Владимира Сергеевича Артамонова
ГИДРАВЛИКА
Методические указания по выполнению контрольной работы слушателями заочной формы обучения
Специальность 280104.65 «Пожарная безопасность»
Санкт-Петербург - 2009 Рецензенты: А.Д. Ищенко кандидат технических наук, доцент (Начальник отдела координации деятельности органов пожарной охраны управления организации пожаротушения Северо-Западного регионального центра МЧС России) А.П. Решетов кандидат технических наук, доцент (Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России)
Ю.Г. Баскин, В.В. Подмарков Гидравлика:Методические указания по выполнению контрольной работы слушателями заочной формы обучения / Под общей ред. В.С. Артамонова. СПб.: Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2009. - с.
Разработаны в соответствии с программой дисциплины "Гидравлика и противопожарное водоснабжение" и предназначены для слушателей СПбУ ГПС МЧС России заочной формы обучения. Изложены варианты заданий и рекомендации по выполнении контрольной работы, приведен перечень литературы.
© Санкт-Петербургский университет ГПС МЧС России, 2009
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
В соответствии с учебным планом заочной формы обучения по дисциплине «Гидравлика и противопожарное водоснабжение» слушатели-заочники выполняют контрольную и курсовую работу. Контрольная работа выполняется с целью изучения теоретических основ гидравлики и освоения методики решения задач, имеющих практическое применение в деятельности пожарной охраны. Контрольная работа состоит из 10 задач, исходные данные к которым выбираются по таблицам в зависимости от двух последних цифр номера зачетной книжки слушателя. Контрольная работа должна быть выполнена в отдельных тетрадях разборчивым подчерком, без сокращений слов (кроме общепринятых) грамотно и аккуратно оформлена. Все рисунки и схемы рекомендуется выполнять карандашом. На обложке работы следует указать: название учебного заведения, наименование изучаемой дисциплины, номер зачетной книжки, фамилию, имя, отчество, домашний адрес, место работы, должность и специальное звание слушателя-заочника. В конце работы необходимо указать литературу, которая была использована при выполнении контрольной работы. Выполненная работа отправляется в СПб университет ГПС МЧС России для рецензирования в срок, указанный в графике представления контрольных работ. Работа, выполненная не верно, не по своему варианту, не полностью освещающая вопросы задания, не зачитывается. Такая работа должна быть выполнена повторно с учетом замечаний рецензента. Все исправления необходимо выполнить в той же тетради (после рецензии преподавателя). Исправленный вариант работы слушатель должен направить в университет (вместе с первой работой и рецензией) для повторной проверки. Слушатели-заочники, не представившие в срок контрольную работу без уважительной причины, к экзаменационной сессии не допускаются.
ЗАДАЧА № 1
Определить абсолютное и избыточное гидростатическое давление воды в точке А на глубине h от поршня, если на поршень диаметром 200 мм воздействует сила Р, атмосферное давление ра=0,1МПа.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Абсолютное гидростатическое давление в точке А равно:
РА,абс=Рa+Рn+Рж
где: Ра- атмосферное давление; Рп- избыточное гидростатическое давление на поверхности жидкости от действия поршня; Рж- избыточное гидростатическое давление в точке А от столба жидкости. Исходные данные к задаче 1.
ЗАДАЧА №2
Определить максимальную глубину воды в водонапорном баке объемом W, установленном на перекрытии. Дополнительная нагрузка на перекрытие от установки бака с водой не должна превышать Р. Масса бака с арматурой m.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Полная нагрузка на перекрытие будет выражена формулой: Рполн =G+pgW, зная полную и дополнительную нагрузку на перекрытие, можно определить площадь, на которую действует эта нагрузка и затем найти значение глубины.
Исходные данные к задаче 2.
ЗАДАЧА №3
Определить силу избыточного гидростатического давления на заслонку размерами axb, закрывающую отверстие в стенке резервуара с бензином плотностью р=800 кг/м3. Высота слоя бензина до начала заслонки h. Построить эпюру избыточного гидростатического давления. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Сила избыточного гидростатического давления определяется графическим способом как произведение площади эпюры избыточного гидростатического давления S на ширину заслонки b: P=S·b Эпюра избыточного гидростатического давления на заслонку имеет форму трапеции. Исходные данные к задаче 3.
ЗАДАЧА № 4
Для заполнения пожарного водоема используется трубопровод длиной L. Определить необходимый напор насоса, если возвышение водоема над источником Z, гидравлический уклон i, свободный напор в конце линии Нсв.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Составляется уравнение Бернулли для сечений I-I (по линии свободной поверхности) и II-II по оси трубопровода. Сечение I-I совпадает с плоскостью сравнения: Z1=0; V1=0; ; ; . Исходные данные к задаче 4.
ЗАДАЧА № 5
Определить предельную высоту расположения оси центробежного насоса над уровнем воды в водоисточнике h, если расход воды из насоса Q, диаметр всасывающей трубы d. Вакуумметрическое давление, создаваемое во всасывающем патрубке Рв, потери напора во всасывающей линии 1 м.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Составляется уравнение Бернулли для двух сечений: сечение П-П - по оси насоса; сечение I-I - по линии свободной поверхности (совпадает с плоскостью сравнения):
В сечении I-I скорость Vi=0. Давление на свободной поверхности P1=Pат. Плоскость сравнения совпадает с сечением I-I, поэтому Z1 = 0. Абсолютное давление в сечении II-II Р2 = Рат - Рв Скорость движения воды во всасывающей трубе
Подставляя выражение для и в исходное уравнение и решая его относительно Z, определим относительную высоту расположения оси центробежного насоса.
Исходные данные к задаче 5.
ЗАДАЧА №6
Для сохранения неприкосновенного пожарного запаса воды в резервуаре всасывающая линия оборудована воздушной трубкой, верхний срез которой находится на уровне пожарного запаса в резервуаре. Предполагается, что при снижении уровня воды до пожарного запаса, воздух вследствие возникновении вакуума в сечении, к которому приварена труба, проникает во всасывающий трубопровод насосов, произойдет срыв работы насоса и забор воды прекратится. Определить, сохранится ли неприкосновенный запас воды, если уровень воды находится на высоте h выше оси всасывающей трубы. Диаметр трубы D, расход воды Q. Труба оборудована всасывающей сеткой с клапаном (ξ1=6,0) и имеет колено (ξ1=0,5).
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ Выбираются два сечения, которые будут сравниваться с помощью уравнения Бернулли: Сечение: I-I выбирается по уровню неприкосновенного запаса воды; II-II - по оси всасывающей трубы. Плоскость сравнения 0-0 проходит по оси всасывающего трубопровода. - избыточное давление в сечении I-I; - скорость снижения уровня в сечении I-I мала по сравнению с прочими величинами; hM- потери напора на местные сопротивления (линейными потерями на участке от сечения I-I до сечения П-П можно пренебречь). Решая уравнение Бернулли относительно , определим, сохранится ли неприкосновенный запас воды. Исходные данные к задаче 6.
ЗАДАЧА №7
Определить повышение давления в трубопроводе длиной L, диаметром d и толщиной стенок δ при гидравлическом ударе, если расход воды Q, модули упругости стенок трубы Ет=2 ·1011 Па и воды Еж=2 ·109 Па. Время закрытия задвижки на трубопроводе t3.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ В зависимости от соотношения фазы удара и времени закрытия tз задвижки определяется вид гидравлического удара. (полный или неполный гидравлический удар). Если tз<tф - удар прямой (полный), при этом повышение давления определяется по формуле: P=a·ρ·v, v- средняя скорость движения жидкости в трубопроводе до закрытия задвижки. Если tз>tф - удар не прямой (не полный), при этом повышение давления может быть найдено по формуле: P=a·ρ·v· ;
Скорость распространения ударной волны может быть вычислена по формуле: , где Еж - модуль упругости жидкости; d - внутренний диаметр трубы; Ет -модуль упругости стенок трубы; δ - толщина стенок трубы; 1425 - скорость распространения ударной волны в воде в неограниченном объеме, м/с.
Значения скорости распространения ударной волны представлены в приложении 6
Исходные данные к задаче 7.
ЗАДАЧА №8
Определить предельно возможную длину магистральной линии LM, если из второго ствола (dН2) необходимо получить струю производительностью g2. Рукавная система состоит из магистральной линии диаметром dM и трех рабочих линий длинами l1; l2; l3; диаметрами d1; d2; d3 и стволами с диаметрами насадков dH1; dН2; dH3. Стволы подняты относительно разветвления на высоту Z1; Z2; Z3, а разветвление установлено относительно оси насоса пожарного автомобиля АНР-40(130) на высоте Zраз.,
Рукава системы прорезиненные.
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Напор у разветвления определяется из условий работы второго ствола Нразв. = (Sp2·np2 + SH2)·g22 +Z2,
Так как потери напора в параллельных рабочих линиях одинаковы, то приведенное выше выражение будет справедливо для первой и третьей рабочей линии. Из этих выражений определяются значения g1 и g3. Определяется предельно возможная длина магистральной линии, т.е. при работе насоса с максимальной частотой вращения, то необходимо использовать характеристику насоса Нр и рукавной линии Нн НР=НН Hp=a-bQ2 - характеристика насоса ПН-40У (Приложение 7)
Нн. =Sм·nм·Q2 +Hразв.+Zразв.- характеристика рукавной линии.
Приравняв правые части характеристик, найдем число рукавов в магистральной линии, а следовательно и предельно возможную ее длину.
Исходные данные к задаче 8
ЗАДАЧА № 9 Определить количество автонасосов АНР-40(130), необходимое для подачи воды в перекачку, если разность высотных отметок между головным автонасосом и водоисточником Z. Перекачка производится на расстояние L по двум прорезиненным рукавным линиям диаметрами d1 и d2. Головной автонасос, расположенный у места пожара, обеспечивает работу двух стволов с диаметрами насадков dH1 и dH2. Насос работает в режиме α=0,75. Рукава системы прорезиненные.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Количество автонасосов определяется из условия, что их суммарный напор расходуется на преодоление сопротивлений в рукавных линиях hP и подъем на высоту z. Kαh = hp+z Н = a-b·Q2 - характеристика насосов; N - количество рукавов в одной рукавной линии от первого насоса до головного, которое с учетом неравномерности рельефа местности будет равно: Подставив в исходное уравнение значения Н и hp, и учитывая, что Q = g1 + g2, можно найти требуемое количество автонасосов.
Исходные данные к задаче 9.
Примечание: При перекачке из насоса в насос в конце магистральной рукавной линии (на входе во всасывающую полость следующего насоса) необходимо поддерживать остаточный напор не менее 10 м, при перекачке из насоса в цистерну на конце линии следует поддерживать напор не менее 3 м.
Задача №10 К лафетному стволу с насадком dH1 подача воды осуществляется от двух пожарных автомобилей АНР-40(130) и АА-40(131). От автомобиля АНР-40(130) проложена рукавная линия диаметром di из прорезиненных рукавов длиной Lb а от автомобиля АА-40(131) - из прорезиненных рукавов диаметром d2 и длиной L2. Ствол поднят на высоту Z Определить подачу каждого из пожарных насосов.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Аналитическое условие совместной работы насосов и рукавных систем выражается так a-bQ2=ScQ2+z Определив сопротивление системы и подставив его в исходное выражение, получим значение подачи каждого насоса.
Приложение 1 Значения сопротивления SP одного стандартного пожарного рукава длинной 20 м.
Приложение 2 Значение коэффициентов местного сопротивления
Приложение 3 Значение коэффициентов местного сопротивления, сжатия, скорости и расхода для насадков различной формы.
Приложение 4
Таблица напоров, расходов и длин компактных струй для насадков диаметром до 25 мм.
Приложение 5. Значения сопротивлений Sh и проводимости Р насадков (для Q л/с )
Приложение 6 Значения скорости распространения ударной волны в воде.
Приложении 7 Характеристики пожарных насосов, установленных на пожарных автомобилях и мотопомпах.
Под общей редакцией Владимира Сергеевича Артамонова доктора военных наук, доктора технических наук, профессора, заслуженного работника высшей школы Российской Федерации, лауреата премии Правительства Российской Федерации в области науки и техники
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (808)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |