Решение задачи методом итераций

Содержание

Задача 1
Насос подает жидкость из подземной ёмкости с избыточным давлением газа на поверхности жидкости. На всасывающей линии (длина l, диаметр d, трубы сварные, бывшие в эксплуатации) имеются местные сопротивления: приёмная коробка с клапаном и сеткой, колено и кран с коэффициентом сопротивления кр. Показание вакуумметра на входе в насос равно рv, расход жидкости Q, температура tC.
Определить рабочую высоту всасывания насоса hвс и предельную высоту из условия отсутствия кавитации на входе в насос. Объяснить также, почему при кавитации насос не всасывает жидкость и рабочее колесо насоса выходит из строя.
Рисунок к задачам 1, 2, 3, 4, 5
Указания
1.	Определите hвс из уравнения Бернулли для сечений 1-1 и 2-2.
2.	Отрицательное избыточное давление в таблице данных – это вакуумметрическое давление.
3.	При определении максимальной высоты всасывания примите давление в сечении 2-2 равным давлению насыщенного пара рн.п. (Приложение 8).
4.	При ответе на вопрос по кавитации используйте материал раздела 4.6.3. и найдите аналогию между работой сифона и насоса.
Таблица исходных данных
Задача 2
Решите задачу 1 при условии, что высота подъёма жидкости hвс задана, а расход Q нужно определить.
Указания
Определите расход Q графическим способом (раздел 4.6.2.).
Задача 3
Решите задачу 1 при условии, что высота подъёма жидкости hвс задана, а диаметр трубы d нужно определить.
Указания
Определите диаметр трубы d графическим способом (раздел 4.6.2.).
Задача 4
Решите задачу 1 при условии, что высота подъёма жидкости hвс задана, а нужно определить максимальный расход в трубопроводе из условия отсутствия кавитации.
Указания
При определении максимального расхода примите давление в сечении 2-2 равным давлению насыщенного пара рн.п. (Приложение 8). Далее определите из уравнения Бернулли расход графическим способом ((раздел 4.6.2.).
Задача 5
Решите задачу 1 при условии, что высота подъёма жидкости hвс задана, а нужно определить минимальный диаметр трубопровода из условия отсутствия кавитации.
Указания
При определении минимального диаметра трубопровода примите давление в сечении 2-2 равным давлению насыщенного пара рн.п. (Приложение 8). Далее определите из уравнения Бернулли диаметр графическим способом (раздел 4.6.3.). 
Задача 6
Для поддержания пластового давления при добыче нефти в нагнетательную скважину глубиной H по насосно-компрессорным трубам (диаметр d, длина l, шероховатость э) закачивается Q м3 воды в сутки. Забойное избыточное давление равно рзаб. Температура воды tC.
Определить показание устьевого манометра рм и полезную мощность Nп, затрачиваемую при закачке.
Рисунок к задачам 6, 7, 8
Указания
1.	Примените уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 2-2 относительно плоскости сравнения 0-0.
2. При расчете потерь учтите только потери по длине. Местными потерями пренебречь.
3. Полезная мощность определяется по формуле:   Nп = рм  Q
4. Принять длину трубопровода равной H.
Таблица исходных данных
Задача 7
При условии задачи 6 и известном давлении на устье определить расход воды.
Указание
Задачу решить методом итераций, предполагая турбулентный режим движения (раздел 4.6.2.).
Задача 8
При условии задачи 6 и известном давлении на устье определить диаметр трубопровода.
Указание
Задачу решить графическим способом ((раздел 4.6.3).
Задача 9
По трубопроводу (длина l, диаметр d, трубы стальные, сварные, умеренно заржавленные,  = 0) вода при tC подается к пожарному брандспойту с расходом Q. Превышение обреза сопла над осью трубопровода равно h.
Определить необходимый диаметр сопла dc и избыточное давление в начальном сечении трубопровода ри, исходя из условия, что струя воды должна достигать высоты H. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Рисунок к задачам 9, 10 и 11
Указания
1.	Примените уравнение Бернулли для сечений 2-2 и 3-3 и определите из него скорость c в сечении 2-2. (3=0, р2 = р3 = рат).     
       dc2/4 = Q/c.  – отсюда определите диаметр dc выходного сечения сопла.
2.	Показание манометра в начале трубопровода определяется из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2.
3.	Физические свойства воды определите из Приложения 1.
Таблица исходных данных
Задача 10
1.	При условии задачи 9 и известном давлении на входе в трубопровод определить расход воды.
2.	Определить диаметр выходного сечения сопла.
Указания
1. Примените уравнение Бернулли для сечений 2-2 и 3-3 и определите из него скорость c в сечении 2-2. (3=0, р2 = р3 = рат). 
2. Расход определите графическим способом из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2 (раздел 4.6.2.).
Задача 11
1.	При условии задачи 9 и известном избыточном давлении на входе рм определить диаметр трубопровода .
2.	Определить диаметр выходного сечения сопла.
Указания
1. Примените уравнение Бернулли для сечений 2-2 и 3-3 и определите из него скорость c в сечении 2-2. (3=0, р2 = р3 = рат). 
2. Диаметр определите графическим способом из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2 (раздел 4.6.2.).
Задача 12
Поршень диаметром D, двигаясь равномерно, всасывает жидкость из открытого бака с атмосферным давлением рат  на поверхности жидкости. Высота всасывания равна z0.  Всасывающая труба - длина l, диаметр d, стальная, новая, сварная. Гидравлические сопротивления показаны на рисунке. Температура жидкости tC. Атмосферное давление равно 100 кПа.
Определить максимально возможную скорость п поршня и силу Р, приложенную к нему, по условию кавитации в цилиндре.
Рисунок к задачам  12, 13, 14 и 15
Указания
1. Примите давление в сечении 2-2 равным давлению насыщенного пара (Приложение 8).
2.Определите расход из уравнения Бернулли (раздел 4.6.2) и далее скорость в сечении 2-2.  2 = п.
3.	Определите силу Р из условия равномерного движения поршня (силы показаны на рисунке).
Таблица исходных данных
Задача 13
При условии задачи 12 и известном расходе жидкости определите минимальный диаметр трубопровода по условию кавитации.
Указания
 Диаметр определите графическим способом из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2 (раздел 4.6.3.). Давление в сечении 2-2 равно давлению насыщенного пара жидкости.
Задача 14
При условии задачи 12 и известном расходе жидкости определите высоту z0 по условию кавитации.
Указания
 Высоту z0 определите аналитическим способом из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2 (раздел 4.6.1). Давление в сечении 2-2 равно давлению насыщенного пара жидкости.
Задача 15
При условии задачи 12 и известной силе Р определите высоту z0 . Проверьте, имеет ли место явление  кавитации в сечении 2-2.
Указания
1. Высоту z0 определите аналитическим способом из уравнения Бернулли, записанного для сечений 1-1 и 2-2 ((раздел 4.6.1).
2. Сравните давление в сечении 2-2 с давлением насыщенного пара жидкости.