Bài tập cơ thuỷ khí | Cơ sở thủy khí ứng dụng | Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
1. Cửa van AB hình chữ nhật có kích thước 3x4m 2 , chắn vào bể chứa nước như hình vẽ. Van gắn với tường thẳng đứng bằng bản lề A và dưới đáy có chốt B để giữ van. Khi mực nước trong bể h=8m: A. Tính áp lực (trị số, phương chiều và điểm đặt) của nước tác dụng lên van? B. Tìm phản lực theo phương ngang của chốt B để giữ van? Tài liệu được sưu tầm và soạn thảo dưới dạng file PDF để gửi tới các bạn cùng tham khảo, ôn tập đầy đủ kiến thức, chuẩn bị cho các buổi học thật tốt. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Cơ sở thủy khí ứng dụng 10 tài liệu
Trường: Trường Đại học Khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội 0.9 K tài liệu
Tác giả:
Preview text:
ÔN TẬP CƠ HỌC THỦY KHÍ – 2TC Phần 1. Tĩnh học
1. Cửa van AB hình chữ nhật có kích thước 3x4m2, chắn vào bể chứa
nước như hình vẽ. Van gắn với tường thẳng đứng bằng bản lề A và
dưới đáy có chốt B để giữ van. Khi mực nước trong bể h=8m:
A. Tính áp lực (trị số, phương chiều và điểm đặt) của nước tác dụng lên van?
B. Tìm phản lực theo phương ngang của chốt B để giữ van?
2. Cánh cổng hình chữ nhật AB rộng 6m, dài 3,5m được
giữ cân bằng nhờ dây cáp ngang chắn bể nước như hình vẽ. Xác định:
a. Áp lực nước tác dụng lên cánh cổng?
b. Xác định lực căng dây cáp?
3. Một cửa van hình chữ nhật AB dùng để chắn bể nước
như hình vẽ, van có bề rộng đi vào trong mặt phẳng hình
vẽ b=12m. a. Xác định áp lực nước tác dụng lên van
b. Tìm phản lực của tường tại B?
4. Cánh cống hình tròn bán kính r=3m chắn lối dẫn nối với bể chứa nước như hình vẽ.
Cánh cổng nối với đáy bằng bản lề và được giữ cố định nhờ lực theo phương ngang FH
đặt tại trọng tâm của cánh cống. Mực nước h=10 m.
a. Xác định áp lực nước tác dụng lên cống?
b. Tìm FH để giữ cống?
5. Một cửa van có dạng ¼ hình trụ tròn dùng để
chắn nước như hình vẽ. Van có bán kính r=2m, dài
l=3m có thể quay quanh điểm B. Bỏ qua khối lượng của van.
a. Xác định áp lực nước tác dụng lên van?
b. Tìm giá trị của lực F nhỏ nhất để van không bị lật.
6. Cánh cống đồng chất có dạng ¼ hình trụ tròn, dài
b=6m chắn bể nước như hình vẽ.
a. Xác định áp lực của nước tác dụng lên cánh cống ?
b. Bỏ qua trọng lượng của cống, tìm lực F để giữ cống?
7. Khúc có bề rộng 6m chắn bể nước như hình vẽ. R=3m, h=1m .
a. Xác định áp lực nước tác dụng lên khúc gỗ?
b. Tìm lực F cần thiết để khúc gỗ có cân bằng?
Bỏ qua trọng lượng của khúc gỗ.
8. Xác định áp lực thủy tĩnh (trị số và điểm đặt)
tác dụng lên cánh cống phẳng hình chữ nhật
CB. Độ sâu nước thượng lưu h1= 3m, độ sâu hạ
lưu h2= 1,2 m. Chiều rộng cánh cửa cống
b=2m, góc nghiêng cánh cống so với phương ngang là 0 60 .
9. Xác định trị số và điểm đặt tâm áp lực dư
của nước tĩnh lên cánh cống hình chữ nhật
đặt thẳng đứng có độ cao h=3m, rộng b=6m.
Cho mực nước thượng lưu và hạ lưu tương ứng là h1=6m, h2=4m.
10. Một bình trụ D=300mm, cao H=2m, ban đầu chứa nước đến độ
cao h=1,6m. Khi bình nước quay tròn quay trục z thẳng đứng qua tâm
với vận tốc góc ω=20rad/s. Hỏi:
a) Bình có bị cạn đáy hay không?
b) Nước có trào ra khỏi bình hay không?
c) Tính áp suất điểm A, C ở đáy bình?
11. Một thùng chứa hình hộp chữ nhật kích thước đáy
b=120cm, c=150cm, cao H=200cm, ban đầu chứa dầu
đến độ cao h=120cm. Sau đó thùng chứa chuyển động
theo phương ngang với gia tốc không đổi a=4m/s2. Dầu có tỷ trọng =0,85.
a. Dầu có trào ra ngoài hay không?
b. Tính độ lớn của áp lực dầu tác dụng lên thành trước và sau của thùng chứa?
12. Một thùng nước có đáy hình chữ nhật kích
thước 100x200cm2 chuyển động sang bên phải với gia tốc ax như hình vẽ. a. Xác định ax ?
b. Xác định trị số áp lực nước tác dụng lên thành
trước và sau của thùng?
13. Nước có áp suất p=2,5at chảy qua ống có đường kính d=50mm để vào bình chứa
(hình vẽ). Khi đóng ống nước bằng van, đòn bẩy OB ở vị trí nằm ngang như hình vẽ. Xác
định đường kính của phao hình cầu để có thể đóng ống được, nếu a=100mm, b=500mm.
Bỏ qua trọng lượng của phao và đòn
14. Một bình trụ D=300mm, cao H=2,5m chứa nước quay tròn
quay trục thẳng đứng qua tâm. Mực nước ban đầu trong bình h=2m.
a. Khi mực nước chất lỏng giữa bình hạ thấp xuống 200mm (so với
lúc tĩnh) thì bình quay với vận tốc bao nhiêu?
b. Nếu bình quay với n=800 vòng/phút hỏi nước có trào ra ngoài
hay không? Đáy bình có bị cạn không? Xác định áp suất tại tâm
đáy và điểm nằm trên mép bình và đáy?
15. Mặt cắt ngang của một thùng dầu
của xe hơi đang được đưa vào thực
nghiệm như hình vẽ. Thùng hình chữa
nhật được thông với khí quyển bởi một
lỗ nhỏ trên đỉnh thùng. Dầu có tỷ trọng
SG=0,65. Một biến áp được đặt ở bên
thùng. Trong suốt quá trình kiểm tra
xe, thùng chuyển động với gia tốc ay=const.
a. Xác định áp suất tại biến áp (Transducer) theo ay.
b. Gia tốc ay có thể để mực dầu rơi xuống dưới biến áp?
c. Áp lực dầu tác dụng lên thành sau của thùng? Phần 2. Định lý động 1. 0
Một ống dẫn dầu nằm ngang (như hình vẽ). Tại khuỷu uốn 45 tiết diện tròn
chuyển từ D=300mm sang d=150mm. Lưu lượng trong ống Q=0,45m3/s. Áp suất
dư tại mặt cắt lớn là 50kN/m2. Nếu bỏ qua tổn thất. Xác định:
a. Áp suất tại mặt cắt nhỏ đường kính d của ống?
b. Thành phần lực nằm trên mặt phẳng ngang tác dụng lên ống là bao nhiêu?
2. Nước chảy trong đường ống cong nằm ngang
có tiết diện thay đổi với lưu lượng Q=0,4m3/s .
Áp suất tại m/c (1) là 150kPa, m/c (2) là 90kPa.
Xác định các thành phần lực theo phương x và z
để giữ cho đoạn ống cố định.
3. Một vòi bắn nước vào tấm chắn thẳng đứng
như hình vẽ. Người ta phải tác dụng một lực
F=70N để giữ tấm chắn cố định. Biết d1=10cm, d2=3cm. Bỏ qua tổn thất năng lượng. Giá
trị đọc được trên áp kế là bao nhiêu?
4. Nước chảy trong đường ống có đường kính không
đổi d=150mm có đoạn bị uốn cong 1800. Khi lưu
lượng nước chảy trong ống Q=45lít/s, áp suất
p1=150kP và p2=100kPa. Xác định lực cần thiết để giữ ống?
5. Vòi phun có đường kính miệng vòi
D=10cm phun nước với vận tốc
V=15m/s va vào tường thẳng đứng như
hình vẽ. Bỏ qua trọng lượng tấm chắn và
lực ma sát. Tính lực F đặt vuông góc với
tấm chắn cần thiết để giữ tấm cố định.
6. Tia nước có đường kính D1=6cm, vận tốc
V1=25m/s bắn vào tấm chắn có một lỗ hổng tròn
đường kính D2=4cm như hình vẽ. Một phần tia nước
đi qua lỗ với vận tốc V2=25m/s và một phần chệch
hướng sát tấm chắn. Xác định thành phần áp lực
nước theo phương ngang tác dụng lên chắn?
7. Một đường ống chữa cháy có đường đường kính
D=12cm lắp vòi phun có đường kính miệng vòi
d=5cm phun nước với lưu lượng Q=3m3/phút.
Nước khi vào vòi có áp suấtbằng bao nhiêu N/m2?
Xác định lực FB tác dụng vào bu lông nối hai mặt
bích để giữ vòi không bị tuột khỏi ống.
8. Một tia nước từ vòi phun nằm ngang va vào tấm phẳng cố
định như hình vẽ. Bỏ qua trọng lượng nước và mọi lực cản.
Xác định áp lực động của tia nước tác dụng lên tấm. Cho
biết miệng vòi phun có đường kính d=15cm, vận tốc tia
nước ra khỏi vòi V=12m/s, góc =600.
9. Nước từ vòi phun có đường kính d=10cm có vận tốc
Vj=8=10m/s va vào lỗ hình cái cốc trụ tròn trên thành chắn
như hình vẽ. Lỗ có bán kính R=25cm. Nước chuyển động
ngược lại với vận tốc Ve=5m/s, bề dày của tia nước ra bằng h. Xác định:
- Bề dày h của tia nước quay ngược lại.
- Lực F để giữ thành, bỏ qua mọi lực cản và trọng lượng của nước
10. Nước chảy trong một khủy ống uốn cong ra ngoài không
khí như hình vẽ. Cho đường kính ống D1=15cm, D2=5cm, lưu
lượng chảy trong ống Q=30lít/s, áp suất dư tại mặt cắt (1):
p1=2,3at. Bỏ qua trọng lượng. Xác định áp lực nước theo
phương x tác dụng lên đoạn ống cong.
11. Dòng nước chuyển động trong ống nằm
ngang có d=300mm như hình vẽ với lưu
lượng Q=0,3m3/s. Ống bị uốn cong một góc
135o. Xác định độ lớn áp lực ngang của dòng
nước lên đoạn cong. Cho áp suất p1 =p2 = 36N/cm2.
12. Một vòi bắn nước vào tấm chắn thẳng đứng như hình vẽ. Biết d1=10cm, d2=3cm.
Lực F tác dụng vuông góc với tấm chắn để giữ tấm chắn cố định có giá trị bằng 60N. Bỏ
qua tổn thất năng lượng. Tính vận tốc nước tại mặt cắt lớn, và nhỏ của vòi?
13. Một vòi nước phun nước vào van chắn gắn ở thùng nước như hình vẽ. Tia nước ra
khỏi van chắn và đổ vào bể chứa nước. Nếu =300 , xác định lực F theo phương ngang
tác dụng vào xe để xe đứng yên. Bỏ qua mọi sức cản.
14. Nước chảy trong ống có đường kính không đổi
D=300mm có đoạn bị uốn cong 1800 có gắn vòi phun
ra ngoài không khí. Đường kính miệng vòi d=160mm.
Vận tốc trong ống V1=3m/s, áp suất dư ở mặt cắt (1), p1=80kPa. Xác định:
a. Lưu lượng chảy trong ống (m3/s), vận tốc V2 ở miệng vòi?
b. Lực theo phương x cần thiết để giữ đoạn ống
cong và vòi cố định. Bỏ qua trọng lượng.
15. Nước chảy trong ống chữ Y nằm ngang như hình
vẽ với lưu lượng trên đường ống D1 là Q1=10lít/s, áp
suất dư p1=2at. Bỏ qua trọng lượng và tổn thất năng lượng. Biết Q2=Q3=1/2Q1
a. Xác định vận tốc trung bình trên m/c (1) và (2)?
b. Xác định áp suất tại mặt cắt 2 và 3.
c. Áp lực nước Ft tác dụng lên thành ống?
Phần 3. Phương trình Bernoulli
1. Độ chênh mực thủy ngân trong ống chữ U nối 2 đầu với cuối ống hút và đầu ống đẩy là
h=18cm. Đường kính ống hút D1=15cm. Đường kính ống đẩy D2=10cm. Bỏ qua mất
năng. Biết lưu lượng Q=12lít/s, biết dầu và thủy ngân có tỉ trọng lần lượt: d=0.92; Hg=
13.6 . Tính công suất hữu ích của bơm.
2. Xác định đường kính d tại mặt cắt co hẹp của ống Venturi nằm ngang, đo được lưu
lượng dòng chảy của nước Q=60lit/s. Biết đường kính của ống D=100mm, mực chênh
thủy ngân trong áp kế có h=80cm, thủy ngân tỷ trọng =13,6. Bỏ qua tổn thất năng lượng. c k u
3. Chiều cao hút của bơm z B
h=4,5m, ống hút có đường
kính d=200mm, chiều dài L=10m, hệ số tổn thất cục Z h d , L
bộ tại lưới chắn rác ξr=6; tại chỗ uốn ξu = 0,15; lưu
lượng chảy trong ống Q = 60 lít/s. Hệ số nhớt động r
học của nước =10-6 (m2/s). Xác định áp suất chân không pck tại mặt cắt vào của máy bơm? 3
4. Máy bơm dùng để bơm nước từ bể thấp lên bể cao với lưu lượng 36m trong 10 phút.
ống đẩy và ống hút cùng đường kính ống d=150mm, hệ số ma sát λ=0.025, ống hút dài và
ống đẩy có cùng chiều dài l=25m. Bỏ qua tổn thất cục bộ. Xác định công suất máy bơm cung cấp cho dòng chảy?
5. Xác định áp suất chân không tại mặt cắt co hẹp của ống Văngtury có đường kính
d=D/ 2 ống này đặt trên máy bay với vận tốc Vo=80 m/s, cho biết trọng lượng riêng
của không khí với độ cao của máy bay là γ=6,24N/m3. 3
6. Ống Venturi nằm ngang đo được lưu lượng dòng chảy của nước Q=0,03m /s. Biết
đường kính của ống D=100mm, đường kính tại mặt cắt co hẹp của ống d D / 2 . Xác
định mực chênh thủy ngân h trong áp kế. Thủy ngân tỷ trọng =13,6. Bỏ qua tổn thất năng lượng.
7. Nước chảy trong đường ống có gắn vòi phun thẳng đứng ra
ngoài không khí như hình vẽ. Nếu V1=3m/s và bỏ qua tổn thất
năng lượng. Xác định :
- Áp suất tại mặt cắt 1?
- Độ chênh mực thủy ngân h trong áp kế. Biết tỷ trọng của thủy ngân =13,6.
8. Máy bơm dầu với lưu lượng Q=60lít/s như hình vẽ. Mất
năng từ mặt cặt 1 đến mặt cắt 2 hw=2,5m. Máy bơm có công
suất là 3kW. Biết dầu hỏa có tỷ trọng d=0,85, thủy ngân có tỷ trọng Hg=13,6.
a. Xác định độ chênh áp suất giữa 2 mặt cắt V1 và mặt cặt V2?
b. Xác định mực thủy ngân h trong áp kế đo chênh?
9. Ống phun chữa cháy đường kính D=80mm có lắp vòi phun hình nón
cụt chiều dài h=0.5m. Tổn thất năng khi nước phun thẳng đứng qua vòi
là hw=0,8m; lưu lượng Q=8l/s. Nước khi vào vòi cần áp suất là bao
nhiêu để dòng nước phun ra đạt độ cao H=14m? Xác định đường kính
của miệng vòi d. Bỏ qua sức cản không khí.
10. Một ống xi phông có đường kính ống d=150mm được
dùng để tháo nước từ bể chứa hở vào không khí. Đỉnh xi
phông cao hơn mực nước trong bể h=2m (hình vẽ). Bỏ qua tổn thất năng lượng.
a. Nếu áp suất tuyệt đối trong ống được xem là bằng 0, tính lưu lượng tháo.
b. Lúc đó miệng ra của ống xi phông phải ở độ cao bao nhiêu?
11. Trên đoạn ống đẩy của quạt gió có đường kính
d1=150mm, d2=330mm. Không khí chuyển qua với
lưu lượng Q=90lít/s dưới áp suất dư tại mặt cắt 1-1
là 981N/m2. Xác định áp suất của không khí tại mặt
cắt 2-2 (cửa ra). Giả thiết coi không khí lý tưởng và
bỏ qua tính chịu nén của nó. Cho trọng lượng riêng của không khí 3 11,77N / m .
12. Nước chảy trong đường ống nghiêng
như hình vẽ. Áp kế đo chênh dùng để đo
chênh áp giữa 2 điểm trên trục ống. Xác định:
- Chênh lệch áp suất giữa 2 mặt cắt (1)
và (2), =p1-p2 =? Biết tỷ trọng của thủy ngân bằng 13,6.
- Mất năng của dòng chảy từ mặt cắt (1) đến mặt cắt (2)?
13. Một máy bơm đưa nước từ hồ lên bể chứa kín như
hình vẽ với tốc độ 75lít/s. Ống hút và ống đẩy có cùng
đường kính ống d=20cm, tổng chiều dài L=50m. Hệ số
nhớt động học của nước =10-6m2/s. Bỏ qua tổn thất cục bộ.
a. Xác định trạng thái chảy trong ống và tính hệ số ma sát =?
b. Xác định tổng tổn thất năng lượng của dòng nước qua ống?
c. Xác định cống suất máy bơm?
14. Một máy bơm bơm nước từ bể chứa như hình vẽ. Dòng chảy từ bơm qua vòi ra ngoài
không khí với lưu lượng 60lít/s. Ống đẩy và ống hút có cùng đường kính D=12cm, có
tổng chiều dài L=25m, hệ số ma sát =0.03. Miệng vòi có đường kính De=5cm. Bỏ qua
tổn thất cục bộ. Xác định công suất máy bơm cung cấp cho dòng chảy?
15. Dầu có tỷ trọng SG=0,87 và hệ số nhớt
=2,2.10-4/m2/s chảy qua đường ống thẳng đứng như hình vẽ với lưu lượng 0,0006m3/s.
Xác định mực chênh thủy ngân h trong áp kế đo chênh.