Задача 7.8. Определить время полного опорожнения открытого резервуара с постоянной площадью сечения Ω объемом V = 50 л через отверстие в дне при начальном расходе Q = 1,8 м³/ч и напоре H = 0,5 м.

Задача 7.9. Время частичного опорожнения вертикально расположенного цилиндрического открытого бака через донное отверстие в тонкой стенке составило t = 40 с. За это время уровень жидкости изменился от h₁ = 2 м до h₂ = 1 м. Определить диаметр отверстия, если диаметр бака D = 0,5 м.

Задача 7.10. Определить первоначальный уровень в резервуаре h₁, если время частичного опорожнения открытого резервуара через донное отверстия до уровня h₂ = 0,7 м равно t = 70 с. Диаметр отверстия d = 0,05 м. Размеры поперечного сечения резервуара постоянные a х b = 0,8 х 0,7.

Задача 7.11. Открытый резервуар опоражнивается через коноидальный насадок диаметром d = 5 см. Определить площадь поперечного сечения резервуара, если напор воды за время t = 2 мин понизился на ΔH = 5 см и стал равным H = 35 см. Насадок присоединен к боковой поверхности резервуара.

Задача 7.12. Открытый резервуар с вертикальными стенками опоражнивается через внешний цилиндрический насадок диаметром d = 2,5 см. Через 35 с напор составил H = 1,5 см. Определить расход в начальный момент времени, если площадь поперечного сечения резервуара Ω = 1,75 м². Насадок присоединен к отверстию на боковой стенке резервуара.

Задача 7.13. Определить время наполнения мерного бака объемом V = 0,02 м³, если истечение происходит при постоянном уровне воды, через внешний цилиндрический насадок диаметром d = 0,02 м при избыточном давлении на поверхности воды p_0изб = 30 кПа. Глубина погружения насадка h = 2,4 м.

Задача 7.14. Определить расход воды через отверстие диаметром d = 0,08 м, коэффициент расхода которого μ = 0,65, если показание манометра p_изб = 150 кПа, а высота установки манометра над осью отверстия h = 1,5 м.




Задача 7.15. Газ, заполняющий вертикальную трубу, вытекает в атмосферу через два насадки диаметром d = 10 мм, расположенные по высоте трубы на расстоянии a = 100 м друг от друга. Коэффициент расхода насадков (с учетом сопротивления подводящих горизонтальных трубок) μ = 0,95.

Определить массовый расход M газа через каждый насадок, если показание спиртового манометра, присоединенного к трубке у нижнего насадка, h = 200 мм (плотность спирта ρ_сп = 800 кг/м³).

Давление атмосферного воздуха на уровни нижнего насадка p_ат = 100 кПа, температура воздуха и газа t = 20 ℃. Значения удельной газовой постоянной воздуха R_в = 287 Дж/(кг·К) и газа R_г = 530 Дж/(кг·К).

Скоростным напором и потерями в трубе пренебречь, плотность воздуха и газа принимать постоянными по высоте a.

Задача 7.16. Два резервуара с избыточным давлением p_0и1 = 10⁵ Па и p_0и2 = 0,6·10⁵ Па соединены между собой короткой трубой диаметром d = 20 мм. Определить расход воды в трубе, если h₁ = 0,5 м до h₂ = 1,4 м.

Задача 7.17. Определить коэффициенты расхода, скорости, сжатия при истечении воды в атмосферу через отверстие диаметром d = 10 мм под напором H = 2 м, если расход Q = 0,294 л/с, дальность полета струи l = 3 м. Отверстие расположено на высоте h = 1,2 м от пола.

Задача 7.18. Из открытого бака вытекает вода через малое отверстие в атмосферу. Глубина воды в баке h = 3 м поддерживается постоянной. При какой высоте h₁ отверстия от пола дальность падения струи l будет максимальной.
Задача 7.19. Для задачи 4.18 определить, при какой глубине бака дальность полета будет максимальной, если отверстие расположено на высоте h₁ = 1,5 м от основания.

Задача 7.20. Мазут подается в топку котла с расходом Q_м = 100 кг/ч. Для сжигания мазута (ρ_м = 850 кг/м³) требуется воздух (ρ_в = 850 кг/м³) в количестве V = 8,7 м³/кг. Определить необходимые диаметры каналов для подачи воздуха и мазута, если мазут подается под давлением p_и = 2,5 кгс/см², а воздух под давлением 200 мм рт.ст. Коэффициенты скорости и расхода принять φ = μ = 0,82.


Контрольные вопросы и задания
1. Дайте классификацию отверстий и насадков.

2. Что такое сжатие струи? Какие существуют виды сжатия?

3.  Дайте определение коэффициента сжатия, коэффициентов скорости и расхода.

4. Напишите и объясните формулу для определения скорости истечения жидкости из малого отверстия в атмосферу.

5. Чем отличается истечение жидкости из малого отверстия в атмосферу от истечения через затопленное отверстие?

6. В чем различие характера истечения жидкости из малого отверстия и из насадков?

7. Перечислите основные типы насадок и охарактеризуйте особенности истечения из них.
Примерные темы докладов и рефератов

1. 
   Насадки различных типов и их практическое применение.
   
2. 
   Использование законов истечения жидкости из отверстий и насадков в технике.
   
3. 
   Динамическое воздействие струи на твердые преграды.
   

ЛИТЕРАТУРА
Основная литература:

1. 
   Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов. - М., 1982. – 423 с.
   
2. 
   Брюханов О.Н., Коробко В.И., Мелик-Аракелян А.Т. Основы гидравлики и гидропривода, - М: «ИНФРА», 2004
   
3. 
   Некрасов Б.Б., Фатеев И.В., Беленков Ю.А. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу/ Под ред. Б.Б. Некрасова. – М.: Высшая школа, 1989. – 192 с.
   
4. 
   Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам/ Под ред. Б.Б. Некрасова. Минск, «Вышейшая школа», 1976. – 416 с.
   
5. 
   Пример расчетов по гидравлике. Под редакцией А.Д. Альтшуля. – М: «Стройздат», 1977
   

Дополнительная литература:

1. 
   В.Г. Гейер, В.С.Дулин, А.Г. Боруменский, А.Н. Заря. Гидравлика и гидропривод, - М: «Недра», 1970
   
2. 
   Вихарев А.Н. Решение прикладных задач по гидромеханике: Учебное пособие.-Архангельск, 2000. – 76 с.
   
3. 
   Г.Я. Суров, А.Н. Вихарев, И.И. Долгова, В.А. Барабанов. Прикладные задачи по гидравлике: Учебное пособие.- Архангельск: АГТУ, 2003. – 236 с.
   

Приложение 1

Международная система единиц СИ

Величина	Наименование	Обозначение
Длина	метр	м
Площадь	квадратный метр	м2
Объем	кубический метр	м3
Скорость	метр в секунду	м/с
Ускорение	метр на секунду в квадрате	м/с2
Частота вращения	обороты в секунду	об/с
Масса	килограмм	кг
Плотность	килограмм на кубический метр	кг/м3
Момент инерции	метр в четвертой степени	м4
Сила (вес)	ньютон	Н
Момент силы	ньютон-метр	Н·м
Давление, напряжение	паскаль	Па
Модуль упругости	паскаль	Па
Поверхностное натяжение	ньютон на метр	Н/м
Динамический коэффициент вязкости	паскаль-секунда	Па·с
Кинематический коэффициент вязкости	квадратный метр на секунду	м2/с
Удельный вес	ньютон на кубический метр	Н/м3
Массовый расход	килограмм в секунду	кг/с
Объемный расход	кубический метр в секунду	м3/с
Мощность	ватт	Вт
Температура	кельвин	К

Приложение 2

Соотношение между единицами физических величин

Величина	Наименование	Обозначение	Значение в единицах СИ
Сила (вес)	килограмм-сила	кгс	9,806 Н
Давление	килограмм-силы на квадратный сантиметр (техническая атмосфера)	кгс/см2 (ат)	9,80665·104 Па
	физическая атмосфера	атм	1,01325·105 Па
	бар	бар	105 Па
	миллиметр ртутного столба	мм рт.ст.	133,3 Па
	миллиметр водного столба	мм вод.ст.	9,806 Па
Мощность	килограмм-сила-метр в секунду	кгс·м/с	9,81 Вт
	лошадиная сила	л.с.	735,499 Вт
Динамическая вязкость	пуаз	П	0,1 Па·с
Кинематическая вязкость	стокс	Ст	10-4 м2/с
Объем	литр	л	10-3 м3
Температура	градус Цельсия	°С	Т = (t°C+273) К

Приложение 3
Множители и приставки для единиц, применяемые

в гидравлических расчетах

Множитель	Приставка		Пример
	наименование	обозначение
103	кило	к	килоньютон (кН)
106	мега	М	мегапаскаль (МПа)
10-1	деци	д	дециметр (дм)
10-2	санти	с	сантипуаз (сП)
10-3	милли	м	миллиметр (мм)

Приложение 4

Физические свойства воды

Табл. 4.1

Плотность воды при различных температурах

t,°С	Плотность, кг/ м3	t,°С	Плотность, кг/ м3	t,°С	Плотность, кг/ м3
0 4 10 20 30 40	999,67 1000 999,73 998,23 995,67 992,24	45 50 55 60 65 70	990,25 988,07 985,73 983,24 980,59 977,81	75 80 85 90 95 99	974,89 971,83 968,65 965,34 961,92 959,09

Табл. 4.2

Значения коэффициента объемного сжатия воды

в зависимости от давления и температуры

t,°С	при давлении, Па ·
	50	100	200	390	780
0 5 10 15 20	5,4 5,29 5,23 5,18 5,15	5,37 5,23 5,18 5,1 5,05	5,31 5,18 5,08 5,03 4,95	5,23 5,08 4,98 4,88 4,81	5,15 4,93 4,81 4,7 4,6

Табл. 4.3

Значения модуля упругости воды в зависимости

от давления и температуры

t,°С	при давлении, Па ·
	50	100	200	390	780
0 5 10 15 20	185400 189300 191300 193300 194200	186400 191300 193300 196200 198200	188400 193300 197200 199100 202100	191300 197200 201100 205000 208000	197200 203100 208000 212900 217800

Табл. 4.4

Значения коэффициента температурного расширения воды

в зависимости от давления и температуры

t,°С	при давлении, · Па
	1	100	200	600	900
1-10 10-20 40-50 60-70 90-100	0,14 1,5 4,22 5,56 7,19	0,43 1,65 4,22 5,48 7,04	0,72 1,83 4,26 5,39 -	1,49 2,36 4,29 5,23 6,61	2,29 2,89 4,37 5,14 6,21

Табл. 4.5

Значения кинематического коэффициента вязкости воды

в зависимости от температуры

t,°С	ν, 10-4 м2/с при температуре, °С
	Чистая вода	Сточная вода
0 6 8 10 12 14 16 18 20 30 40 50 60 70 80 90 100	0,0179 0,0147 0,0138 0,0131 0,0123 0,0117 0,0111 0,0106 0,0101 0,0081 0,0060 0,0056 0,0048 0,0042 0,0037 0,0033 0,0029	- 0,0167 0,0156-0,0173 0,0147-0,0161 0,0138-0,0152 0,0131-0,0142 0,0123-0,0134 0,0117-0,0127 0,0111-0,012 - - - - - - - -

Приложение 5

Положение центра тяжести плоских фигур

и формулы моментов инерции относительно оси,
проходящей через центр тяжести

Форма пластины	Центр тяжести	Момент инерции

Приложение 6

Формулы для расчета живого сечения, смоченного периметра и гидравлического радиуса для сечений потока различной формы

Форма сечения и схема	Живое сечение	Смоченный периметр	Гидравлический радиус
Квадратное сечение
Круглое сечение при сплошном заполнении
Круглое сечение при частичном заполнении
Равносторонний треугольник при сплошном заполнении
Кольцевая щель, ограниченная концентрическими окружностями при сплошном заполнении
Трапецидальный лоток

Приложение 7

Значения эквивалентной шероховатости Δ для различных труб

Вид трубы	Состояние трубы	Δ, мм
Тянутая из стекла и цветных металлов	Новая, технически гладкая	0,001 – 0,01
Бесшовная стальная	Новая и чистая	0,02 – 0,05
	После нескольких лет эксплуатации	0,15 – 0,30
Стальная сварная	Новая и чистая	0,03 – 0,10
	С незначительной коррозией после очистки	0,10 – 0,20
	Умеренно заржавленная	0,30 – 0,70
	Старая заржавленная	0,80 – 1,5
	Сильно заржавленная или с большими отложениями	2,0 – 4,0
Оцинкованная стальная	Новая	0,10 – 0,20
	После нескольких лет эксплуатации	0,40 – 0,70
Чугунная	Новая	0,20 – 0,50
	Бывшая в употреблении	0,5 – 1,5
Рукава и шланги резиновые		0,03

Приложение 8

График определения коэффициента гидравлического трения λ = f (Re,d/Δ)

для новых стальных труб (по результатам исследования ВТИ)


Приложение 9

Зависимость коэффициентов истечения из малых отверстий в тонкой стенке

от числа Рейнольдса



Приложение 10

Коэффициенты истечения из насадков

Тип насадка	Значения коэффициентов
	сжатия ε	расхода μ	скорости φ	потерь ζ
Внешний цилиндрический - с острой входной кромкой	1,00	0,82	0,82	0,5
- с коническим входом	1,00	0,90	0,90	0,23
Внутренний цилиндрический	1,00	0,71	0,71	1,00
Коноидальный (сопло)	1,00	0,97	0,97	0,06
Конически сходящийся при угле конусности θ = 13°24'	0,98	0,94	0,96	0,07
Конически расходящийся при угле конусности θ = 5-7°	1,00	0,45-0,50	0,45-0,50	4,0-3,0
Комбинированный при угле конусности θ = 5°30' и степени расширения n = 8,7	1,00	2,45	0,27	12,8