Задачи и упражнения

1:

[латекс] \ boldsymbol {2.3 \ textbf {/ s}} [/ latex]

(б) 0,890 см

Таблица размеров ирригационных труб для боковых сторон

Предыдущая страница учебного пособия Указатель учебного пособия по проектированию дождевателей Следующая страница учебного пособия

(иногда называется таблицей размеров труб.)

Этот метод основан на предположении, что вы используете трубу Cl 200 PVC для боковых труб. С небольшими корректировками этот метод также будет достаточно хорошо работать с трубами SCH 40 из ПВХ или ирригационной трубы из полиэтилена.Для других типов труб или трубок вам потребуется использовать метод проб и ошибок для определения размеров труб.

Хотя описанный здесь метод определения размеров труб кажется довольно сложным, когда вы читаете его в первый раз, на самом деле он становится чрезвычайно быстрым и легким, когда вы в нем разбираетесь. Вы начнете с простого расчета, чтобы получить значение «PSI / 100». Затем вы будете использовать это значение в таблице размеров труб, чтобы вычислить максимальный расход для труб различных размеров. Вы сделаете это только один раз для каждой спринклерной системы.Как только у вас будет этот график, вы начнете добавлять размеры труб в свой план. Большинство дизайнеров, которые «проектируют в своей голове», используют этот метод или его близкую вариацию. Это метод, который я использую при разработке своих систем.

Определения:

L Атеральная труба : Трубы между регулирующим клапаном и спринклерными головками называются «боковыми».

Магистраль: Трубы, идущие от источника воды к регулирующим клапанам, называются «магистралями».

Регулирующий клапан: Регулирующий клапан — это клапан, используемый для включения и выключения группы спринклеров. Часто это электрический электромагнитный клапан, управляемый таймером.

Контур клапана: Контур клапана состоит из одного регулирующего клапана и всех фитингов, труб и спринклерных головок, которые он включает.

галлонов в минуту: галлонов в минуту, показатель расхода воды. Используется преимущественно в США.

PSI: фунтов на квадратный дюйм, мера давления воды.Используется преимущественно в США.

ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА, КОТОРЫЕ НЕОБХОДИМО ВНИМАТЬ

В случае сомнений всегда используйте трубу большего диаметра!

Вы всегда можете использовать трубу большего размера. Нет, у меня нет акций производителя оросительных труб. Но использование трубы большего размера не повлияет на работу вашей спринклерной системы. Использование трубы большего диаметра НЕ приведет к заметному снижению давления воды. (Да, я поставил это утверждение «заметно».) Единственный ущерб, нанесенный использованием трубы большего размера, — это ваш кошелек. Труба большего размера обычно стоит дороже. Но с точки зрения производительности ирригационной системы вы НИКОГДА ничего не повредите, используя трубу большего размера. Теперь я понимаю, что где-то там, где-то вам скажут, что это неправда. Они скажут вам, что вам нужна труба меньшего размера, чтобы отжимать воду и создавать большее давление. Они, конечно, совершенно неправы, но, читая это, вы, вероятно, не уверены, кто прав, поскольку они будут утверждать, что я не прав! Попросите их предоставить вам научное и задокументированное объяснение своей правоты.Я также дам вам базовое и очень научное объяснение со ссылками. Вот мой: использование трубы меньшего размера для увеличения давления воды. Ладно, извини, я сейчас слезу со своей мыльницы.

Это труба или трубка? Я все называю трубкой. Привычка, так как здесь, в Ла-Ла-Ленд (Лос-Анджелес, Калифорния), мы используем в основном трубы из ПВХ для полива. Однако некоторые типы «трубы» технически определяются как «труба». Разница в том, из какого материала они сделаны.Сталь и пластик ПВХ обычно называют трубами. Полиэтилен, PEX и медь обычно называют трубкой или трубкой. Если я скажу трубку вместо трубки, примите мои извинения.

РАСЧЕТ ЗНАЧЕНИЯ PSI / 100:

Значение PSI / 100 — это значение, используемое в таблице размеров труб (мы скоро перейдем к диаграмме). Значение PSI / 100 определяет, какой столбец диаграммы вы будете использовать при определении размеров труб. Простой расчет даст вам значение PSI / 100.

Формула PSI / 100:

(____ PSI x 100) / ____ футов Общая длина = PSI / 100

Для тех, кто предпочитает переменные, это та же формула, написанная с использованием переменных: (LPSI * 100) / FTL = PSI / 100

Вот значения, которые нужно вставить в пустые места («____»), или переменные в формуле:

____ PSI. (LPSI) Вставьте максимальные потери PSI для всех боковых сторон в контуре клапана в формулу, где указано «____PSI.».

Если вы работаете с Руководством по проектированию спринклера, посмотрите на форму проектных данных , чтобы найти таблицу потерь давления . Там вы увидите введенную вами цифру под названием «_____ PSI — Laterals». Это максимальная потеря PSI для боковых стволов, используйте это число здесь. В случае сомнений, 3 фунта на квадратный дюйм — это достаточно безопасное значение для большинства спринклерных систем. Если вы не понимаете потери давления при орошении, см. Страницы «Потери давления и выбор спринклерного оборудования» и «Боковые потери давления».Помните, что максимальная общая потеря давления между клапаном и последней спринклерной системой НЕ должна превышать 20% рабочего давления спринклерной головки. Пример: рабочее давление спринклера 20 PSI. 20 x 0,20 = максимальная потеря давления 4 фунта / кв. Дюйм на боковых сторонах контура.

____ футов Общая длина. (FTL) Введите расстояние от регулирующего клапана до самого дальнего спринклера в поле, обозначенное «____ Общая длина футов» в формуле.

Для этого значения вам необходимо вычислить общую длину трубы (в футах), по которой вода должна пройти, чтобы попасть от клапана к самому дальнему оросителю.Измерьте только те участки трубы, через которые будет проходить вода на пути от регулирующего клапана до самого дальнего спринклера. Не добавляйте длину боковых шпор, идущих к другим головам, которые не находятся на самом длинном маршруте. В приведенном ниже примере маршрут от регулирующего клапана до самого дальнего спринклера, расстояние до которого вы должны измерить, показан красным цветом. Суммирование каждого участка трубы вдоль этого маршрута дает 118 ′. Таким образом, 118 футов будут значением ___ футов, которое вы использовали бы в формуле PSI / 100.

Пример типовой схемы клапана

Теперь используйте приведенную выше формулу PSI / 100, чтобы вычислить значение PSI / 100. (____ PSI x 100) / ____ футов Общая длина = PSI / 100

Запишите значение PSI / 100. ____________

Пример. Допустим, значение «____ PSI — Laterals» равно 4 PSI. Предположим также, что общая длина боковой стенки, измеренная выше, составляет 118 футов. Значения, вставленные в формулу, будут выглядеть следующим образом: (4 PSI x 100) / 118 футов Теперь посчитаем.4 умножить на 100 = 400. Затем 400 разделить на 118 = 3,389. Округлите это число до 3,4. Поэтому при использовании этого примера ваше значение PSI / 100 для использования в таблице размеров трубы будет 3,4 PSI / 100 .

Эту процедуру можно повторить для каждого контура клапана. Но обычный метод —

.

Можно использовать одно и то же значение PSI / 100 для всех схем клапана. Так делают большинство профессионалов (в том числе и я). Единственная загвоздка в том, что вы должны использовать «худшее» значение PSI / 100.Другими словами, вам нужно выяснить, какой из контуров клапана на всей вашей спринклерной системе имеет наибольшую «общую длину ножек» между клапаном и последним спринклерным устройством. Затем используйте эту схему клапана для расчета наихудшего случая PSI / 100 для всей спринклерной системы. Преимуществом использования одного и того же значения PSI / 100 для всего является единообразие конструкции и, очевидно, выполнение только одного расчета PSI / 100 для всей спринклерной системы экономит время. Например, труба с пятью полукруглыми распылительными головками ниже по потоку всегда будет трубы одного и того же размера.Это гораздо менее запутывает установщика, и это основная причина, по которой мы делаем это именно так.

Секции труб и галлонов в минуту:

Каждая секция боковой трубы может быть разного размера. Например, первая секция трубы, ведущая от клапана, может иметь размер 1 1/4 дюйма. Следующие две секции могут иметь размер 1 дюйм, а остальные секции — 3/4 дюйма. Размер трубы для каждой секции основан на фактическом расходе GPM, проходящем через эту секцию трубы, поэтому вам нужно знать, какой расход GPM для каждой секции.Если вы работали с Руководством по проектированию спринклера, вы уже поняли это и записали эти значения GPM в свой план на более раннем этапе. В противном случае вам потребуется несколько минут, чтобы сделать это сейчас. См. Страницу «Схема расположения спринклерных труб» для получения инструкций по вычислению GPM для каждой секции трубы.

ТАБЛИЦА РАЗМЕРОВ ТРУБ или ТАБЛИЦА:

перед использованием диаграммы…

Предупреждение: Таблица размеров спринклерных труб основана на использовании трубы из ПВХ класса 200.Для других типов труб вам потребуется выполнить корректировку, если вы хотите использовать диаграмму.

Schedule 40 PVC: Если вы планируете использовать ПВХ-трубу Schedule 40 («SCH 40») для отводов, вам необходимо выполнить регулировку, прежде чем использовать приведенную ниже таблицу, потому что ПВХ-труба SCH 40 имеет гораздо меньшую водопропускную способность, чем другие Трубы ПВХ. Уменьшите значение PSI / 100, которое вы только что рассчитали для контуров клапана, до 1/2 от исходного значения.

Пример для трубы ПВХ SCH 40: В приведенном выше примере вы вычислили значение 3.4 фунта / кв. Дюйм / 100. Но вы решили использовать для отводов трубу из ПВХ SCH 40 вместо трубы из ПВХ Cl 200. Таким образом, вам нужно будет уменьшить значение PSI / 100 вдвое. 3,4 x 0,5 = 1,7 фунтов на кв. Дюйм / 100. Итак, ваше новое значение составляет 1,7 фунтов на квадратный дюйм / 100. Как вы увидите, это приведет к увеличению размеров боковых труб! Вот почему большинство людей не используют ПВХ SCH 40 для отводов, и поэтому я рекомендую вам использовать ПВХ класса 200. Это имеет большое значение в стоимости!

Труба из ПВХ класса 125, 160 или 200: Приведенная ниже таблица основана на использовании трубы из ПВХ класса 200.Он также работает для класса 125 (не рекомендуется) и класса 160 (трудно найти).

Трубы из ПВХ классов 100 и 315: Как правило, эти типы труб из ПВХ не используются для отводов.

Полиэтилен, полибутилен: Используйте приведенную ниже таблицу. Затем, после того, как вы получите размер трубы из таблицы, вам нужно увеличить его на один размер , чтобы получить правильный размер для полипропиленовой трубы. Другими словами, если в таблице указано ¾ «ПВХ труба, то вам следует использовать поливинилхлоридную трубу 1».1 ″ превращается в 1 ″, 1 ″ становится 1 ½ дюйма, 1 ½ дюйма становится 2 ″ и т. Д. Примечание. Труба PEX — это не то же самое, что и оросительная труба из полиэтилена.

PEX: Не используйте таблицу для трубы PEX. PEX имеет чрезвычайно ограниченный поток. Используйте метод определения размера проб и ошибок для PEX!

Для использования диаграммы вы будете использовать рассчитанное вами значение PSI / 100 вместе с расходом в галлонах в минуту в секции трубы.

Таблица размеров спринклерных труб для боковых сторон

PSI / 100 (округление в меньшую сторону)
0.2	0,5	0,8	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0	6.0	РАЗМЕР
2.2	3,3	4,4	5,0	6,2	7,1	8,5	10	11	13	¾ ”
3,8	6,3	8,1	9,2	11	13	17	20	22	24	1 ″
7.1	12	15	18	22	25	31	36	37	37	1¼ ”
11	16	22	24	31	35	44	48	49	49	1½
18	30	40	44	57	65	76	76	76	76	2 ″
28	46	60	67	83	96	114	114	114	114	2½ ”
46	75	100	112	140	162	165	170	170	170	3 ″
87	140	185	208	250	280	280	280	280	280	4 ″
255	410	540	600	600	600	600	600	600	600	6 ″

Потоки, показанные красным, составляют более 5 футов в секунду.Таблица размеров спринклерных труб
, Copyright 1979, Jess Stryker, Все права защищены.
Разрешено повторное использование для любых целей и на любых носителях при условии сохранения уведомления об авторских правах.

Таблица размеров спринклерных трубок Инструкции:

1. Начните с участка трубы, наиболее удаленного от клапана (присоединяется к последней спринклерной головке).
2. Найдите значение PSI / 100 в верхнем ряду (синий текст, непосредственно под заголовком PSI / 100.)
3. Прочтите этот столбец и найдите значение, равное или превышающее GPM в секции трубы.
4. Теперь прочтите правый столбец, чтобы найти размер трубы, который будет использоваться для данной секции трубы.
5. Повторите шаги 3-5 для других участков трубы в контуре бокового клапана.

Примечания:

• Расходы более 5 футов / сек считаются маргинальными (показаны красным на диаграмме). Большинство экспертов считают, что потоки до 7 футов / сек приемлемы для боковых стволов. Однако потоки со скоростью более 7 футов / сек не считаются безопасными, поэтому они не показаны на диаграмме.
• В этой таблице используется формула усреднения, основанная на предположении, что все потоки для любого заданного размера трубы не будут соответствовать максимальному количеству галлонов в минуту для этого размера трубы. В редких случаях потеря PSI для всей боковой стенки может превышать желаемую потерю до 10%.
• В данной таблице предполагается использование трубы из ПВХ класса Cl 200, для других типов труб, например, из поли или SCH 40 из ПВХ, требуется корректировка размеров труб.
• Нет трубы 1/2 ″? См. Мое объяснение того, почему я не использую трубы диаметром в полдюйма.

Пример использования таблицы размеров труб:

Пример эскиза спринклерной системы

В приведенном выше примере потоки для каждой секции трубы отмечены серым текстом со стрелкой, указывающей на секцию трубы. Контур красной трубы имеет наибольшее расстояние между регулирующим клапаном и самой дальней головкой спринклера. Итак, для нашего примера воспользуемся контуром красной трубы.

Сначала нам нужно вычислить значение PSI / 100.

Начнем с максимальной потери давления в боковых трубопроводах.В этом примере мы будем использовать 4 фунта на квадратный дюйм.
Теперь мы измеряем общее расстояние трубы от клапана до самой дальней головки. Я показал этот маршрут жирной красной линией. Если следовать по этому смелому красному маршруту, расстояние от регулирующего клапана до самого дальнего напора составляет 96 футов.
Теперь формула PSI / 100 со значениями из этого примера вставлена: (_4_ PSI x 100) / _96_ футов Общая длина = _4,2_ PSI / 100

Теперь мы начинаем использовать таблицу для определения размеров труб.

Наше значение PSI / 100 составляет 4,2, поэтому смотрим на график.Округляя вниз, мы видим, что 4,0 является ближайшим значением PSI / 100 на диаграмме, поэтому мы используем столбец 4,0.
Теперь прочтите колонку 4.0. Цифры покажут нам максимальный расход для каждого размера трубы.
Итак, первое число, которое мы видим, — 10. Это будет означать 10 галлонов в минуту. Читая вправо, мы видим, что 10 галлонов в минуту — это максимальный расход для трубы размером 3/4 дюйма.
Продолжая колонку 4.0, следующее число — 20. Мы снова читаем и видим, что 20 галлонов в минуту будут максимальным расходом для 1-дюймовой трубы.
Читая еще одну строчку, мы видим, что 36 галлонов в минуту — это максимальный расход для трубы 1 1/4 дюйма.И мы можем продолжить это по графику.
Итак, теперь мы можем создать простую таблицу размеров труб для использования в нашем плане на основе значений, которые мы взяли из таблицы размеров труб:

До 10 галлонов в минуту = труба размером 3/4 дюйма
До 20 галлонов в минуту = труба размером 1 дюйм
До 36 галлонов в минуту = труба размером 1 1/4 дюйма
До 48 галлонов в минуту = труба размером 1 1/2 дюйма
Больше до 76 галлонов в минуту = труба размером 2 ″

Теперь вернитесь и посмотрите на поток для каждой секции трубы на вашем плане. Затем, исходя из расхода в галлонах в минуту, вставьте размер трубы из составленного вами графика.

Таким образом, секция с расходом 2,5 галлона в минуту будет 3/4 ″ трубы.
Участок с расходом 1,3 галлона в минуту также будет из трубы 3/4 дюйма.
Участок с расходом 3,8 галлона в минуту будет составлять 3/4 дюйма.
Участок с расходом 6,4 галлона в минуту будет составлять 3/4 дюйма трубы.
Участок с расходом 1,3 галлона в минуту будет составлять 3/4 ″ трубы.
Участок с расходом 2,6 галлона в минуту будет составлять 3/4 ″ трубы.
Участок с расходом 9,0 галлонов в минуту будет составлять 3/4 дюйма.
Участок с расходом 11,5 галлонов в минуту будет иметь длину 1 дюйм.

Я вставил эти размеры труб на приведенный выше пример.

Видите, насколько это быстро и просто? После того, как вы сделаете начальные расчеты PSI / 100, вы можете использовать таблицу размеров труб, чтобы создать индивидуальную спецификацию труб для вашего плана.Тогда действительно быстро можно просто посмотреть поток в секции трубы, найти его в расписании и указать размер трубы! Вы можете понять, почему профессионалы используют этот метод, он позволяет им пролетать через большую конструкцию с сотнями разбрызгивателей.

ОБЩИЕ ПРОБЛЕМЫ И ВОПРОСЫ, КАСАЮЩИЕСЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТАБЛИЦЫ РАЗМЕРОВ ТРУБ

Ваше значение PSI / 100 не соответствует графику? Если ваше значение PSI / 100 равно 6.0 или выше, вы должны использовать столбец 6.0. На уровне 6.0 вы достигли максимальной безопасной пропускной способности для размеров труб, указанных в таблице.

Размер трубы больше размера клапана? Это нормально, если первая труба после клапана на один размер больше клапана. Таким образом, у вас может быть магистраль диаметром 1 дюйм, входящая в клапан 3/4 дюйма, а затем боковая труба диаметром 1 дюйм, выходящая из клапана 3/4 дюйма. Это очень часто и совсем не проблема. Поэтому не беспокойтесь, если размер трубы, указанный в таблице, больше или меньше размера клапана.

Напишите размер трубы рядом с ней на плане. Повторите действия для каждого участка трубы. Повторите эти действия для каждого контура клапана.

Предыдущая страница учебного пособия Указатель учебного пособия по проектированию дождевателей Следующая страница учебного пособия

Гидравлический поршневой насос

---

Гидравлический плунжер или импульсный насос — это устройство, использующее энергию падающей воды, чтобы поднять меньшее количество воды на большее возвышение, чем источник. См. Рис. 1. Есть только два движущихся детали, поэтому их мало изнашивается.Гидравлические цилиндры относительно экономичен в покупке и установке. Один может быть построен с подробным планов и при правильной установке дадут много беспроблемных лет службы без затрат на перекачку. По этим причинам Гидравлический цилиндр — привлекательное решение там, где большая сила тяжести поток существует. Таран нужно рассматривать, когда есть источник который может дать как минимум в семь раз больше воды, чем таран должна перекачиваться, и вода будет или может быть очищена от мусора и песок.Место для подъемника должно быть не менее 0,5 м ниже источник воды и вода должны быть на уровне выше, чем источник.

Факторы проектирования

Перед тем, как выбрать гидроцилиндр, необходимо знать несколько конструктивных факторов. Они показаны на Рисунке 1 и включают:

1. Разница в высоте между источником воды и насосом. участок (так называемый вертикальный спуск).
2. Перепад высот насосной площадки и точки хранения или использования (подъем).
3. Количество (Q) потока, доступного из источника.
4. Необходимое количество воды.
5. Длина трубы от источника до насосной площадки (называемая приводная труба).
6. Длина трубы от насоса до места хранения (называемая напорный патрубок).

После получения этой информации можно произвести расчет. сделано, чтобы увидеть, можно ли подать необходимое количество воды баран.Формула: D = (S x F x E) / L Где:

D = Доставленное количество в литрах за 24 часа.
S = количество подаваемой воды в литрах в минуту.
F = падение или высота источника над тараном в метрах.
E = КПД поршня (для коммерческих моделей используйте 0,66, для домашнего использования 0,33, если не указано иное).
L = высота подъема рабочего места над гидроцилиндром в метрах.

Таблица 1 решает эту формулу для гидроцилиндров с КПД 66 процентов, подача 1 литр в минуту, а при рабочем падении и подъемник показан в таблице.Для расходных материалов более 1 литра в минуту просто умножьте на количество поставленных литров.

Таблица 1. Рабочие характеристики поршня для подачи 1 литр / минуту
литров, поставка за 24 часа

Рабочий ход (м)	Подъемник — вертикальная высота, до которой вода поднимается над подъемником (м)
	5	7.5	10	15	20	30	40	50	60	80	100	125
1,0	144	77	65	33	29	19.5	12,5
1,5		135	96,5	70	54	36	19	15
2.0		220	156	105	79	53	33	25	19,5	12,5
2,5		280	200	125	100	66	40.5	32,5	24	15,5	12
3,0			260	180	130	87	65	51	40	27	17,5	12
3.5				215	150	100	75	60	46	31,5	20	14
4,0				255	173	115	86	69	53	36	23	16
5.0				310	236	155	118	94	71,5	50	36	23
6,0					282	185	140	112	93.5	64,5	47,5	34,5
7,0						216	163	130	109	82	60	48
8,0							187	149	125	94	69	55
9.0							212	168	140	105	84	62
10,0							245	187	156	117	93	69
12.0							295	225	187	140	113	83
14,0								265	218	167	132	97
16.0									250	187	150	110
18,0									280	210	169	124
20.0										237	188	140

Компоненты гидроцилиндра

Установка гидроцилиндра состоит из подающей, приводной трубы, гидроцилиндр, линия подачи и обычно резервуар для хранения.Эти показано на рисунке 1. Каждая из этих составных частей обсуждается ниже:

Поставка. Водозаборник должен быть спроектирован так, чтобы мусор и песок не попадали в питания, так как они могут забить плунжер. Если вода не естественная без этих материалов, входное отверстие должно быть экранировано или отстойным бассейн при условии. Когда источник удален от места размещения плунжера, линия подачи может быть спроектирована так, чтобы вода поступала в приводную трубу как показано на рисунке 2.Линия подачи при необходимости должна быть на как минимум на один диаметр трубы больше, чем диаметр ведущей трубы.

Приводная труба. Приводная труба должна быть изготовлена ​​из негибкого материала для максимального эффективность. Обычно это оцинкованная железная труба, хотя другие материалы, заключенные в бетон, будут работать. Чтобы уменьшить голову потери из-за трения, длина трубы деленная на диаметр трубы должно быть в пределах 150–1000.Таблица 2 показывает минимальную и максимальную длину труб для различных размеров труб.

Таблица 2. Диапазон длин приводных труб
для труб различного диаметра

Размер приводной трубы (мм)	Длина (метры)
	Минимум	Максимум
13	2	13
20	3	20
25	4	25
30	4.5	30
40	6	40
50	7,5	50
80	12	80
100	15	100

Диаметр приводной трубы обычно выбирается исходя из размера плунжер и рекомендации производителя, как показано в таблице 3.Длина в четыре-шесть раз больше вертикального падения.

Таблица 3. Диаметры приводных труб по
Hydram Номер размера производителя

Hydram Size	1	2	3	3,5	4	5	6
Размер трубы (мм)	32	38	51	63.5	76	101	127

Ram. Плунжеры могут быть построены с использованием имеющихся в продаже обратных клапанов или путем изготовления обратных клапанов. Они также доступны в заводском исполнении. агрегаты различных размеров и производительности. Бараны можно использовать в тандеме для перекачивания воды, если одного поршня недостаточно для подачи необходимость. У каждого гидроцилиндра должна быть своя приводная труба, но все могут насос через общую напорную трубу, как показано на рисунке 3.

При установке гидроцилиндра важно, чтобы он был ровным и надежно закреплен. прикреплен к неподвижному основанию, предпочтительно бетонному, и что сточные воды должны быть слиты. Насос не может работать в погруженном состоянии. Поскольку плунжер обычно работает круглосуточно, размер может быть определенным для доставки в течение 24-часового периода. Таблица 4 показывает объемы гидроцилиндров Hydrams одного производителя.

Таблица 4.Емкость Hydram по номеру производителя

	Размер Hydram
	1	2	3	3,5	4	5X	6X	5лет	6 лет
Необходимый объем приводной воды (л / мин)	7-16	12-25	27-55	45-96	68-137	136-270	180-410	136-270	180-410
Максимальный подъем (м)	150	150	120	120	120	105	105	105

Трубка напорная. Напорная труба может быть из любого материала, выдерживающего водяное давление. Размер линии можно оценить с помощью Таблицы 5.

Таблица 5. Размер нагнетательной трубы

Размер напорной трубы (мм)	Расход (л / мин)
30	6-36
40	37-60
50	61-90
80	91-234
100	235-360

Резервуар для хранения. Он расположен на уровне, обеспечивающем подачу воды до точки использовать. Размер основан на максимальной потребности в день.

---

Определение размеров гидроцилиндра

Небольшой поселок состоит из 10 домов, в которых проживает 60 человек. На 10 м ниже деревни есть родник, который впадает в мойка, которая находится на 15 м ниже источника. Весна производит 30 000 литров воды в сутки. Есть место для барана на банка стирки.Эта площадка на 5 м выше мойки и на 35 м. с весны. В селе планируется общественная опора. 200м от набережной. Требуется лифт для подъема наверх хранилища бак 23м. Ниже приведены этапы проектирования.

Определите необходимые проектные факторы:

1. Вертикальное падение 10м.

2. Высота подъема 23 м до верхней части резервуара.

3. Доступный поток равен 30 000 литров в день, разделенный на 11440 минут в день (30 000/11 440) = 20.8 литров в минуту.

4. Необходимое количество воды из расчета 40 литров в день на человек при максимальном использовании 60 человек x 40 литров в день = 2400 литров в сутки.
2400/1440 = 1,66 литра в минуту (используйте 2 литра в минуту)

5. Длина приводной трубы 35м.

6. Длина напорной трубы 200м.

Приведенные выше данные могут быть использованы для определения размера системы. Используя Таблицу 1, при падении с 10 м и подъеме на 80 м можно перекачивать 117 литров в день на каждый литр в минуту.Начиная с 2400 литров в день, необходимое количество литров в минуту может можно найти, разделив 2400 на 117:

2400/117 = требуется расход 20,5 литров в минуту.

Из пункта 3 выше доступный расход составляет 20,8 литров в минуту. так что источника достаточно.

Таблица 3 теперь может использоваться для выбора размера плунжера. Объем вождения воды или подачи — 20,5 литров в минуту. Из таблицы 4, Hydram № 2 требует от 12 до 25 литров в минуту.А № 2 Hydram может поднимать воду на максимальную высоту 250 м в соответствии с Таблице 4. Этого будет достаточно, поскольку подъем наверх резервуар для хранения 23м. Таким образом, будет выбран Hydram № 2.

Таблица 3 показывает, что для Hydram № 2 минимальная длина приводной трубы диаметр 38мм. Таблица 2 показывает, что минимальный и максимальный длина трубы 40 мм (ближайший размер к 38 мм) составляет 6-40 м. С родник в 35м, длина в порядке. Таблица 5 может используется для выбора напорной трубы диаметром 30 мм, которая подходит необходимая поставка, 20.5 литров в минуту.

---

---

Этот документ не защищен авторским правом, поэтому вы можете свободно распечатывать и распространять это. Однако мы просим, ​​чтобы любое такое повторное распространение только на некоммерческой основе. Пожалуйста, укажите в качестве автора US AID, 1982.

---

12.1 Расход и его связь со скоростью — College Physics chapters 1-17

Сводка

• Рассчитайте расход.
• Определите единицы объема.
• Опишите несжимаемые жидкости.
• Объясните последствия уравнения неразрывности.

Скорость потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] определяется как объем жидкости, проходящей через какое-то место через область в течение периода времени, как показано на рисунке 1. В символах это может быть написано как

[латекс] \ boldsymbol {Q \: =} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {t}}, [/ latex]

где [latex] \ boldsymbol {V} [/ latex] — это объем, а [latex] \ boldsymbol {t} [/ latex] — прошедшее время.3} [/ latex]). В этом тексте мы будем использовать любые метрические единицы, наиболее удобные для данной ситуации.

Рис. 1. Расход — это объем жидкости в единицу времени, проходящий мимо точки через площадь A . Здесь заштрихованный цилиндр жидкости проходит мимо точки P по единой трубе во времени t . Объем цилиндра составляет Ad , а средняя скорость равна v̄ = d / t , так что расход равен Q = Ad / t = Av̄ .

Пример 1: Расчет объема по скорости потока: Сердце накачивает много крови за всю жизнь

Сколько кубических метров крови перекачивает сердце за 75 лет жизни, если средняя скорость потока составляет 5,00 л / мин?

Стратегия

Время и скорость потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] даны, поэтому объем [латекс] \ boldsymbol {V} [/ latex] может быть вычислен из определения скорости потока.

Решение

Решение [latex] \ boldsymbol {Q = V / t} [/ latex] для объема дает

[латекс] \ boldsymbol {V = Qt.3.} \ end {array} [/ latex]

Обсуждение

Это количество около 200 000 тонн крови. Для сравнения, это значение примерно в 200 раз превышает объем воды, содержащейся в 6-полосном 50-метровом бассейне с дорожками.

Расход и скорость связаны, но совершенно разными физическими величинами. Чтобы сделать различие ясным, подумайте о скорости течения реки. Чем больше скорость воды, тем больше скорость течения реки. Но скорость потока также зависит от размера реки.Быстрый горный ручей несет гораздо меньше воды, чем, например, река Амазонка в Бразилии. Точное соотношение между скоростью потока [латекс] \ boldsymbol {Q} [/ latex] и скоростью [латекс] \ boldsymbol {\ bar {v}} [/ latex] составляет

[латекс] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}}, [/ latex]

где [latex] \ boldsymbol {A} [/ latex] — это площадь поперечного сечения, а [latex] \ boldsymbol {\ bar {v}} [/ latex] — средняя скорость. Это уравнение кажется достаточно логичным. Это соотношение говорит нам, что скорость потока прямо пропорциональна величине средней скорости (далее называемой скоростью) и размеру реки, трубы или другого водовода.Чем больше размер трубы, тем больше площадь его поперечного сечения. На рисунке 1 показано, как получается это соотношение. Заштрихованный цилиндр имеет объем

.

[латекс] \ boldsymbol {V = Ad}, [/ latex]

, который проходит мимо точки [latex] \ textbf {P} [/ latex] за время [latex] \ boldsymbol {t}. [/ Latex] Разделив обе стороны этого отношения на [latex] \ boldsymbol {t} [ / latex] дает

[латекс] \ boldsymbol {\ frac {V} {t}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {=} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {\ frac {Ad} {t}}. [/ латекс]

Отметим, что [латекс] \ boldsymbol {Q = V / t} [/ latex] и средняя скорость [латекс] \ boldsymbol {v \ bar {v} = d / t}.[/ latex] Таким образом, уравнение превращается в [латекс] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}}. [/ latex]

На рис. 2 показана несжимаемая жидкость, текущая по трубе с уменьшающимся радиусом. Поскольку жидкость несжимаема, одно и то же количество жидкости должно пройти через любую точку трубы за заданное время, чтобы обеспечить непрерывность потока. В этом случае, поскольку площадь поперечного сечения трубы уменьшается, скорость обязательно должна увеличиваться. Эту логику можно расширить, чтобы сказать, что скорость потока должна быть одинаковой во всех точках трубы.В частности, для точек 1 и 2,

[латекс] \ begin {array} {c} \ boldsymbol {Q_1 = Q_2} \\ \ boldsymbol {A_1 \ bar {v} _1 = A_2 \ bar {v} _2.} \ End {array} [/ latex] [латекс] \ rbrace [/ латекс]

Это называется уравнением неразрывности и справедливо для любой несжимаемой жидкости. Следствия уравнения неразрывности можно наблюдать, когда вода течет из шланга в узкую форсунку: она выходит с большой скоростью — это и есть назначение форсунки. И наоборот, когда река впадает в один конец водохранилища, вода значительно замедляется, возможно, снова набирая скорость, когда она покидает другой конец водохранилища.Другими словами, скорость увеличивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается, и скорость уменьшается, когда увеличивается площадь поперечного сечения.

Рис. 2. Когда труба сужается, тот же объем занимает большую длину. Для того, чтобы тот же объем прошел точки 1 и 2 за заданное время, скорость должна быть больше в точке 2. Процесс в точности обратим. Если жидкость течет в обратном направлении, ее скорость будет уменьшаться при расширении трубки. (Обратите внимание, что относительные объемы двух цилиндров и соответствующие стрелки вектора скорости не масштабированы.)

Поскольку жидкости по существу несжимаемы, уравнение неразрывности справедливо для всех жидкостей. Однако газы сжимаемы, поэтому уравнение следует применять с осторожностью к газам, если они подвергаются сжатию или расширению.

Пример 2: Расчет скорости жидкости: скорость увеличивается при сужении трубки

Насадка радиусом 0,250 см присоединяется к садовому шлангу радиусом 0,900 см. 2}} [/ latex] [latex] \ boldsymbol {\ bar {v} _1}.2}} [/ latex] [латекс] \ boldsymbol {1,96 \ textbf {m / s} = 25,5 \ textbf {m / s}}. [/ Latex]

Обсуждение

Скорость 1,96 м / с примерно подходит для воды, выходящей из шланга без сопел. Сопло создает значительно более быстрый поток, просто сужая поток до более узкой трубки.

Решение последней части примера показывает, что скорость обратно пропорциональна квадрату радиуса трубы, что дает большие эффекты при изменении радиуса.Мы можем задуть свечу на большом расстоянии, например, поджав губы, тогда как задувание свечи с широко открытым ртом совершенно неэффективно.

Во многих ситуациях, в том числе в сердечно-сосудистой системе, происходит разветвление потока. Кровь перекачивается из сердца в артерии, которые подразделяются на более мелкие артерии (артериолы), которые разветвляются на очень тонкие сосуды, называемые капиллярами. В этой ситуации непрерывность потока сохраняется, но сохраняется сумма скоростей потока в каждом из ответвлений на любом участке вдоль трубы.Уравнение неразрывности в более общем виде принимает вид

[латекс] \ boldsymbol {n_1A_1 \ bar {v} _1 = n_2A_2 \ bar {v} _2}, [/ latex]

, где [латекс] \ boldsymbol {n_1} [/ latex] и [латекс] \ boldsymbol {n_2} [/ latex] — количество ветвей в каждой из секций вдоль трубки.

Пример 3: Расчет скорости потока и диаметра сосуда: разветвление сердечно-сосудистой системы

Аорта — это главный кровеносный сосуд, по которому кровь покидает сердце и циркулирует по телу.(а) Рассчитайте среднюю скорость кровотока в аорте, если скорость потока составляет 5,0 л / мин. Аорта имеет радиус 10 мм. (б) Кровь также течет через более мелкие кровеносные сосуды, известные как капилляры. Когда скорость кровотока в аорте составляет 5,0 л / мин, скорость кровотока в капиллярах составляет около 0,33 мм / с. Учитывая, что средний диаметр капилляра составляет [латекс] \ boldsymbol {8.0 \: \ mu}, [/ латекс] вычислите количество капилляров в системе кровообращения.

Стратегия

Мы можем использовать [latex] \ boldsymbol {Q = A \ bar {v}} [/ latex] для вычисления скорости потока в аорте, а затем использовать общую форму уравнения непрерывности для вычисления количества капилляров как все остальные переменные известны. 6} [/ латекс] на 1 кг. мышцы.9} [/ латексные] капилляры.

Концептуальные вопросы

1: В чем разница между расходом и скоростью жидкости? Как они связаны?

2: На многих рисунках в тексте показаны линии тока. Объясните, почему скорость жидкости максимальна там, где линии тока находятся ближе всего друг к другу. (Подсказка: рассмотрите взаимосвязь между скоростью жидкости и площадью поперечного сечения, через которую она течет.)

3: Определите некоторые вещества, которые являются несжимаемыми, а некоторые — нет.3 \ textbf {/ s}}? [/ Latex]

3: Кровь перекачивается из сердца со скоростью 5,0 л / мин в аорту (радиусом 1,0 см). Определите скорость кровотока по аорте.

4: Кровь течет по артерии радиусом 2 мм со скоростью 40 см / с. Определите скорость потока и объем, который проходит через артерию за 30 с.

5: Водопад Хука на реке Вайкато — одна из самых посещаемых природных достопримечательностей Новой Зеландии (см. Рис. 3).В среднем река имеет скорость потока около 300 000 л / с. В ущелье река сужается до 20 м в ширину и в среднем 20 м в глубину. а) Какова средняя скорость реки в ущелье? b) Какова средняя скорость воды в реке ниже водопада, когда она расширяется до 60 м, а глубина увеличивается в среднем до 40 м?

Рис. 3. Водопад Хука в Таупо, Новая Зеландия, демонстрирует скорость потока. (Источник: RaviGogna, Flickr)

6: Основная артерия с площадью поперечного сечения [латекс] \ boldsymbol {1.9} [/ латексные] капиллярные сосуды. Каждый сосуд имеет диаметр примерно [латекс] \ boldsymbol {8 \: \ mu \ textbf {m}}. [/ Latex] Предполагая, что сердечный выброс составляет 5 л / мин, определите среднюю скорость кровотока через каждый капиллярный сосуд.

9: (a) Оцените время, необходимое для наполнения частного бассейна емкостью 80 000 л с использованием садового шланга с расходом 60 л / мин. 3 \ textbf {/ s}}, [/ latex]?

10: Скорость потока крови через [латекс] \ boldsymbol {2.3 \ textbf {/ s}}? [/ Latex] (Полученное большое число является завышенной оценкой, но все же разумно.)

11: (a) Какова скорость жидкости в пожарном шланге диаметром 9 см, пропускающем 80,0 л воды в секунду? б) Какая скорость потока в кубических метрах в секунду? (c) Вы бы ответили иначе, если бы соленая вода заменила пресную воду в пожарном шланге?

12: Диаметр главного воздуховода воздухонагревателя составляет 0,300 м. Какова средняя скорость воздуха в воздуховоде, если его объем равен объему внутри дома каждые 15 минут? Внутренний объем дома эквивалентен прямоугольному массиву 13.Ширина 0 м, длина 20,0 м, высота 2,75 м.

13: Вода движется со скоростью 2,00 м / с по шлангу с внутренним диаметром 1,60 см. а) Какая скорость потока в литрах в секунду? (b) Скорость жидкости в сопле этого шланга составляет 15,0 м / с. Каков внутренний диаметр сопла?

14: Докажите, что скорость несжимаемой жидкости через сужение, например, в трубке Вентури, увеличивается на коэффициент, равный квадрату коэффициента уменьшения диаметра.3 \ textbf {/ s}}. [/ Latex] (a) Какова средняя скорость потока в этих условиях? б) Что неразумного в этой скорости? (c) Что неразумно или непоследовательно в помещениях?

Глоссарий

расход

сокращенно Q , это объем V , который проходит мимо определенной точки в течение времени t , или Q = V / t

литр

единица объема, равная 10 ⁻³ м ³

Решения

Задачи и упражнения

1:

[латекс] \ boldsymbol {2.3 \ textbf {/ s}} [/ latex]

(б) 0,890 см

.