Tài liệu Bài tập thủy lực đại cương - Bộ môn cấp thoát nước

  • Số trang: 25 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 6787 |
  • Lượt tải: 0
hosomat

Tham gia: 10/08/2016

Mô tả:

BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN I – THỦY TĨNH HỌC Kh«ng khÝ N-íc Bài 1.1 Xác định áp suất trong bình không khí biết h1 = 75 mm; h2 = 120 mm. h2 h1 Bài 1.1 Thñy Ng©n Bài 1.2. Xác định độ cao mực thuỷ ngân tại A. Biết áp suất trong các áp kế p1 =0,9 at; p2 = 1,86 at. Độ cao chất lỏng xác định trên hình vẽ. Biết tỷ trọng của dầu của thuỷ ngân là tn d = 0,8 và = 13,55 p1 120cm p2 Kh«ng khÝ A 112cm DÇu 24 cm N-íc DÇu 106cm 3 cm A Thñy ng©n Thñy Ng©n Bài 1.3 Bài 1.2 Bài 1.3. Xác định áp suất tại đầu Pít tông A, biết các số liệu trên hình vẽ, trong đó tỷ trọng của dầu và thủy ngân lần lượt là d = 0,92 và tn = 13,55. Bài 1.4. Xác định áp suất dư p2 trong xi lanh trên của bộ tăng áp, nếu áp kế đặt ở xi lanh dưới cao hơn pittong một khoảng h = 2 m, chỉ pM = 4,6 at. Trọng lượng của pittong G = 3924 N, đường kính các xi lanh D = 40 cm; d = 10 cm, trọng lượng riêng của dầu trong pittong là d = 8829 N/m3. Đáp số: p2 = 71,38 at. p2 M h d G p1 D Bài 1.4 GV: NGUYỄN MINH NGỌC 1 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG P1 Lo a h d P2 P2 D Bài 1.6 Bài 1.5 Bài 1.5 . Một ống có đường kính D = 400mm, gắn chặt với ống khác có đường kính d = 50mm. Chiều cao cột nước h = 80 cm. Trong ống có các pít tông. Tính lực P2 cần thiết đặt vào các vị trí A và B để hệ thống ở vị trí cân bằng. Biết P1 = 98,1 N. Bài 1.6. Một thanh gỗ đồng chất dài Lo = 2 m. diện tích mặt cắt ngang là S, có khối lượng đơn vị g = 840 kn/m3. Được gắn vào bản lề A đặt cách mặt nước một khoảng a = 0,4m. Tính góc nghiêng . Đáp số: = 60o. A G Bài 1.7. Một cánh cửa tiết diện hình chữ nhật có: = L b = 3 1 (m m) và độ dày = 10 cm, B 3 trọng lượng riêng của cánh cửa là = 2,5 kN/m . L h Một đối trọng có trọng lượng G = 6 kN. Tính độ sâu h để cánh cửa cân bằng như hình vẽ. Với = 60o Bài 1.7 Đáp số: h = 2 m. RA Bài 1.8. Một van phẳng hình chữ nhật có chiều rộng b = 2 m. Phía trên được giữ bằng móc, phí dưới được nối với đáy công trình bằng khớp trục nằm ngang. Ta có: h1 = 3m; a = 0,5m và h2 = 1,5m. Tính các phản lực RA và RB a h1 A P1 RB h1 B Bài 1.8 Bài 1.9 Người dùng một cửa cống vuông có thể kéo lên thẳng đứng theo rãnh cỗ định để ngăn nước, có kích thước cống a a = 3 3 0,08 (m m m) và C = 11,8 kN/m3. Cho biết h = 1,4 m; h1 = 4,4m; h2 = 1,8m. Hệ số ma sát rãnh f = 0,5. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 2 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG 1. Tính áp lực của nước lên cánh cửa cống (biết mặt thoáng hở ra khí trời). T h 2. Tính nâng T ban đầu để kéo cửa lên theo chiều thẳng đứng. h1 Đáp số: P = 208,364 kN. T = 115,974 kN a h2 Bài 1.9 Bài 1.10. Một cửa van phẳng hình chữ nhật nằm nghiêng goác = 60o có gối tựa tại D đứng cân bằng, cách trọng tâm C (theo chiều nghiêng của van) một khoảng lo = 20cm. Biết chiều rộng cửa van là b = 4m. Xác định áp lực của nước tác dụng lên cửa van. d H H D C x D Bài 1.10 Bài 1.11 Bài 1.11. Trên mặt phẳng người ta úp một bình bằng sắt không có đáy dạng hình nón cụt với kích thước: D = 2m; d = 1m; H = 4m; = 3mm. Hãy tính mức nước x trong bình là bao nhiêu thì bình bị nhấc lên khỏi mặt phẳng? Đáp số x = 0,62m. Bài 1.12. Cho một bình kín, áp suất dư trên mặtt hoáng là pd, đựng 2 loại chất lỏng: Phần trên: Chất lỏng dầu có d = 0,8 và H1 = 2m. Phần dưới: nước có H3 = 8,2m. Tại đáy bình có đặt ống đo áp và xác định được độ cao của cột thuỷ ngân là H4 = 0,87m ( tn = 13,6). Đáy bình có một tấm chắn hình chữa nhật nghiêng góc 60o, có chiều rộng b = 3m. Tại điểm A có khớp quay và cách mặt nước khoảng H2 = 4m. 1. Xác định áp suấ pd tại mặt thoáng của bình. 2. Tính áp lực dư PdAB tác dụng vào tấm chắn AB 3. Tính lực kéo T ban đầu để mở tấm chắn AB theo phương thẳng đứng (bỏ qua ma sát và trọng lượng tấm AB). 4. Lập quan hệ giữa PdAB ~ pd khi cho áp suất dư mặt thoáng giảm dần về đến không. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 3 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG pd H1 dÇu H2 N-íc A H3 h T h' 2R ° 60 H4 B Bài 1.12 Bài 1.13 Bài 1.13. Xác định áp lực nước tác dụng lên cửa van hình trụ dùng để chắn một kênh hình chữa nhật, độ sâu trước của van là h = 4,2 m. Đường kính van d = 3m và chiều rộng cửa van b = 5m. Hạ lưu không có nước. Đáp số P = 433,5 kN. Bài 1.14 Xác định áp lực của nước tác dụng lên nắp đậy có dạng nửa hình cầu, bán kính R = 0,5 (m). Biết H = 1,5 (m). H h1 h R h2 Bài 1.14 Bài 1.15 Bài 1.15. Xác định áp lực nước tác dụng lên của van phẳng. Biết h1 = 5m; h2 = 1,2m; h = 3m và chiều rộng cửa cống là b = 4m. Góc nghiêng của cửa van là = 45o. Đáp số: P = 404 kN Bài 1.17 Bình có dạng hình chóp nón bán kính R, chiều cao H và được đổ đầy nước. Cho bình quay xung quanh trục thẳng đứng z với vận tốc góc bằng bao nhiêu thì mặt thoáng tiếp xúc với mặt bên của nón dọc theo đường tròn của đáy. Tính thể tích nước trào ra. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 4 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG R B A H H C Bài 1.17 E D Bài 1.18 Bài 1.18 Tính áp lực dư của chất lỏng lên nắp AB và đáy CE của bình hình trụ chứa đầy chất lỏng có trọng lượng riêng . Bình quay xung quanh trục thẳng đứng với vận tốc góc . PHẦN II – CƠ SỞ ĐỘNG HỌC CỦA CHẤT LỎNG Bài 2.1. Lập phương trình vi phân chuyển động cho phân tố chất lỏng, với toạ độ ban đầu A (3;2;4). Sau 20s, chuyển động tới vị trí B(4;4;2).Chất lỏng chuyển động đều. Bài 2.2. Cho dòng chất lỏng lý tưởng có: ux = y + 2z uy = z + 2x uz = x + 2y 1. Xác định loại chuyển động, chất lỏng có chịu nén hay không? 2. Xác định hàm số thế Bài 2.3. Chuyển động của chất lỏng có: ux = ax + bt uy = -ay + bt uz = 0 1. Khảo sát chuyển động của dòng chất lỏng lý tưởng. 2. Lập phương trình đường dòng tại thời điểm t = 0 và ở điểm A b b ; 2 . 2 a a Bài 2.4. Một dòng chảy phẳng có thế, chất lỏng không nén ux 1 x y x 2 xy y 2 uo 1. Xác định uy nếu biết điểm dừng A(1;1). 2. Xác định lưu lượng dòng chảy phẳng đi qua 2 điểm A(1;1) và B(0;0), biết khối lượng riêng . GV: NGUYỄN MINH NGỌC 5 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 2.5. Các thành phần vận tốc của dòng chảy phẳng: ux = 2x2y uy = -2xy2 uz = 0 1. Xác định phương trình quỹ đạo x(t); y(t) và z(t) tại điểm A(1;1;0) lúc t =0 2. Xác định gia tốc chuyển động của phần tử chất lỏng Bài 2.6. Cho hàm số thế 12x 2008x 2 y 8y3 1. Xác định vận tốc chất điểm tại A(3;2) 2. Xác định phương trình đường dòng của phần tử chất lỏng Bài 2.7 Cho dòng chất lỏng có thành phần vận tốc: ux 2x y uy x y 1. Xác định phương trình quỹ đạo x(t) và y(t) 2. Tìm biểu thức của khối lượng đơn vị . Biết tại t = 0 thì = o PHẦN III – ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT LỎNG Bài 3.1 Cho dòng chất lỏng lý tưởng không nén được, có thế, dừng, trục z hướng lên ux = 4ax uy = 3ay uz = -7az Lực khối: Fx = b2x Fy = b2y Fz = -g 1. Xác định quy luật phân bố áp suất tại gốc toạ độ, biết p = po, vo = o, 2. Tìm phương trình mặt tự do. Bài 3.2. Cho dòng chất lỏng nén được, có thế và dừng. ux = y + zt uy = z + xt uz = x + yt 2 2 Lực khối: Fx = z t Fy = x t Fz = y2t Xác định quy luật phân bố áp suất tại gốc toạ độ, biết p = po, vo = 0, t = 0 Bài 3.3. Cho các thành phần vận tốc: ux = 3x uy = 4y Hàm lực là: U = gz GV: NGUYỄN MINH NGỌC uz = 0 6 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG 1. Lập phương trình vi phân chuyển động dừng của chất lỏng lý tưởng. 2. Xác định áp suất dư tại điểm A (2;2;1). Trục z hướng xuống dưới, gốc toạ độ nằm trên mặt thoáng chất lỏng. Bài 3.4. Biết thế vận tốc của dòng chất lỏng lý tưởng: = mx + ny + kz + qt Trong đó: t : Thời gian, m, n, p, q : Các hằng số Xác định quy luật phân bố áp suất của dòng chất lỏng lý tưởng. Bài 3.5. Thế vận tốc của dòng chảy phẳng, chất lỏng lý tưởng: = x2 + y2 1. Xác định độ chênh áp suất tại 2 điểm A(2;1) và B(4;5), nếu bỏ qua lực khối và khối lượng riêng của chất lỏng. 2. Tìm lưu lượng Q đi qua 2 điểm A và B Bài 3.6. Một ống có đường kính d = 10 mm, chứa đầy nước và 1 đầu cắm xuống nước. Ống quay xung quanh trục thẳng đứng với vận tốc góc không đổi. Đầu kia ống ở độ cao h = 800mm và bán kính quay là R = 300mm 1. Tính vận tốc góc o h R để nước dâng lên đầy ống ở trạng thái tĩnh tương đối. 2. Xác định lưu lượng nước thoát ra nếu vận tốc góc tăng lên gấp đôi. Biết tổn thất năng lượng được xác định bằng công thức: Bài 3.6 2 hw v 3 2 2g GV: NGUYỄN MINH NGỌC 7 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN IV - PHƢƠNG TRÌNH BÉCNULI Bài 4.1. Để đo lưu lượng nước trong ống dẫn có đường kính D = 600 mm, người ta lắp vào một dụng D cụ có lỗ với đường kính nhỏ d = 200 mm và thêm một cột áp kế vi sai, đo được độ chênh áp suất tối đa là 500 mm thuỷ ngân. d H Xác định lưu lượng lớn nhất có thể đo được bằng dụng cụ này. Đáp số: Q = 0,35 m3/s Bài 4.1 Bài 4.2 Nước chảy từ bể lớn ra ngoài ống loe. Bỏ qua tổn thất. Tại tiết diện co hẹp của ống có thể có áp suất tuyệt đối bằng không. Các kích thước d1 = 100mm; d2 = 150mm; H2 = 1,15m. Xác định mực nước H1 trong bể. H1 d1 H2 A Q p = po v = vo d1 Bài 4.2 Bài 4.3 Bài 4.3. Xác định áp lực dư tại đầu A của vật tròn xoay khi chuyển động tịnh tiến trong chất lỏng lý tưởng với vận tốc không đổi vo = 10 m/s. Ở xa vật thể (tại vô cùng) chất lỏng được xem như đứng yên. Biết trọng lượng lượng riêng của chất lỏng = 10,054 kN/m3. 2 Đáp số: p A pO v ρ o 2 0,52 at Bài 4.4. Vận tốc đi qua điểm cao nhất B của dòng chất lỏng có giá trị vB = 10 m/s. Xác định áp suất tại A trong ống dẫn. Bỏ qua tổn thất trong ống dẫn Đáp số: pA = 118 kN/m3. GV: NGUYỄN MINH NGỌC B 7,5m d 2 d o Bài 4.4 8 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN V - PHƢƠNG TRÌNH ĐỘNG LƢỢNG Bài 5.1. Một vòi phun có đường kính tại cửa ra d = 50 mm và nghiêng góc 30o, phun nước vào một thùng chứa đặt trên xe di động theo phương ngang. Vận tốc của luồng nước là v = 30 m/s 1. Tính lực nằm ngang để giữ xe đứng yên Vßi phun d, v R 2. Nếu xe chuyển động từ trí qua phải với vận tốc u = 5 m/s, thì lực đẩy do luồng nước tác dụng lên xe là bằng nhiêu? Đáp số: 1. R = 1530 N 2. R = 1235 N Bài 5.1 Bài 5.2. Nước có lưu lượng Q = 20 l/s, chảy qua đoạn ống uốn cong 180 o đặt trên mặt phẳng nằm ngang. Đường kính ống giảm dần từ d1 =75 mm đến d2 = 50 mm. Áp suất tại cửa vào p1 = 2at. Xác định phản lực R của đoạn ống. v1 p 1 d1 v2 Đáp số: R = 1464 N p2 d2 Bài 5.2 Bài 5.3. Nước chảy với vận tốc vo đập vào một cửa van MN chắn trên một con kênh hình chữ nhật có chiều rộng b = 1m và sau cửa van có độ sâu h = 0,6 m. Biết độ sâu trước cửa van là ho.= 1,5m Xác định lực R để giữ cửa van MN đứng yên. Đáp số: R = 1,7 kN R ho vo h Bài 5.3 Bài 5.4 Một vòi phun cứu hỏa có đường kính giảm nhanh từ 10 cm đến 5 cm.Biết lưu lượng dòng chảy qua vòi phun là 32 l/s, tổn thất năng lượng qua phần thu hẹp dần ở đầu vòi phun: hc 0,04 v2 v1 2g 2 Xác định lực giữ F để vòi phun cân bằng. GV: NGUYỄN MINH NGỌC D Q v2 d v1 F Bài 5.4 9 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 5.5. Một dòng nước phun vào tấm phẳng đặt nghiêng góc Q 2 v2 2 o = 60 , lưu lượng của dong nước Q = 50 l/s, vận tốc v1 = 20m/s. Dòng nước tách làm 2 dòng có vận tốc v2 = v3 = 1 20m/s. Tấm chắn cố định, bỏ qua ma sát và trọng lượng dòng tia. 60 Q 1 v1 1 3 1. Xác định phản lực R của tấm chắn tác động vào dòng tia. 2. Tính lưu lượng dòng ra Q1 và Q2. Q3 v3 3 Bài 5.6. Tia nước từ vòi phun có đường kính d = 40mm với vận tốc v phun ra theo phương ngang. Khi gặp bản phẳng đặt vuông góc với nó, tia nước phân làm 2 2 o Bài 5.5 2 Q2 v2 1 2 Q 1 v1 phần: Phần dọc theo bản phẳng có lưu lượng Q3, còn phần kia lệch góc so với P 1 phương ngang với lưu lượng Q2 = 2Q3. Bỏ qua trọng lượng khối chất lỏng và lực ma sát. Biết lực giữa P để tấm chắn cân bằng P = 456 N. Tính lưu lượng dòng chảy ra khỏi vòi 3 Q3 3 v3 Bài 5.6 phun. Bài 5.7 Một tia nước phun ra khỏi vòi A theo phương thẳng đứng, miệng vòi có đường kính d = 8 cm ở cách mặt thoáng bể chứa độ cao H = 5 m. Vòi nước phun vào tấm chắn có dạng phẳng với trọng lượng G và giữa tấm phẳng ổn định ở độ cao h = 1,2 m. Xác định trọng lượng của tấm chắn, bỏ qua ma sát không khí và tổn thất dọc đường trong ống dẫn, đường kính ống dẫn do = 18 cm. Biết tổn thất cột nước của hệ thống ống dẫn và tổn thất qua vòi hw v12 2 2g 0,04 GV: NGUYỄN MINH NGỌC v2 v1 2g G H h v2 d do v1 Bài 5.7 2 10 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN VI – TRẠNG THÁI CHẢY Bài 6.1. Xác định trạng thái chảy trong ống tròn có đường kính d = 200 mm, lưu tốc trung bình dòng chảy v = 13,1 cm/s, nhiệt độ nước trong ống 10oC ( = 0,0131 cm2/s), ống làm bằng thép mới có độ nhám tuyệt đối = 0,45 mm. Bài 6.2. Xác định trạng thái chảy của ống gang đã dùng một thời gian (d = 250 mm; = 1,35 mm), lưu lượng dòng chảy Q = 100 l/s, nhiệt độ nước 20oC ( = 0,0101 cm2/s). Bài 6.3 Nước ở nhiệt độ t = 90oC ( = 0,326.10-6 m2/s) chảy theo ống có tiết diện hình chữ nhật 2 × 10 (mm×mm) của bộ tản nhiệt để làm lạnh cho động cơ đốt trong. Xác định vận tốc trung bình vmin để dòng chảy luôn luôn ở trạng thái chảy rối. 6.4 Xăng ở nhiệt độ t = 15oC = 0,0093cm2/s; ( o = 0,0065 N.s/m2; = 706,32 N.s/m4) từ thùng chứa theo ống dẫn d = 10 mm chảy vào Cacbuaratơ vào máy bay với vận tốc v = 0,4 m/s. Xác định nhiệt độ xăng để trạng thái chảy trên sẽ thay đổi (biết v, d không đổi). Chú ý: Công thức tính độ nhớt động học của chất lỏng tại nhiệt độ t: o e 0, 025( t t o ) Với: o : Độ nhớt chất lỏng ứng với nhiệt độ to. PHẦN VII - TỔN THẤT DỌC ĐƢỜNG Bài 7.1. Xác định lưu lượng nước chảy trong ống gang đã dùng một thời gian ( = 1,35 mm) có đường kính ống d = 250 mm, ống dài L = 500 m, nhiệt độ nước 10oC ( = 0,0131 cm2/s). Tổn thất dọc đường trên đoạn ống đo được là hd = 13,73 m. Bài 7.2. Xác định đường kính ống dẫn nước nằm ngang ( = 1,35 mm, n = 0,0143) , ống dài L = 5 m, lưu lượng dòng chảy Q = 1 l/s, biết độ chênh áp suất tại hai đầu ống là p = 0,1 at, dầu ở nhiệt độ 10oC ( = 1,2 cm2/s), trọng lượng riêng dầu 8348 N/m3. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 11 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 7.3. Xác định tổn thất dọc đường trong ống dẫn nước dài L = 250 m, khi lưu lượng dòng chảy trong ống là Q = 200 l/s. Ống gang đã dùng một thời gian o = 1,35 mm, 2 đường kính ống d = 250 mm, nhiệt độ nước là 20 C ( = 0,0101 cm /s). Bài 7.4. Dầu chảy từ A đến B theo một đường ống nằm ngang có đường kính d = 15cm, chiều dài ống dẫn L = 900 m. Áp suất tại A là pA = 11 at, áp suất tại B là pB = 0,35 at, hệ số nhớt động học = 4,13. 10-4 m2/s, một độ = 918 kg/m3. Xác định vận tốc dòng chảy trong ống. PHẦN VIII – TỔN THẤT CỤC BỘ Bài 8.1. Một bình A với áp suất tuyệt đối trên mặ thoáng là pot = 1,2 at, cấp po nước cho bình hở B qua một hệ thống ống ngắn đường kính d = 100 mm, trên đoạn ống có 3 điểm uốn cong(bán kính cong R = 100 mm) và một đoạn ống lớn có đường kinhd D = 200 mm, và một khoá K (hệ số tổn thất tại khoá K d H = 8m D K d R Bài 8.1 = 4). Bỏ qua tổn thất dọc đường. Tính lưu lượng dòng chảy trong hệ thống Bài 8.2. Nước chảy vào không khí theo một đoạn ống ngắn nằm ngang có khoá K dưới cột nước tác dụng không đổi H = 16 m. Đường kính ống d1 = 50 mm và d2 = 70 mm. Hệ số sức cản tại khoá K H d1 d1 K d2 Bài 8.1 =4. 1. Xác định lưu lượng chảy trong hệ thống (bỏ qua tổn thất dọc đường H 2. Vẽ đường năng và đường đo áp d Bài 8.3. Xác định tỷ số D/d trong trường hợp dòng chảy mở rộng đột ngột để khi tháo qua một D lưu lượng bất kỳ cho trước thì hiệu số h của các áp kế đạt giá trị lớn nhất. GV: NGUYỄN MINH NGỌC Bài 8.3 12 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 8.4. Dòng nước chảy có áp từ ống nhỏ (diện tích ) sang ống lớn (diện tích èng ®o ¸p ) với pA = 5 . Độ chênh cột áp thuỷ ngân h = 0,2 m, 1 tn = 13,6 n. Điểm A trên mặt cắt (1-1) ở cuối ống nhỏ và trước ống lớn, điểm B trên mặt cắt (2-2) trên ống lớn (hình vẽ). zA zB pB γn zA B 1 zB 2 pA γn 2. Bỏ qua tổn thất dọc đường, biết pB v2 v1 1. Tính độ chênh cột nước đo áp D 2 A O 1= 2 = 1. O Bài 8.4 Tính vận tốc dòng chảy trong ống nhỏ (v1) và vận tốc dòng chảy trong ống lớn (v2). PHẦN IX – TÍNH TOÁN THUỶ LỰC ĐƢỜNG ỐNG Bài 9.1. Tính áp suất hút của máy bơm được đặt cao hơn mặt nước trong giẩng hs = 5 m. Ống hút dài L = 10 m, đường kính ống d = 100 mm, có một điểm uốn cong, bán kính cong R = 300 mm, cuối đường ống có H S một lưới chắn rác với hệ số sức cản thất dọc đường L c R c d = 7, hệ số tổn = 0,03.Lưu lượng hút của máy bơm Q = 6 l/s. 1. Xác định áp suất chân không tại mặt cắt vào ( c – c )của máy bơm. 2. Vẽ đường năng và đường đo áp. Bài 9.1 Bài 9.2. Nước chảy từ bể chứa A qua bể chứa B theo một đường ống gồm 2 đoạn: L1 = 15 m, d1 = 150 H1 L2 d2 mm, d2 = 250 mm, lưu lượng trong L1 d 1 hệ thống Q = 65 l/s. Ống gang có độ v v nhám n = 0,012. Biết H1 = 5 m; Bài 9.2 H2 = 2,1 m. Dòng chảy ở khu sức cản bình phương. Xác định chiều dài ống L2. Vẽ đường năng và đường đo áp. GV: NGUYỄN MINH NGỌC H2 13 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 9.3. Xác định độ chênh mực nước 2 bên cống ngầm tháo nước qua đê với lưu lượng Q = 3 m3/s. Nếu ống bằng bê tông cốt thép, hệ số nhám n = 0,015; H v v = 1,5 mm. Cống dài L = 50 m, đường kính ống d = 1 m; có 2 chỗ uốn cong góc ở tâm 30o, nhiệt độ nước 20oC. Bài 9.3 Bài 9.4. Hai máy bơm bơm nước từ giếng cấp cho một nhà máy, biết giếng nối với sông bằng một đường ống dài L = 60 m; đường kính ống d = 200 mm; độ nhám tuyệt đối thành ống = 0,5 mm; đầu ống có lưới chắn rác với hệ số sức cản L H = 5 và đầu ra có khoá với hệ số sức cản K = 0,5. Nhiệt độ o nước 20 C, độ chênh mực nước giữa giếng và sông là H = 0,56 m. Xác định lưu lượng bơm của mỗi máy bơm. Bài 9.4 Bài 9.5. Một máy bơm li tâm cấp nước (nhiệt độ nước 60oC) cho xưởng máy với lưu lượng Q = 50 m3/h. Ống hút của máy bơm dài L = 6m có 2 chỗ uốn cong với tỷ số R/d = 1 và một van 1 chiều ở đầu vào ống có hệ số cức cản đường trong ống v = 2,5, hệ số tổn thất dọc = 0,028. Biết độ cao đặt máy sơ với mực nước giếng là HS = 5,1 m, chân không kế trước máy bơm đo được pck = 0,6 at. Xác định đường kính ống hút. pck d l1 A 45 ° 45° Hs d l2 h K H Bài 9.5 GV: NGUYỄN MINH NGỌC Bài 9.6 14 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 9.6. Dưới tác dụng của cột nước H = 6,0 m, ống xi phông (có hệ số nhám thành ống n = 0,0127) phải chuyển lưu lượng nước Q = 50 l/s, với điều kiện chân không trong ống không vượt quá 7m cột nước. Điểm nguy hiểm A nằm cao hơn mực nước thượng lưu h = 0,4 m, chiều dài đoạn ống trước điểm A là L1 = 100 m, đoạn còn lại dài L2 = 60 m. Ống có một khoá và một lưới chắn rác đầu vào (hệ số tổn thất lưới L = 5), có hai điểm uốn với góc ở tâm là 45o. Biết ống chảy ở khu sức cản bình phương. Xác định đường kínhg ống xi phông và hệ số tổn thất của khoá K Bài 9.7. Cho thệ thống tháo nước như sức cản trong ống k = 0,3. Hệ số = 0,03. 6,5 1. Xác định vị trí có áp suất dư nhỏ nhất trên hệ thống. 2. Xác định vị trí trên hệ thống tồn tại áp suất dư bằng không? Bài 9.8 Một bình chứa trang bị thiết bị kiểu tràn Xi phông có đường kính ống d = 100mm, chiều dài tổng cộng trên hệ thống L = 14m. đầu ống có ống K u d 2 m C 5m D Bài 9.7 A h d Mặt cắt ra của ống nằm dưới mực nước giới hạn bình chứa H1 = 4m. Ống có 2 khuỷu, hệ số tổn thất tại khuỷu m 5m 6c hệ số tổn thất khuỷ là 40° = 0,12. Có 2 khuỷ lệch góc 40 với d= v B A N-íc 4,2m o 4m hình vẽ. Đầu ống có lắp vòi phun thu hẹp dần d/do = 2 và hệ số tổn thất vòi H2 H1 = 1,3. Một khóa nước tại = 7. Hệ số sức cản trong đường = 0,03. Điểm A nằm cao hơn mực nước Q thượng lưu h = 2m. Bài 9.8 1. Xác định lưu lượng chảy ra khỏi ống khi hệ thống chảy ổn định. 2. Kiểm tra khả năng làm việc ổn định của đường ống, khi biết áp suất chân không cho phép lớn nhất đối với ống [pck] = 0,97at. 3. Lập qua hệ giữa mực nước trong bể (khi thay đổi H2 =2m xuống H2 = 0) và áp suất chân không lớn nhất trong ống. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 15 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN X – DÒNG CHẢY QUA LỖ VÒI Bài 10.1. Nước chảy từ bể A vào bể B theo đường ống có đường kính d = 80 mm, dài 10 m. Từ B nước A chảy ra không khí qua vòi trụ đường kính d1 = 80 mm d H K = 0,82). Trên đường ống tháo nước có điểm (hệ số uốn cong với hệ số tổn thất dọc đường u = 0,3 và hệ số tổn thất = 0,03. B h Xác định cột áp H ở bể A. Biết h = 1,5 m. d1 Bài 10.1 Bài 10.2. Nước chảy vào bình chứa với lưu lượng không đổi Q = 80 l/s. Bình chia làm 2 ngăn, thành bình chắn có lỗ mỏng đường kính d = 100 mm, hệ số L = 0,62. Từ mỗi ngăn nước chảy ra không khí qua vòi có đường kính d = 100 mm, hệ số lưu lượng V = 0,82. Chiều dài mỗi vòi Lv = 10cm. 1. Xác định lưu lượng chảy qua mỗi vòi. 2. Để lưu lượng chảy qua 2 vòi bằng nhau, thì vòi 1 (vòi bên trái) phải có đường kính bằng bao nhiêu pd Q Q H1 h1 d H2 h2 d d Q2 V2 Q 1 V1 Bài 10.2 Q Bài 10.3 Bài 10.3. Nước từ ngăn trên của bình kín chảy xuống ngăn dưới qua lỗ 1 có đường kính d1 = 30 mm, sau đó chảy ra ngoài không khí qua lỗ tròn 2 có đường kính d2 = 35 mm. Ngăn trên có đặt áp kế, đo được áp suất dư pd = 0,5 at. Mực nước trong các ngăn khi chảy ổn định đo được h1 = 2 m; h2 = 3 m. Xác định lưu lượng chảy qua lỗ 2. Bài 10.4. Một thùng chứa có dạng hình tứ diện cụt chiều cao h = 2 m, b = 2 m, a = 3 m. Ở đáy bể có một lỗ tháo nước đường kính d = 60 mm, hệ số lưu lượng µ = 0,64. GV: NGUYỄN MINH NGỌC 16 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG 1. Xác định lưu lượng tháo ổn định qua lỗ khi bể đầy nước 2. Lúc ban đầu bể không có nước, cấp nước vào bể với lưu lượng ổn định bằng lưu lượng tháo ổn định (câu a), thời gian cấp đầy bể bằng bao nhiêu? 3. Khi cấp đầy bể, ngằng cấp nước, tiến hành tháo nước qua lỗ. Tính thời gian tháo cạn nước trong bể. Nhận xét thời gian cấp đầy và thời gian tháo cạn nước đối với bể. a a h d b d Bµi 10.4 b Bài 10.5. một bể chứa nước được ngăn bởi 2 vách ngăn có các lỗ với diện tích dm2; 2 1 const = 0,4 const = 0,85 dm2. Ở ngăn cuối cùng có một lỗ diện tích 3 b const H1 = 0,5 dm2. Trong đó H1 2 1 = 3 m, hệ số lưu lượng qua các lỗ bằng nhau = 0,62. 3 Xác định lưu lượng nước ra khỏi hệ thống Bµi 10.5 Q khi hệ thống bể chảy ổn định. Bài 10.6. Bể chứa nước hình trụ tròn có diện tích đáy S1 = 3 m2. Cao Ho = 4 m. Bể có 2 lỗ, một lỗ ở đáy và một lỗ ở thành bên (có độ sâu tâm lỗ H1 = ½ Ho). Diện tích So của 2 lỗ bằng nhau. Cần tháo cạn bể chứa này trong 5 phút thì diện tích lỗ So bằng bao nhiêu? D1 H1 h2 Ho 2 So H S1 So Bài 10.6 GV: NGUYỄN MINH NGỌC h1 1 Bài 10.7 d D2 Bài 10.8 17 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG Bài 10.7. Xác định diện tích lỗ 1 = 5 m2; 2 để tháo cạn bể chứa hình trụ có kích thước = 2 m2; h1 = 2 m và h2 = 3,2 m. Thời gian tháo cạn bể chứa T = 20phút 19giây. Bài 10.8. cho một bể nước có dạng hình nón cụt có kích thước D1 = 0,8 m; D2 = 0,3 m; H = 1 m. Tháo nước qua lỗ có đường kính d = 3 cm. Xác định thời gian tháo cạn bể chứa. Bài 10.9. Nước từ ngăn 1 (cao trình mực nước z1 = 10 m) chảy qua lỗ sang ngăn 2 của bể đặt trên cao, bể cấp nước cho một vòi phun (hình vẽ). Lỗ thông 2 ngăn d = 10 cm, hệ số µ = 0,6. Đường ống dẫn đến vòi phun có chiều dài L = 100 m, đường kính ống d = 100 mm, dòng chảy trong ống ở khu sức cản bình phương, hệ số nhám đường ống n = 0,013. Trên đường ống có 2 chỗ uốn cong với hệ số tổn thất cục bộ u = 0,65. Tại vòi phun có đường kính vòi dv = 36 mm, miệng vòi phun đặt tại cao trình zD = 1 m. Biết độ cao lý thuyết của dòng chảy qua vòi phun đứng Z = 1,5 (m). Xác định áp suất xuất hiện trên mặt thoáng của bể 1. zA pt dv zB A B d Chi tiÕt vßi phun L = 50 m d = 50 m m zD z Bài 10.9 GV: NGUYỄN MINH NGỌC 18 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG PHẦN XI - DÒNG CHẢY ỔN ĐỊNH TRONG ỐNG CÓ ÁP Bài 11.1. Nước từ bể chứa A (cao trình zA mực nước zA = 15,5 m) dẫn nước đến điểm QB B (cao trình mực nước zB = 10,6 m) với lưu lượng Q = 20,6 l/s bằng một đường ống dài L = 880 m. Đường ống dẫn nước zB L1 d 1 gồm có 2 đoạn, đoạn 1 có chiều dài L1, đường kính d1 = 150 mm (K1 = 158,4 l/s) nối tiếp với đoạn 2 có chiều dài L2, đường C A L2 d 2 B L3 d 3 kính d2 = 200 mm (K2 = 341,1 l/s). 1. Xác định chiều dài (L1; L2) của các đoạn ống. Bài 11.1 Q th 2. Khi lắp thêm một đường ống tháo nước liên tục L3 với lưu lượng tháo Qth = 12 l/s song song với đường ống L1 và có chiều dài bằng chiều dài đường ống L1 (L1 = L3), đường kính ống d3 = 150 mm. Vậy lưu lượng nước tại B thay đổi như thế nào? Bài 11.2. Xác lưu lượng nước chảy từ bể A qua bể B, trong các trường hợp sau: 1. Các ống đặt nối tiếp 2. Ống 2 và 3 đặt song và nối tiếp với ống 1. z A =11,0m z A =11,0m z D =3,5m A z A =3,5m L 3 = 90m d3 = 100mm D D C B L1= 110m d1 = 200mm D L 2 = 60m d 2 = 150mm L 2 = 60m d 2 = 150mm L 3 = 90m d3 = 100mm L1= 110m d1 = 200mm Bài 11.2 z A = +28,0m A L1= 343m Q D =9 l/s d2 = ? L 4 = 320m d1 = 200mm B C L 2 = 368m HD 0.0 d 2 = 150mm L 3 = 236m d3 = 100mm D Q th1 = 20 l/s Q th2 = 12 l/s Bài 11.3 Bài 11.3. Nước từ tháp chứa A dẫn đến các điểm tiêu thụ qua một hệ thống gồm 3 đường ống đặt nối tiếp nhau. Trên AB và BC lưu lượng được cấp ra dưới dạng tháo GV: NGUYỄN MINH NGỌC 19 BỘ MÔN CẤP NƯỚC BÀI TẬP THUỶ LỰC ĐẠI CƯƠNG nước liên tục. Ở điểm cuồi D lưu lượng cấp QD = 9 l/s, loại ống bình thường có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy ở khu sức cản bình phương. 1. Xác định cao trình mực nước đo áp tại điểm cuối D (zD) 2. Xác định đường kính ống phụ L4 (đường ống chấm chấm)đặt song song với AB sao cho cao trình mực nước đo áp tại D tăng thêm 1,5 m. Bài 11.4. Xác định lưu lượng nước chảy ra khỏi bể chứa A và D Nếu lưu lượng cần dùng tại các điểm B và C là QB = 12 l/s và QC = 18 l/s. Vẽ đường đo áp, biết đây là loại ống thường có hệ số nhám n = 0,0125, dòng chảy ở khu sức cản bình phương. z A = +12,8m z D = +10,5m Q B = 12 l/s A L1= 343m d1 = 200mm L 2 = 368m B Bài 11.4 Q C = 18 l/s 0.0 d 2 = 150mm L 3 = 236m d3 = 100mm C D Bài 11.5. Mạng đường ống dài có áp chảy ổn định, dòng chảy ở khu sức cản bình phương, hệ số nhám đường ống n = 0,0125. 1. Khi không có đường ống tháo nước liên tục, tính cột nước đo áp sau máy bơm A. 2. Khi vận hành đường ống tháo nước liên tục L3, cột nước đo áp tại A và D vẫn như trên, thì lưu lượng trong đoạn ống dài L2 là Q2 và chiều dài đoạn ống L3 là bao nhiêu? Biết d3 = 150 mm; Qth3 = 30 l/s. Q 1 B L 2 = 250m d 2 = 100mm Q C Q D = 10 l/s HD = 3 m 4 A L1= 350m d1 = 200mm L 4 = 240m d1 = 100mm Q th3 D Bài 11.5 L 1=500m Bài 11.6. Giữa 2 nút A và B có 3 đường ống nối song song, biết lưu lượng tại A là QA = 100 l/s. Dòng 1 Q A = 100 l/s A L 3=1000m Q th = 20 l/s GV: NGUYỄN MINH NGỌC B L 2=350m 2 Q B 3 Bài 11.6 20
- Xem thêm -