Коэффициент расхода для насадков различных типов

1-37. Определить массовый расход горячей воды в трубопроводе с внутренним диаметром =412 мм, если известно, что средняя скорость воды v=3 м/с, а плотность р_в=917 кг/м³.Решение. Так как через любое сечение трубопровода за 1 c протекает воды; то массовый расход воды можно вычислить как. 1-38. На прямом участке реки одновременно сделаны замеры по­перечного сечения и определены живые сечения в плоскостях А, В, С (рис. 1-15). При этом =50 м²;F_В = 60 м²; F_С=65,5 м². Расход воды в момент определения живых сечений составлял: V=60 м³/с. Определить средние скорости течения в плоскостях А, В, С.

Решение. Запишем уравнение неразрывности для сечений А, В, С: Отсюда следует, что

1-39. По трубопроводу подается 0,314 м³/с воды. Определить диаметр трубопровода, если скорость воды равна 2 м/с. 1-40. Определить гидравлический радиус для трубы с внутрен­ним диаметром D=412 мм, работающей полным сечением (рис. 1-16). 1-41. Решить предыдущую задачу (1-40) при условии, когда труба заполнена жидкостью только на половину сечения (рис, 1-17). 1-42. Определить гидравлический радиус открытого канала (рис. 1-18) шириной b = 3 м и глубиной h = 1м. 1-43. Пар oт двух котлов одинаковой производительности посту­пает в общий сборный коллектор и далее в турбину (рис. 1-19). Определить диаметр паропровода от коллектора к турбине d_T, если диаметры паропроводов от коллектора равны , а скорость пара на всех участках одинакова. 1-44. Для целей горячего водоснабжения к потребителям подает­ся вода в количестве V=200 м³/ч при температуре t=70°С. Длина трубопровода l= 1000 м, внутренний диаметр = 259 мм, давление воды в начале линии =5 кгс/cм². Отметка оси трубопровода в конечной точке на 2 м выше начальной.

Определить полный напор и давление в начале и конце трубопровода, если шероховатость труб м, а потеря напора в местных сопротивлениях равна 10% линейных потерь. Решение. Полный напор в начальной точке определяется по уравнению Бернулли

Напор в конце трубопровода;

Потери напора определим по уравнению (1-33);

Определим характер движения жидкости в трубопроводе;

Приt=70°С коэффициент кинематической вязкости;

Скорость воды в трубопроводе;

Так как , то следует определять по формуле Шифринсона (1-46). Наконец найдем потери напора по формуле (1-40) при условии t_в=70°С (ρ_в= 977,81 кг/м³) с учетом местных потерь, которые по условию задачи составляют 0,1 линейных. Если принять за начало отсчета z₁ = 0, Давление в конце трубопровода. 1-45. Определим максимальную ско­рость воды ( =1000 кг/м³) в трубопрово­де, если разность полного и пьезометриче­ского напоров по ртутному дифманометру равна 20 мм рт. ст. Решение. Максимальная скорость воды и трубе будет иметь место в центре трубы, т. е. будет совпадать с осью уста­новки трубки для замера скоростного на­пора. Запишем расчетную формулу. 1-46. Определим максимальную скорость воды в трубопроводе, если разность уровней ртути в U-образном манометре, присоединен­ном к напорной трубке, по условию задачи 1-45, равна 10 мм рт. ст. 1-47. Определить скорость газов в газоходе парового котла, если динамический напор, измеренный с помощью спиртового манометра, равен =4 мм, средняя температура газов в газоходе t_r=367°С. Плотность газов при нормальных физических условиях = 1,29 кг/м³; плотность спирта = 0_,8*10³ кг/м³; φ =0,98.

Решение. Скорость газов в газоходе определяется по формуле (1-35)

где - динамический напор, м газ. ст.

Плотность газов при ;

тогда динамический напор в метрах газового столба будет равен:;

Скорость газов;

1-48. Для определения расхода бензина, подаваемого по трубе диметромD = 20 мм, установлено сопло диаметром и присоединены пьезометры (рис. 1-20). Определить расход бензина по трубе, если разность уровней бензина в пьезометрах . Коэффициент расхода сопла µ = 1. 1-49. Определить теоретически расход воды, если разность на паров в большом и малом сечениях водомера Вентуры Диаметр трубопровода диаметр цилиндрического участка водомера (рис. 1-21)

Решение. Для решения воспользуемся формулой (1-38);

Разность пьезометрических напоров;

Расход воды; 1-50. Определить расход воды, если разность пьезометрических напоров в большом и малом сечениях водомерной трубы (см. рис. 1-14) , диаметр большого сечения , диаметр малого сечения Коэффициент расхода µ = 0,98. 1-51. Для определения расхода воды установлен водомер Вентуры следующих геометрических размеров: (рис. 1-21). Определить расход воды, если разность уровней ртути в U–образном дифференциальном манометра . 1-52. Определить режим движения воды при состоянии насыщения по трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 125 мм, при объемном расходе . Температура воды150ºС. Решение. Для того чтобы определить режим движения воды по трубопроводу, необходимо вычислить критерий Рейнольдса.

Скорость движения воды равна:

По приложению 8 находим µ для воды при;

то режим движения воды турбулентный. 1-53. Определить предельное значение скорости воды в трубопроводах тепловой сети, выше которой линейное падение давления (потери напора) прямо прапорционально квадрату скорости. Температура воды t = 150ºC, абсолютная шероховатость труб м. Решение.Предельное значение скорости воды, м/с, может быть определено по формуле (1-47). Кинематическую вязкость воды приt = 150ºC находим по приложению 8 и формуле (1-6):

Предельная скорость воды в трубах теплой сети. 1-54. Определить предельную скорость для насыщенного пара с 250ºС.Абсолютная шероховатость паропровода м. 1-55. Определить удельное линейное падение давления в трубопроводе тепловой сети. Внутренний диаметр трубопрвода , температура воды 150ºC, скорость , абсолютная шероховатость труб Решение.Удельное линейное падение давления определяется по формуле

Для того чтобы выбрать расчетную формулу , необходимо определить режим движения воды по критерий Рейнольдса. Кинематическая вязкость для воды t = 150ºC. Так как ,то коэффициент сопротивления трения определяется по формуле Шифринсона (1-46). Плотность воды при t = 150ºC .Удельное линейное падение давления. 1-56. Решить задачу 1-55 при скорости воды 0,2 м/с. 1-57. По трубопроводу с внутренним диаметром 150 мм протекает пар с давлением и температурой t = 500ºC.Скорость пара v = 40 м/с. Определить часовой расход пара и критерий Рейнольдса. 1-58. Определить потерю напора в прямом трубопроводе длиной l = 1000 м, по которому прокачивается нефтепродукт с плотностьюρ = 900 кг/м³ в количестве V = 31,4 л/с.Внутренний диаметр трубопровода d = 200 мм, коэффициент гидравлического сопротивления λ = 0,04. 1-59. Определить повышение давления , возникающее при внезапном закрытии задвижки на водопроводной трубе, если скорость движения воды 1 м/с. Скорость распространения ударной волны с принять равной 1000 м/с.

Решение.Для определения мгновенного повышения давления воспользуемся формулой (1-50). 1-60 Определить мгновенное повышение давления в трубе при гидравлическом ударе, если внутренний диаметр ее d = 200 мм, а расход воды V = 200 м³/ч. Скорость распространения ударной волны с = 1200 м/с. 1-61. Определить минимальное время закрытия задвижки на трубопроводе длиной l = 500 м при скорости воды v = 2 м/с, если допустимое повышение давления не должно превышать 0,5 МПа.. 1-62. Определить возможный расход из водопровода в здании, расположенном на расстоянии 1 км от водопорной башни, если известно, что уровень воды в башне поддерживается постоянным на высоте 20 м. Вода в здание должна быть подана на высоту 10 м. Водопровод имеет внутрений диаметр d = 175 мм и проложен по прямой между водонопорной башней и зданием. Решение.Для определения расхода воды из водопровода, м³/с воспользуемся формулой (1-54). Потеря напора определяется разностью высот уровня воды в башне и в здании

По табл 1-1 для d = 175 мм находим:

1-63. Определить необходимую высоту уровня воды в напорном баке, предназначенном для подачи воды потребителям по трубопроводу диаметром d = 125 мм и длиной l = 1200 м, если расход V = 60 м³/ч.

Решение.Высота уровня водопроводного бака должна быть такой, чтобы преодолеть сопротивления на пути от бака к потребителю. Следовательно, высота уровня воды в баке должна быть равной или больше потерь напора:. Расходную характеристику К находим по табл. 1-1. При d = 125 мм. 1-64. Определить возможный расход воды из бака у потребителя, находящегося на расстоянии 300 м, если трубопровод имеет внутрений диаметр d = 150 мм, а уровень воды в баке поддерживается постоянным на высоте 18 м. 1-65. Определить диаметр трубы, через которую необходимо подать 180 м³/ч воды на расстояние 300 м, если уровень воды в напорном баке на 15 м выше места водозабора. 1-66. Определить скорость истечения и расход воды из бака через куглое отверстие d = 10 см, если превышение уровня воды если превышение уровня воды над центром отверстий Н =5 м. Коэффициент расхода µ һ 0,62. Решение.Для определения действительной скорости истечения воды через отверстие

Расход воды из бака с учетом коэффициента расхода

1-67. Определить утечку воды из тепловой сети через образовавщееся в результате аварии отверстие в стенке трубопровода. Избыточное давление в сети p_изб= 4 кгс/см², температура воды95ºС (ρ_в = 1000 кг/м³), площадь отверстия F = 1 см².

Коэффициент расхода отверстияµ = 1.

Решение.Определим массовый расход воды, кг/с, через образовавщееся отверстие:

Где V – объемный расход,

– потеря напора, м вод. ст.,

1-68. Определить количество воды, поступающее в корпус судна через пробоину площадью F = 0,1 м² в течение 1 ч, если центр пробоины расположен на 5 м ниже уровня воды за бортом. Коэффициент расхода µ = 0,6. 1-69. Определить расход воды, вытекающей из бассейна (рис. 1-22):

через отверстие в стенке (рис. 1-22, а);

через внутренний цилиндрический насадок (рис. 1-22, б);

через внешний цилиндрический насадок (рис. 1-22, в);

через коноидальный насадок (рис. 1-22, г);

Внутренний диаметр выходных отверстий d =100 мм. Высота уровня воды над центром отверстия 5 м. 1-47. Определить скорость газов в газоходе парового котла, если динамический напор, измеренный с помощью спиртового манометра, равен hсп= 4 мм, средняя температура газов в газоходе tг=367ºС. Плотность газа при нормальных физических условиях рг= 1,29 кг/ ; плотность рсп= 0,8ˑ10³ кг/м³; ȹ= 0,98. Решение. Скорость газов в газоходе определяется по формуле (1-35)

v =√2g .,

где . -динамический напор, м газ.ст.

Плотность газов при .= 367ºС

Тогда динамический напор в метрах газового столба будет равен:

Скорость газов.

1-49. Определить теоретичесикий расход воды, если разность напоров в большом и малом сечениях водомера Вентури ∆h =500мм рт. ст. Диаметр трубопровода D =300 мм, диаметр цилиндрического участка водомера d= 100мм (рис 1-21).

Решение Для решения воспользуемся формулой (1-38)

Разность пьезометрических напоров

Расход воды

1-52. Определить режим движения воды при состоянии насыщения по трубопроводу, имеющему внутренний диаметр 125мм, при объемном расходе Vtһ88,2 м³/ч№ Тепрература воды 150ºС. Решение Для того чтобы определить режим движения воды по трубопроводу необходимо вычислить критерий Рейнольдса

Скорость движения воды равна:;

По приложению 8 находим для воды при t=150 ;

Так как

Re= =1,18* >>2300, то режим движения воды турбулентный. 1-53. Определить предельное значение скорости воды в трубопроводах тепловой сети, выше которой линейное падение давления (потери напора) прямо пропорционально квадрату скорости. Температура воды t=150ºС, абсолютная шероховатость труб kэ=5ˑ10м.

3-26

Определить теплоту излучения 1 м неизолированного трубопровода диаметром 25мм, если температура его поверхности 110 , а температура стен в помещении

Решение. Так как значительно меньше , то . Для материала трубопровода . Принимаем . Тогда для =

3-27

Трубопровод диаметром 120 мм проложен в канале размером 400x400 . Определить потерю теплоты излучением 1 м трубопровода, если температура поверхности его изоляции 127 , а внутренней поверхности кирпичной кладки канала 27 . Степени черноты поверхностей принять одинаковыми и равными 0,93.

Решение. Определяем приведенный коэффициент черноты системы

Потеря теплоты излучением 1 м трубопровода