Задачи для самостоятельного решения. Задача 2.2.53.В начальной точке в ”длинный” трубопровод (l = 5 км, d = 100 мм, трубы сварные умеренно заржавевшие) подается вода при t = 10°С с расходом Q1 =

Задача 2.2.53.В начальной точке в ”длинный” трубопровод (l = 5 км, d = 100 мм, трубы сварные умеренно заржавевшие) подается вода при t = 10°С с расходом Q₁ = 5 дм³/с (см. рис. 2.2.31, б). На расстоянии 1 км (т. А) дополнительно подается Q₂ = 3 дм³/с, в т. В (1_AB = 2 км) осу­ществляется отбор Q₃ = 2 дм³/с

Определить потери напора в трубопроводе.

Ответ: h_пот = 57,1 м

Задача 2.2.54. По горизонтальному трубопроводу (l = 10 км) пере­качивается нефтепродукт (ρ = 760 кг/м³, ν = 3,2∙10^-6 м/с) с расхо­дом Q=36 м³/ч). Максимальное избыточное давление, развиваемое насосом, р_и = 1,2 МПа. Достаточно ли оно для перекачки продукта по трубам диаметром d₁ = 100 мм, а если нет, то какова должна быть длина вставного участка l₂ (d₂ = 150 мм) при условии, что l_экв= 5 % от l для обеих труб, конечное давление атмосферное, Δ = 0,1 мм.

Ответ: нет l₂ = 3,1∙10³ м.

Задача 2.2.55.В водопровод (l = 4 км), состоящий из двух одинако­вых по длине последовательно соединенных участков, поступает вода (t = 20 °С) в количестве Q = 25 дм³/с, а одинаковые по величине отборы осуществляются в его средней и конечной точках. Диаметр первого участка d₁ =150 мм, все трубы сварные старые заржавленные.

Каков должен быть диаметр второй половины трубопровода, чтобы потери напора в нем были такими же, как и на первом участке; местные сопротивления не учитывать.

Ответ: d₂ = 115 мм.

Задача 2.2.56. Масло МС-20 (см. прил. 4) при t = 30 °С поступает из резервуара А (см. рис. 2.2.29) в резервуар В по составному трубопрово­ду (l₁ = 20 м, d₁ = 80 мм, l₂ = 25 м, d₂ = 50 мм, трубы сварные новые) при h = 1 м.

Определить расход масла.

Ответ: Q = 1 дм³/с.

Задача 2.2.57. Как изменятся потери напора на участке трубопровода (l₁ = 1 км, d₁ = 100 мм, трубы сварные новые), по которому перекачивается нефть (ρ = 860 кг/м³, υ = 5∙10^-5 м/с) с расходом Q = 8 дм³ /с, если к нему подключить лупинг такой же длины и диаметра. Местные сопротивления не учитывать.

Ответ: уменьшатся в 2 раза.

Задача 2.2.58. Решить задачу 2.2.57 при условии, что перекачивается масло МС-20 при t = 60 °С (см. прил. 4).

Ответ: уменьшится в 336 раза.

Задача 2.2.59. По горизонтальному трубопроводу (l = 5 км, d = 80 мм) течет вода (Q = 8 дм³/с) при t = 40 °С. Конечное давление атмосферное, местные сопротивления не учитываются.

Какой длины потребуется лупинг (d_л = 50 мм) при условии, что насос может создать напор H_нас = 231 м? Все трубы сварные умерен­но заржавевшие.

Ответ: l_л = 920м.

Задача 2.2.60. Насос перекачивает нефть (ρ = 840 кг/м³, υ = 10^-5 м²/с) по трубопроводу (l = 57 км, d = 205 мм) с расходом Q = 40 дм³/с. Разность геодезических отметок начала и конца трубопро­вода Δz = + 30 м, конечное избыточное давление р_k = 0,1 МПа, подпор (напор у входа в насос) Н_п = 10 м, к.п.д насоса η = 0,7.

Определить необходимую длину лупинга l_л (d_л = 265 мм), с кото­рым расход можно повысить до Q₁ = 50 дм³/с при том же напоре, и найти мощность на валу насоса. Все трубы бесшовные новые l_экв = 1% от l.

Ответ: l_п = 21 км; N_нас = 294 кВт.

Задача 2.2.61. По самотечному трубопроводу (l = 5 км, d = 100 мм) c лупингом (l₁ = 2 км, d₁ – 150 мм) вода (t =20°C) подается из озера в резервуар при разности уровней Н = 50 м (рис. 2.2.35). Все трубы старые заржавленные.

Пренебрегая потерями напора в местных сопротивлениях, опреде­лить общий расход воды и расход в лупинге. Задачу решить аналитиче­ским и графоаналитическим способами.

Ответ: Q = 7,5 дм³/с; Q_л = 5,5 дм³/с.

Задача 2.2.62. Масло МС-20 при t = 20 °С (см. прил. 4) самотеком из резервуара (рис. 2.2.36) поступает в автоцистерны 1 и 2 по трубопрово­ду с разветвлением (d = 80 мм, трубы сварные новые). Длины участков l_AB = 55 м, l_BC = 2,5м, l_BD = 7 м, высоты: Н = 2,5 м; H₁ – H₂ = 1,1 м

Пренебрегая местными сопротивлениями, определить время напол­нения цистерн, если их объем V = 3 м³.

Ответ: t₁ = 745 мин; t₂ = 2090 с.

Рис. 2.2.35. Рис. 2.2.36.

Задача 2.2.63. По условию задачи 2.2.62 определить степень закрытия задвижки на линии ВС (считая ее единственным местным сопротивле­нием), при которой автоцистерны заполнятся одновременно, и найти время их наполнения.

Пояснение. При решении используются прил. 2 и 3.

Ответ: n ≈ 0,5; t₁ = t₂ = 1130 с.

Задача 2.2.64. По данным примера 2.2.9 (см. рис. 2.2.33) определить расходы Q_C и Q_D, и избыточное давление p_A для солярового масла ρ = 905 кг/м³, ν = 1,25·10^-5 м²/с.

Пояснение. Рекомендуется задачу решать графоаналитическим способом.

Ответ:Q_C = 27.7 дм³/с; Q_D=23,3 дм³/с, p_A =0,42 МПа.

Задача 2.2.65. Приведенные на рис. 2.2.37 пять одинаковых нагнета­тельных скважин (H_C= 2000 м; d_C =200 мм; Δ = 0,5 мм) с одинако­выми избыточными забойными давлениями р_з = 22,8 МПа должны при­нимать каждая ежесуточно по 2000 м³ воды при t = 20 °С. Расстояние от насоса до первой скважины l_AB = 1000 м, расстояние между сква­жинами l_BC = l_CD = l_DE = l_EF = 250 м, диаметр подводящего водо­провода d = 250 мм, Δ = 0,25 мм. Эквивалентная длина местных соп­ротивлений и водопровода, и скважин l_экв = 5 % от l. Определить:

1) потери напора в дополнительных местных сопротивлениях, которые необходимо установить на входе в каждую скважину, чтобы расходы в них были одинаковыми;

2) избыточное давление, создаваемое насосом в т. А.

Ответ: р=3,5 МПа; для скважины Е h_E = 0,27 м.

Задача 2.2.66. Резервуары А и В (рис. 2.2.38) с водой (t = 30 °С) соединены системой умеренно заржавевших труб, приведенные длины которых l₁ = 300 м, l₂ = 150 м, l₃ = 250 м, а диаметры d₁ = d₂ =100 мм, l₃ =250 мм. Разность уровней Н = 13,3 м.

Чему равен суммарный расход, поступающий в резервуар B?

Ответ: Q =12,3 дм³/с.

Рис. 2.2.37. Рис. 2.2.38.

Задача 2.2.67. По продуктопроводу (d = 150 мм) перекачивается топливо Т-1 (t = 20 °С) с расходом Q = 30 дм³/с. Для снижения потерь напора на части его длины предложено или увеличить диаметр трубы (врезать вставку d₁ = 200 мм), или подключить лупинг той же длины (d_л =100 мм). Все трубы сварные новые.

Пренебрегая местными сопротивлениями, определить, в каком ва­рианте потери напора на участке трубопровода снизятся в большей степени.

Ответ: при вставке.

Задача 2.2.68. Система забора воды для заводнения пласта (рис. 2.2.39) состоит из трех водозаборных труб 1 (на рисунке показана одна), по которым вода из водоема поступает в береговой колодец 2, а из него в насос. Водозаборные трубы (l₁ = l₂ = 100 м, l₃ = 150 м, d₁ = d₂ = d₃ = 250 мм, трубы сварные умеренно заржавевшие) имеют местные сопротивления с суммарными значениями коэффициентов ξ₁ = 40, ξ₂ = 30; ξ₃ = 2. Подача насоса Q = 450 м³/ч, температура воды t = 10°С.

Определить разность уровней в водоеме и колодце Н, и расходы во­ды в трубах.

Пояснение: Рекомендуется графоаналитический способ решения.

Ответ: H = 1,1м; Q₁ = 32 дм³/с; Q₂ = 36 дм³/с; Q₃ = 57 дм³/с.

Рис. 2.2.39. Рис. 2.2.40.

Задача 2.2.69. Насос-смеситель (рис. 2.2.40) должен создавать смесь трех видов масел, поступающих к нему из резервуаров 1, 2, 3. Диаметр всех соединительных трубок одинаков d₁ = d₂ = d₃ = 10мм; их приве­денные длины: l₁ = 2 м, l₂ = 1 м, l₃ = 3 м. Характеристики масел: ρ₁ = 890 кг/м³, ν = 1 см²/с; ρ₂ = 880 кг/м³, ν = 0,5 см²/с; ρ₃ = 870 кг/м³, ν = 6,2 см²/с.

Определить, какие избыточные давления p₁, p₂ и p₃ должны быть созданы в резервуарах, чтобы объемное содержание масел в смеси

находилось в соотношении 1:1,5:2 при ее расходе Q = 0,45 дм³/с. Уровни жидкостей в резервуарах у входа в насос находятся на одной и той же высоте, давление на входе в насос атмосферное, Q_нас=35 дм³/с.

Ответ: p₁ = 72,5 кПа; p₂ = 26,8 кПа; p₃ = 42,5 кПа.

Задача 2.2.70. По горизонтальному трубопроводу (см. рис. 2.2.31, б) вода (t = 30 °С) поступает в раздаточные колонки C, E и F, конце­вые напоры в которых должны быть H_k = 5 м. Приведенные длины участков l_AB = 2 км, l_BC = 500 м, l_BD = 1000 м, l_DE = 300 м, l_DF = 250 м, их диаметры d_AB = 250 мм, d_BC = 100 мм, d_BD = 200 мм, d_DE = 150 мм, d_DF =100 мм, все трубы сварные умеренно заржавевшие.

Определить подачу и избыточное давление, создаваемые насосом, если Q_F = 8 дм³/с.

Ответ: Q_H = 38,6 дм³/с; p_H = 0,2 МПа.

Задача 2.2.71. Горизонтальный трубопровод (см. рис. 2.2.31, б) снаб­жает мазутом (р = 920 кг/м³, ν = 1,5 см²/с) пункты раздачи С, Е и F с расходами в них Q_C = 20 дм³/с, Q_E = 15 дм³/с, Q_F = 12 дм³/с при конечный избыточных давлениях p_K = 0,1 МПа. Длины участков l_AB = 1 км, l_BC = 500 м, l_BD = 800 м, l_DE = 200 м, l_DF =100 м, трубы сварные новые. Насос создает начальный напор в точке А, H_A = 30 м.

Определить ориентировочные значения диаметров всех участков трубопровода.

Ответ: d_AB = 250 мм; d_BD =200 мм; d_BC ≈ d_DF ≈ 150 мм.

Задача 2.2.72. Поршни приведенных на рис. 2.2.41 гидравлических цилиндров (D₂ = 50 мм, D₃ = 60 мм), загруженные внешними силами F₂ = 2,45 кН и F₃ = 2,7 кН, перемещаются под давлением масла (ρ = 820 кг/м³, ν = 6 см²/с), подаваемого из гидравлического аккумуля­тора, поршень которого (D₁ = 500 мм) загружен силой F₁= 369 кН. Соединительный трубопровод состоит из магистрали (l₁ = 20 м, d₁ = 20 мм) и ответвлений (l₂ = 10 м, d₂ = 15 мм, l₃ = 14 м, d₃ = 18 мм, трубы тянутые из цветного металла).