Гидравлика

Определить абсолютное и манометрическое давление в точке А (рис.1), погружённой в ртуть на глубину hA  = 2,1 м, и высоту столба жидкости в пьезометре (пьезометрическую высоту), установленном в точке А, при абсолютном гидростатическом давлении на поверхности ртути р0 = 16 кПа и плотности этой жидкости ρ = 13600 кг/м3.
В U-образный сосуд налиты ртуть и вода (рис. 2). Линия раздела жидкостей расположена ниже свободной поверхности ртути на hрт = 11 см. Определить разность уровней h в обеих частях сосуда.
Определить силу гидростатического давления воды на квадратный щит со стороной d = 0,2 м, закрывающий отверстие в наклонной плоской стенке (рис.3), а также глубину погружения центра давления h0. Плотность воды ρ = 1000 кг/м3, α = 45º, а = 0,5 м.
Для сохранения пожарных запасов воды в запасных резервуарах водопровода предложено всасывающую линию хозяйственных насосов оборудовать воздушной трубкой небольшого диаметра (рис. 4). Верхний срез трубки находится на уровне пожарного запаса в резервуаре. Полагали, что при снижении уровня воды до пожарного запаса (сечение 1-1) воздух вследствие вакуума в сечении 2-2 проникнет через трубку во всасывающую трубу хозяйственных насосов, произойдет срыв работы насоса, и забор воды прекратится.
Определить, сохранится ли пожарный объем воды, если уровень воды находится на высоте h = 2,0 м выше оси всасывающей трубы (0-0). Диаметр всасывающей трубы d = 125 мм, расход воды Q = 35 л/с, всасывающая труба оборудована сеткой с обратным клапаном (ζ = 6,0) и имеет колено (ζ = 0,5).
Определить высоту расположения оси центробежного насоса Z (рис. 5) над уровнем воды   в   водоисточнике, если подача насоса Q = 30 л/с, диаметр всасывающей трубы d = 125 мм, потери напора во всасывающей трубе составляют 1,45 м вод. ст., вакуум, создаваемый насосом pвак = 6,1 • 104 Па.
Вода в количестве Qр = 7,3 л/с подается в эжектор (рис. 6) центробежным насосом, создающим давление перед соплом p1 = 40 • 104 Па. Размеры эжектора следующие: диаметр подводящей трубы d1 = 70 мм, диаметр сопла d2 = 20 мм. Вода из напорной линии установки изливается в атмосферу. Можно ли данным эжектором поднять воду из резервуара, расположенного на высоте H = 4,5 м ниже оси эжектора? Плотность воды ρ = 103 кг/м3, атмосферное давление pат = 9,81 • 104 Па.
Определить давление p1 в сечении 1–1 горизонтально расположенного сопла гидромонитора (рис. 7), необходимое для придания скорости воде в выходном сечении 2–2, V2 = 35 м/с, если скорость движения воды в сечении 1–1 V1 = 2,5 м/с.
Определить диаметр d суженной части горизонтального трубопровода (рис. 8), при котором вода поднимается на высоту h = 3,5 м при расходе Q = 5 л/с, диаметре расширенной части D = 115 мм.
В верхний сосуд (рис. 9) поступает вода с расходом Q = 0,5 л/с, которая затем перетекает через малое отверстие в дне диаметром d1 = 20 мм в нижний сосуд, имеющий также малое отверстие в дне диаметром d2 = 25 мм. Определить: а) напоры H1 и H2 в обоих сосудах; б) при каком диаметре d2 напор H2 будет вдвое меньше, чем H1.
Цилиндрический резервуар диаметром D = 2,5 м, заполненный спиртом, оборудован аварийным сливом в виде трубы диаметром d = 125 мм, длиной l = 55 м, с задвижкой. Определить время опорожнения резервуара, если начальный уровень спирта в резервуаре равен H = 2,5 м (рис. 10). Значения коэффициентов местных сопротивлений: входа ζвхода = 0,5; задвижки ζзадвижки = 1,4; коэффициент λ = 0,03. Возможно ли уменьшение времени опорожнения резервуара? Предложите свои варианты.
Определить повышение давления Δp в стальном трубопроводе длиной L = 450 м, диаметром d = 0,15 м и толщиной стенок δ = 5,8 мм при гидравлическом ударе, если расход воды Q = 40 л/с, модули упругости материала стенки трубы E = 2 • 1011 Па. Время закрытия задвижки на трубопроводе τз = 2,7 с.
Вода к месту пожара (рис. 11) подается АН-40 (130)64 по рукавной системе, состоящей из магистральной линии длиной lм = 80 м, диаметром dм = 77 мм и трем рабочим линиям длиной lр = 20 м, диаметром dр через стволы с dн = 13 мм. Рукава прорезиненные, стволы подняты на уровень второго этажа. Определить, обеспечит ли АН работу данной насосно-рукавной системы, если требуется получить струи с длиной компактной части не менее 17 м.
Требуется осуществить перекачку воды с расходом Q = 17 л/с на расстояние L = 1500 м с помощью автонасоса АНР-40 по двум непрорезиненным рукавным линиям диаметром 77 мм. Превышение головного автонасоса над водоисточником z = 10 м. Определить количество насосов перекачки и расстояние между ними (рис. 12). Что можно предпринять, чтобы уменьшить число насосов участвующих в перекачке и тем самым увеличить расстояние между ними?
Определить время заполнения пожарного водоема объемом W = 150 м3. Схема заполнения водоема показана на рисунке 13. Истечение воды из рукавов свободное (пожарные стволы отсутствуют), высота подъема стволов z = 4 м. Подумайте, каким образом можно ускорить заполнение водоема?
Определить количество рукавов каждой линии n, диаметром d = 77 мм, если из лафетного ствола (рис. 14) с диаметром насадка dн = 32 мм необходимо получить струю с радиусом компактной части струи Rk = 30 м. Напор на насосе пожарного автомобиля АНР-40(130) Hн = 90 м, высота подъема ствола z = 4 м, рукава прорезиненные.