Определить значение манометрического давления p_м на поверхности воды в закрытом резервуаре А (рис. 1) для того, чтобы обеспечить подачу воды при расходе Q=3 л/с и температуре 20℃ в открытый резервуар Б.
Разность уровней H=12 м
Материал трубопровода – сталь оцинкованная.
Внутренний диаметр трубопровода 50 мм.
Длина l=10 м
Для определения значения манометрического давления на поверхности воды в закрытом резервуаре А, необходимо учесть ряд факторов.
1. Гидростатическое давление:
Манометрическое давление на поверхности воды в резервуаре А зависит от разности уровней H между резервуарами А и Б. Гидростатическое давление можно рассчитать по формуле:
p_г = ρ * g * H,
где ρ - плотность воды, g - ускорение свободного падения.
2. Потери давления в трубопроводе:
Для определения потерь давления в трубопроводе необходимо учесть его длину l, внутренний диаметр d и материал трубопровода. В данном случае, материал трубопровода - сталь оцинкованная. Для расчета потерь давления можно использовать формулу Дарси-Вейсбаха:
Δp = f * (l / d) * (ρ * v^2) / 2,
где Δp - потери давления, f - коэффициент трения, v - скорость потока воды.
3. Расход воды:
Для определения скорости потока воды v необходимо знать расход Q и внутренний диаметр трубопровода d. Скорость потока можно рассчитать по формуле:
v = Q / (π * (d/2)^2).
Итак, для определения значения манометрического давления p_м на поверхности воды в закрытом резервуаре А, необходимо выполнить следующие шаги:
1. Рассчитать гидростатическое давление:
p_г = ρ * g * H,
где ρ = 1000 кг/м^3 (плотность воды), g = 9.8 м/с^2 (ускорение свободного падения), H = 12 м (разность уровней).
2. Рассчитать скорость потока воды:
v = Q / (π * (d/2)^2),
где Q = 3 л/с = 0.003 м^3/с (расход воды), d = 50 мм = 0.05 м (внутренний диаметр трубопровода).
3. Рассчитать коэффициент трения:
Для стали оцинкованной можно принять коэффициент трения f = 0.02.
4. Рассчитать потери давления в трубопроводе:
Δp = f * (l / d) * (ρ * v^2) / 2,
где l = 10 м (длина трубопровода).
5. Определить значение манометрического давления:
p_м = p_г + Δp.
После выполнения всех расчетов, можно получить значение манометрического давления p_м на поверхности воды в закрытом резервуаре А, необходимое для обеспечения подачи воды в открытый резервуар Б при заданных условиях.