Studia stacjonarne I⁰, semestr I

Przykłady zadań z hydrauliki

Podane poniżej zadania są przykładami pokazującymi zakres obowiązującego na kolokwium zaliczeniowym materiału oraz ich skalę trudności. Należy ponadto brać pod uwagę zadania rozwiązywane na ćwiczeniach.

W zestawach na kolokwium możliwe są zmiany szukanego parametru jak i modyfikacje rysunków stanowiących ilustracje do zadań.

Pływak w postaci stożka o średnicy podstawy D=300 mm i wysokości H=500 mm wykonany z materiału o gęstości ρp=250 kg/m^3 pływający w wodzie (ρc=1000 kg/m^3) obciążony jest kulą o średnicy d=15,0 cm. Wykonaną z materiału o gęstości ρo=2,7 g/cm^3. Podać, jakie będzie zanurzenie pływaka.

Obliczyć wielkość Q=? m^3/s strumienia cieczy o gęstości ρ=1,0 g/cm^3 wypływającego z otworu o średnicy d=26,0mm (=0,85) znajdującego się w dnie zbiornika walcowego. Zwierciadło cieczy wznosi się na wysokość H=3,20m ponad jego dnem.

Obliczyć wielkość Q=? dm^3/s strumienia wody o (ρ=1000 g/cm^3) wypływającego z otworu (=0,75) o średnicy d=26,0mm znajdującego się w dnie zbiornika walcowego zamkniętego półkulistą dennicą. Zwierciadło cieczy wznosi się na wysokość H=3,20m ponad jego dnem. Poduszka powietrza nad zwierciadłem cieczy znajduje się pod ciśnieniem 450 kPa.

Narysować wykresy parcia na wskazane grubszą linią ścianki naczynia o kształcie przedstawionym na rysunku .

Zapora o wysokości H=6,0 m oddziela dwa obszary, w których zwierciadło wody (ρc=1000 kg/m^3) wznosi się na wysokości odpowiednio h1=4,0 m i h2=1,5 m. Wyznaczyć minimalną szerokość zapory B=? z uwagi na niebezpieczeństwo jej wywrócenia (pominąć możliwość przesuwania w poziomie). Długość zapory wynosi L=45,0 m, a wykonana jest z materiału o gęstości ρm=2500 kg/m^3.

Przegroda pokazana na rysunku dzieli zbiornik o szerokości B=2,0 m wypełniony cieczą o gęstości ρ=1000 kg/m^3 na 2 części. Dolna część przegrody o masie M=15000 kg, nachylona do dna pod kątem =45^0 obraca się wokół poziomej osi „O” położonej na wysokości z=2,8 m. Głębokość cieczy w lewej części zbiornika wynosi h1=2,0 m. Obliczyć, przy jakiej wysokości h2 położenia zwierciadła cieczy w prawej części zbiornika dolna część przegrody zacznie się otwierać.

Obliczyć wielkość Q=? m^3/s przepływu wody kanałem o szerokości dna b=2,5 m, napełnieniu h=1,2 m. Spadek dna wynosi i=0,3%, szorstkość ścian n=0,15 a ich nachylenie 1= 1=55^0. Ponadto należy określić, parametry krytyczne ruchu cieczy w tym kanale.

Obliczyć o ile procent wzrośnie przepływ wody Q=? m^3/s kanałem o parametrach: spadek dna i=0,4%, szorstkość ścian n=0,25, szerokość dna b=4,5 m , szerokość zwierciadła wody B=12,0 m oraz głębokości h1=0,40 m, h2=2,5 m jeżeli poziom wody wzrośnie o h=0,3 m.

Obliczyć o ile Q=? m^3/s różni się przepływ wody w całkowicie napełnionym kanale półkolistym o promieniu r=2,2 m od przepływu w kanale prostokątnym. Pola przekroju strumieni, współczynniki szorstkości n=0,15 oraz nachylenia i=1,25‰ dna kanału są w obu przypadkach takie same a ponadto w przekroju prostokątnym szerokość jego podstawy b=2*a.

Ze studni zupełnej wykonanej w gruncie o współczynniku filtracji k=0,000018 (m/s) pobierana jest woda. Miąższość warstwy wodonośnej wynosi H=20,0 m, depresja s=3,5 m, a promień studni r=0,2. Obliczyć wartość Q=? (m^3/s).

Określić wielkość ciśnienia pA=? kPa na początku układu dwóch przewodów połączonych szeregowo zapewniającego w nich przepływ wody o natężeniu Q=2,3 dm^3/s. W punkcie „C” woda wypływa do atmosfery. Dane do zadania są następujące: D1=50mm, D2=32 mm, L1=220 m, L2=80 m, ξB=0,7. Wartości współczynników oporów na długości są takie same i wynoszą λ=0,03.

Pompa wirowa (P) o charakterystyce H=75-120000*Q^2 (H - m.sł.wody, Q - m^3/s) tłoczy wodę ze zbiornika dolnego do górnego, położonego na wysokości H=12,0 m przewodem o średnicy D=65 mm i długości L=300 m. Poziomy zwierciadeł wody w obu zbiornikach wynoszą: h1=3,2 m, h2=2,3 m. Współczynnik strat liniowych wynosi  =0,038. Podać parametry punktu pracy (Hp, Qp) układu.

Pompa wirowa (P) o charakterystyce H=85-140000*Q^2 (H - m.sł.wody, Q - m^3/s) tłoczy wodę ze zbiornika dolnego do ciśnieniowego górnego, położonego na wysokości H=12,0 m przewodem o średnicy D=125 mm i długości L=400 m. Poziomy zwierciadeł wody w obu zbiornikach wynoszą: h1=2,8 m, h2=2,1 m a ciśnienie w drugim zbiorniku p=4,5 bara. Współczynnik strat liniowych wynosi  =0,04. Podać parametry punktu pracy (Hp, Qp) układu.

Wydział Budownictwa i Inżynierii Środowiska UTP

Katedra Inżynierii Sanitarnej i Wodnej

Bydgoszcz 6-01-2010 r.

Strona 4/4

---