Типовые задачи итоговой аттестации

Гидравлика

Направление 151900 и 280700

Кафедра ТАП

Экзаменационные вопросы и типовые задачи

Егорьевск 2014г.

Вопросы экзаменационных билетов по курсу «Гидравлика» - направление 151900 и 280700

1. Задачи гидравлики. Разделы гидравлики.

2. Основные свойства жидкости: плотность, сжимаемость, вязкость. Влияние температуры на свойства жидкости. Модели жидкой среды.

3. Гидростатика. Задачи. Силы, действующие на жидкость. Гидростатическое давление и его значения на произвольной площадке.

4. Основное уравнение гидростатики. Гидростатический напор.

5. Равновесие жидкости в равномерно вращающемся относительно вертикальной оси сосуде.

6. Закон Паскаля. Жидкость в сообщающихся сосудах. Гидравлический пресс.

7. Давление жидкости на цилиндрическую стенку. Вычисление равнодействующей и определение линии её действия.

8. Закон Архимеда. Статическая остойчивость плавающего тела.

9. Гидродинамика. Задачи. Способы описания движения жидкости. Установившееся и неустановившееся движения жидкости.

10. Понятия гидродинамики: поток, линия тока, трубка тока, струйка, живое сечение струйки.

Расход и средняя скорость потока. Уравнение неразрывности потока

12. Поток, живое сечение потока, смоченный периметр, гидравлический радиус.

Уравнение Бернулли в поле силы тяжести для струйки идеальной жидкости.

14. Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли при установившемся движении идеальной жидкости. Полный напор, геометрический напор, пьезометрический напор, скоростной напор.

15. Уравнение Бернулли для вязкой жидкости и потока вязкой жидкости при установившемся движении.

16. Классификация потерь напора: потери на длине, местные потери. Гидравлический уклон, коэффициенты сопротивлений.

17. Режимы движения жидкости. Ламинарный и турбулентный режимы. Критическое значение числа Рейнольдса. Зависимость числа Рейнольдса от формы канала и характеристик потока (напорное и безнапорное течения).

18. Расчет потерь напора с учетом режима движения жидкости. Зависимость от Re и относительной шероховатости трубы.

19. Истечение жидкости через незатопленное отверстие с острой кромкой при постоянном напоре. Коэффициент сжатия струи, коэффициент скорости, коэффициент расхода.

20. Истечение жидкости через затопленное отверстие с острой кромкой при постоянном напоре.

21. Истечение жидкости при постоянном напоре через насадки: цилиндрический незатопленный, цилиндрический затопленный, цилиндрический внутренний, конический расходящийся внешний, конический сходящийся внешний.

22. Истечение жидкости при переменном напоре. Время опорожнения цилиндрического резервуара.

23. Назначение объемного гидропривода и его элементы.

24. Насосы и их характеристики: объемная подача, высота всасывания, напор, мощность, КПД.

25. Поршневые насосы. Принцип работы. Преимущества и недостатки. Высота нагнетания. Объемный и полный КПД.

26. Объемные насосы. Классификация. Преимущества и недостатки. Схемы работы.

27. Характеристики роторных насосов: идеальная подача, давление насоса, напор насоса, полезная мощность, потребляемая мощность, КПД.

28. Кавитация в насосах. Предельная скорость вращения ротора по условию кавитации.

29. Гидравлические двигатели: гидроцилиндры, гидромоторы и поворотные двигатели.

30. Крутящий момент и мощность гидромотора.

31. Угол поворота, крутящий момент и мощность поворотного двигателя.

32. Гидроцилиндры. Схемы гидроцилиндров. Скорость движения штока и усилие, развиваемое гидроцилиндром.

33. Гидроаппаратура: Гидрораспределители, клапаны, дроссели.

34. Экспериментальное определение потерь напора в трубопроводе.

35. Экспериментальное определение коэффициентов потерь в местных сопротивлениях.

36. Экспериментальное определение коэффициентов , , при истечении жидкости через незатопленное отверстие с острой кромкой при постоянном напоре.

Типовые задачи итоговой аттестации

ГИДРОСТАТИКА
	Определить показания мановакуумметра p_мв, если к штоку поршня приложена сила F=0,1 кН, его диаметр d=100 мм, высота H=1,5 м, плотность жидкости =800 кГ/м^3.
	Система двух поршней, соединенных штоком, находится в равновесии. Определить силу, сжимающую пружину. Жидкость, находящаяся между поршнями и в бачке,- масло с плотностью r=870кГ/м^3.Диаметры: D=80 мм, d=30 мм, высота H=1000 мм, избыточное давление p= 10 кПа.
	Определить давление p₁ , необходимое для удержания штоком трехпозиционного гидроцилиндра нагрузки F=50 кН, давление p₂=p₃=0,3 кПа, диаметры: D=40 мм, d=20 мм.
	Разность давлений между двумя горизонтальными цилиндрическими сосудами, заполненными водой и газом, измерена с помощью дифференциального манометра, наполненного спиртом и ртутью. Зная давление над свободной поверхностью воды в одном из сосудов, определить давление газа , если
	Двойная U – образная трубка заполнена двумя жидкостями таким образом, что свободная поверхность во внутреннем ответвлении трубки находятся на одном уровне. Рассчитать плотность , если .
	Рассчитать избыточное давление на свободной поверхности минерального масла и абсолютное давление в точке , если
	В сообщающихся сосудах находятся две несмешивающиеся жидкости с плотностями и . Определить положение свободных поверхностей жидкостей по отношению к плоскости сравнения , если
	Показание манометра, расположенного на расстоянии от днища резервуара . Определить высоту свободной поверхности бензина в резервуаре, если .
	Два плунжера, находящиеся в горизонтальной плоскости, уравновешены. Определить показания манометра и силу , если , а площади поперечного сечения плунжеров .
	Вследствие опускания поршня весом в закрытый резервуар под действием силы жидкость поднялась в пьезометре на высоту . Определить высоту , если , , .
	Система трех поршней в сообщающихся сосудах находится в равновесии под действием трех сил (с учетом веса поршней). Площади поршней соответственно . Определить высоты , если ; ; .
	Определить силу , необходимую для удержания вертикальной стенки шириной и высотой при глубине воды слева , справа , если .
	Резервуар заполнен бензином ( ) на высоту . На дне резервуара расположено отверстие прямоугольной формы , закрытое внутренней крышкой, которая может поворачиваться вокруг оси, проходящей через точку . Вес крышки . Определить силу необходимую для открытия крышки.
	Определить силу давления на плоскую поверхность и положение точки ее приложения. Показания манометра на закрытом резервуаре, заполненном водой, . Дано: , .
	Цилиндрическая цистерна заполнена бензином. Манометр показывает избыточное давление паров над свободной поверхностью жидкости . Определить силу давления на плоскую поверхность и положение точки ее приложения, если: , , .
	Определить сжимающее усилие, развиваемое гидравлическим прессом, если: ; . Весом поршней и трением пренебречь.
	Два цилиндра соединены трубкой. Известно: .Определить усилие , при котором система будет находиться в равновесии.
	Затвор квадратного сечения со стороной квадрата , может вращаться вокруг горизонтальной оси, проходящей через центр затвора. Определить силу , которую нужно приложить к нижней кромке затвора, чтобы закрыть его, если свободная поверхность воды перед ним . В канале справа от затвора воздух под давлением .


ГИДРОДИНАМИКА
	Трубопровод, по которому течет вода при температуре , внезапно расширяется от диаметра до . Потери напора на местном сопротивлении составляют . Определить расход воды и разность давлений в сечениях за внезапным расширением и перед ним.
	Определить расход воды и коэффициент гидравлического трения трубы , если и остается постоянным. Другие параметры: , , .
	Вода из резервуара подается в резервуар по трубопроводу переменного диаметра: ; . Разность уровней в резервуарах поддерживается постоянной и равной . Определить давление , которое необходимо создать, чтобы обеспечить заданный расход воды , если . Эквивалентная шероховатость стенок трубопровода
	Центробежный насос осуществляет забор воды из водоприемного колодца. Длина трубопровода , диаметр . На трубе имеется колено с поворотом на . На входе установлена сетка. Вакуумметрическое давление на входе в насос равно при расходе воды . Определить максимальное значение высоты всасывания , если , , , .
	По трубопроводу , внезапно суживающемуся от диаметра до диаметра , протекает вода при расходе . Определить разность уровней ртути , которую показывает диффреренциальный ртутный манометр. Потерями напора по длине пренебречь.
	Определить расход воды в трубе диаметром , если известно, что разность высот жидкости в трубке Пито и пьезометре равна . Отношение максимальной скорости на оси трубы к средней скорости равно 1,1.
	Из напорного резервуара вода в количестве вытекает по трубопроводу переменного сечения с конической насадкой в атмосферу. Известно: . Определить избыточное давление в резервуаре, которое необходимо создать для обеспечения расхода , если . Построить пьезометрическую линию. Гидравлическими потерями пренебречь.
	При истечении жидкости через отверстие диаметром измерены: расстояние , высота , напор и расход жидкости . Подсчитать коэффициенты сжатия , скорости , расхода и сопротивления . Распределение скоростей по сечению струи считать равномерным. Сопротивлением воздуха пренебречь.
	Определить при каком проходном сечении дросселя расходы в параллельных трубопроводах будут одинаковыми, если длины трубопроводов l₁=5 м и l₂=10 м; их диаметры d₁= d₂=12 мм; коэффициент расхода дросселя =0,7; вязкость рабочей жидкости =0,01Ст; расход жидкости перед перед разветвлением Q=0,2л/с. Трубопроводы считать гидравлически гладкими.
	Определить диаметр отверстия дросселя, установленного на сливе из гидроцилиндра, при условии, что шток цилиндра под действием внешней нагрузки F=60 кН движется со скоростью v=200 мм/с. Диаметры: штока d=40 мм, цилиндра D =80 мм. Коэффициент расхода дросселя =0,65, плотность жидкости =850кГ/м^3, давление на сливе p_c=0,3 МПа.
	Вода по трубе подается в резервуар А, откуда перетекает через патрубок диаметром d1=8 мм в резервуар Б. Далее вода через насадок диаметром d2=10 мм попадает в резервуар В и, наконец , вытекает в атмосферу через внешний насадок d3=6 мм. При этом H=1,1м, b=25 мм. Определить расход воды через систему и перепады уровней h1 и h2. Коэффициенты истечения принять: ₁=0,97, ₂=0,82, ₃=0,82.
	Для определения потерь на фильтре установлены манометры, как показано на рисунке. При пропускании через фильтр жидкости, расход которой Q=1 л/с; давления: p₁=0,1 МПа, p₂=0,12 МПа. Определить чему равна потеря давления в фильтре, если известно: d₁=10 мм, d₂=20 мм, _ж=900 кГ/м^3. Потерей давления на участках от мест установки манометров до фильтра пренебречь Принять ₁= ₂=1..
	Какое давление необходимо поддерживать в резервуаре , чтобы через кран протекало воды. Дано: . Расположение свободной поверхности воды в баке относительно оси заборного трубопровода определяется высотой , а кран расположен на высоте . Эквивалентная шероховатость труб , Коэффициент местных потерь крана .
	Определить объемный расход в трубе для подачи воды на высоту Н=16,5м, если диаметр трубы d=10мм, длина l=20м, располагаемый напор в сечении перед краном Н_расп=20м; коэффициент сопротивления крана ₁=4, колена ₂=1. Трубу считать гидравлически гладкой.
	Определить при каком проходном сечении дросселя расходы в параллельных трубопроводах будут одинаковыми, если длины трубопроводов l₁=5 м и l₂=10 м; их диаметры d₁= d₂=12 мм; коэффициент расхода дросселя =0,7; вязкость рабочей жидкости =0,01Ст; расход жидкости перед перед разветвлением Q=0,02л/с. Трубопроводы считать гидравлически гладкими.
	Определить значение силы F, действие которой преодолевается штоком гидроцилиндра при его движении против нагрузки со скоростью v=20 мм/с. Давление на входе в дроссель p_H=20МПа; давление в линии слива p_c=0,3 МПа; коэффициент расхода дросселя =0,62; диаметр отверстия дросселя d=1,2 мм; диаметры цилиндра и штока D=70мм; dш=30 мм; =900 кГ/м^3.
	Определить скорость движения поршня под действием силы на штоке. Диаметр поршня , диаметр штока , проходное сечение дросселя , его коэффициент расхода , избыточное давление слива , плотность рабочей жидкости .