Условие задачи
Вода подаётся по стальному водоводу от 1-го колодца до 2-го. В колодцах установлены поворотные затворы для возможности перекрытия водовода, манометры для определения избыточного (манометрического) давления.
Плотность воды ρ=1000 кг/м3; кинематический коэффициент вязкости воды ν=1,1∙10-6 м2/с; модуль упругости воды Еводы=2∙109 Па; модуль упругости материала стенок трубы Етрубы=2∙1011 Па; абсолютная эквивалентная шероховатость стенок трубы Δ=0,4 мм; коэффициент расхода круглого отверстия μ=0,6.
Расход воды Q=500 л/с; внутренний диаметр трубы d=800 мм; толщина стенок δ=12 мм; длина водовода L=600 м; манометрическое давление в 1-м колодце р1=3,5 бар; манометрическое давление во 2-м колодце р2=6 бар; отметка трубы во 2-м колодце z2=100 м; время подачи воды в бак 0,1 мин.
Определить:
1. Отметку трубы в 1-м колодце z1 - ?
Потери напора по длине определить по зонной теории сопротивления (определить зону сопротивления и формулу для расчёта коэффициента гидравлического трения λ); как 10% от потерь напора по длине.
2. Если начать перекрывать водовод во 2-м колодце, то давление в момент перекрытия повысится за счёт гидравлического удара. Какое минимальное время закрытия поворотного затвора должно быть, чтобы величина повышения давления не превысила 3 бар?
3. Если перекрыть поворотные затворы в 1-м и 2-м колодце, то в случае утечки из водовода начнёт падать давление. Какова величина утечки, если через 1 час давление в 1-м колодце упадёт на 20%?
4. После 2-го колодца вода в течении t=0,1 мин подаётся в открытый бак квадратного в плане сечения (2м х 2м) с плоскими вертикальными стенками.
После заполнения бака:
- определить силу давления воды на боковую стенку бака и глубину погружения точки приложения силы (центр давления);
- определить расход струи, если в стенке бака проделать круглое отверстие диаметром 2 см, расположенное на 20 см выше дна бака.
Ответ
1. Скорость движения воды:
где - площадь сечения трубопровода, м2.
Число Рейнольдса
