Zadanie 1. Określić nadciśnienie powietrza panujące w rurociągu R

Zadanie 1.
Określić nadciśnienie powietrza panujące w rurociągu R za pomocą U-rurki, w której znajduje
się woda. Różnica poziomów wody w U-rurce wynosi h = 100 cm.
Zadanie 2.
Określić podciśnienie i ciśnienie absolutne gazu znajdującego się w rurociągu R, jeżeli różnica
wysokości słupów rtęci w manometrze wynosi h = 50 mm; wysokość ciśnienia
atmosferycznego ha = 750 mm Hg.
Zadanie 3
Trzy niemieszające się ciecze o gęstościach ρ1 = 800 kg/m3, ρ2 = 1000 kg/m3, ρ3 = 1600
kg/m3, nalane do naczynia zajmują poziomy określone na rysunku (w metrach od poziomu
dna). Obliczyć ciśnienie hydrostatyczne na poziomie dna oraz wzniesienie h1, h2, h3 poziomów
w rurkach piezometrycznych.
Zadanie 4
Szczelnie dopasowany tłok zamyka od góry pionowe naczynie walcowe o średnicy D = 0.20 m
wypełnione wodą. Na poziomie h = 2.4 m poniżej tłoka znajduje się wylot rurki, w której panuje
ciśnienie p = 3.5 MPa. Określ jakie ciśnienie panuje bezpośrednio pod tłokiem.
Zadanie 5
Obliczyć, z jaką prędkością U1 będzie przepływać woda przez mały otwór znajdujący się w
ściance zbiornika. Nad zwierciadłem wody w zbiorniku i na wylocie z otworu panuje ciśnienie
atmosferyczne. Otwór znajduje się na wysokości h = 5 m. Poziom wody w zbiorniku jest stały.
Zadanie 6
Z dużego otwartego zbiornika wypływa woda przez przewód składający się z dwóch odcinków
o średnicach d1 = 30 mm, d2 = 20 mm. Oś przewodu znajduje się w odległości h = 4 m od
zwierciadła wody w zbiorniku. Obliczyć prędkości U1, U2 oraz ciśnienia p1 i p2 panujące w
określonych odcinkach przewodu. Ciśnienie atmosferyczne pa = 100 kN/m2.
Zadanie 7
W zbiorniku znajduje się woda, która wypływa przez przewód pionowo do góry. Odległość
między poziomem cieczy w zbiorniku a wylotem H = 2 m. Nadciśnienie panujące w zbiorniku
pn = 50 kN/m2. Obliczyć prędkość wypływu wody oraz wysokość h na jaką wzniesie się
strumień. Przekrój 2-2 obrany jest na takiej wysokości, aby prędkość U2 = 0. Wodę traktować
jako płyn idealny (straty tarcia w przewodzie oraz opór powietrza pominąć). Gęstość wody
przyjąć ρ = 1000 kg/m3.
Zadanie 8
Woda z lewego zbiornika przepływa przez otwór w bocznej ściance o średnicy d1 do prawego
zbiornika, z którego z kolei przez otwór o średnicy d2 do atmosfery. Mając stałą różnicę
poziomów wody w zbiornikach H = 1 m oraz głębokość zanurzenia drugiego otworu h2 = 1.5
m, obliczyć prędkość przepływu w poszczególnych otworach oraz stosunek średnic. Wodę
traktować jako płyn idealny (pominąć straty tarcia).
Zadanie 9
Woda ze zbiornika wypływa przez przewód rozgałęziający. Średnice rozgałęzień przewodów
wylotowych są równe i wynoszą d = 25 mm. Odległość h = 1,2 m. Jaka musi być wysokość H
wody w zbiorniku, aby strumień objętości wody wypływającej przez przewód górny był dwa
razy mniejszy od strumienia objętości wody płynącej przez przewód dolny. Obliczyć
strumienie objętości Q1 i Q2. Wodę traktować jako płyn idealny (pominąć straty tarcia).
Zadanie 10
W dnie naczynia cylindrycznego o średnicy D znajduje się otwór którego średnica jest
równa d. Nad cieczą wypełniającą naczynie umieszczono tłok o ciężarze G, poruszający się
szczelnie lecz bez tarcia. Pomijając straty w otworze wypływowym, określić zależność
pomiędzy prędkością U1 wypływającej cieczy a położeniem tłoka h. Przyjąć gęstość cieczy
równą ρ.
Zadanie 11
W poziomym przewodzie o średnicy d = 25 mm zmierzono ciśnienie w dwóch przekrojach
odległych o L = 8 m. Na podstawie różnicy wysokości ciśnień, która wynosiła h = 770 mmH2O,
obliczyć współczynnik strat tarcia λ , jeśli prędkość wody w przewodzie U = 1.5 m/s.
Zadanie 12
Przewodem o średnicy d = 1 cm i długości L = 2 m przepływa woda z lewego zbiornika do
prawego na skutek różnicy poziomów cieczy w zbiornikach. Jaka może być maksymalna
wysokość Hmax, aby w przewodzie był przepływ laminarny? Uwzględnić tylko straty tarcia.
Zadanie 13
Do otwartego zbiornika wypełnionego wodą podłączony jest przewód o średnicy d = 50 mm i
długości L = 25 m. Obliczyć prędkość wypływu wody z przewodu, jeśli H = 5 m. Uwzględnić
straty lokalne i tarcia, przyjąć: ξ 1 = 0.5 (strata na wypływie ze zbiornika), ξ 2 = 4 (strata na
zaworze), λ = 0.03.
Zadanie 14
Do otwartego zbiornika wypełnionego wodą do poziomu H = 30 m podłączony jest przewód o
długości L i średnicy d = 50 mm. Obliczyć ile wynosi długość przewodu L jeżeli prędkość
wypływu wody z przewodu do atmosfery wynosi 2 m/s. Uwzględnić straty lokalne i tarcia,
przyjmując: ξ 1 = 0.5, ξ 2 = 4, λ = 0.03. Ciśnienie powietrza nad lustrem wody i w miejscu
wypływu wody z przewodu do otoczenia wynosi 760 mmHg.
Zadanie 15
Poziomy przewód o średnicy d = 150 mm i długości L = l1 + l2 (l1 = 10 m, l2 = 40 m) łączy
dwa otwarte zbiorniki. W zbiornikach jest woda do wysokości H1 = 6 m, H2 = 2 m. Określić
strumień objętości wody przepływającej z lewego zbiornika do prawego. Uwzględnić straty
lokalne i tarcia: ξ 1 = 0.5, ξ 2 = 4, ξ 3 = 1, λ = 0.03.
Bibliografia
Powyższe zadania zostały zaczerpnięte/opracowane na podstawie:
 Lewicki P., 2005r., "Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu spożywczego",
wyd. WNT, Warszawa.
 Pawłow K. F., Romankow P. G., Noskow A. A., 1963r., ” Przykłady i zadania z
zakresu aparatury i inżynierii chemicznej”, wyd. WNT, Wydanie II przerobione i
uzupełnione, Warszawa
 Praca zbiorowa pod redakcją Mariana Wysockiego, 2004r. ‘’Zbiór zadań z mechaniki
płynów”, Materiały pomocnicze do zajęć z „Mechaniki płynów – ćwiczenia” dla
studentów II roku, semestru IV na kierunku Mechanika i Budowa Maszyn, Wydziału
Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Częstochowa,
 Serwiński M., 1976r., ‘’Zasady inżynierii chemicznej”, wyd. WNT, Wydanie II
zmienione i poprawione, Warszawa,
 Serwiński M., 1982r., "Zasady inżynierii chemicznej i procesowej", , Warszawa,
 Gubernat A. 2014r., Materiały dydaktyczne do przedmiotu Transport masy i ciepła,
Katedra Ceramiki i Materiałów Ogniotrwałych AGH, Kraków