Физические свойства жидкостей и газов.
Физические свойства жидкостей и газов. Задача 1.1 Участок водовода диаметром d и длиной l подвергается гидравлическому испытанию на герметичность. Для этого он заполнен водой (модуль упругости Еж = 2,1•109 Па) при испыта¬тельном давлении, равном рм1. Через интервал времени t вследствие утечек воды объемом ?W испытательное давление падает до величины рм2 . Известно, что d = 200 мм, l = 500 м, рм1 = 106 Па. Определить минутную интенсивность утечек воды из трубы, если через t = 12 мин испытательное давление упало до рм2 = =5•105 Па. Р е ш е н и е. Объем воды в водоводе: W = = 15,7 м3 Общий объем утечек за t = 12 мин ([3], с.15; [4], с.10) = 37,38 • 10-4 м3 =3,74л Минутная интенсивность утечек = 0,312 л/мин. В а р и а н т ы з а д а ч и 1.1 1. Известно, что d = 300 мм, l= 400 м, рм1 = 1,5 • l06 Па. Определить давление рм2, ниже которого давление в воде не должно падать через t = 10 мин испытания, если максимальная допустимая интенсивность утечек ?Wmax = 1,2 л/мин. 2. Известно, что d = 250 мм, l= 600 м, рм2 = 5 • 105 Па. Определить, чему равнялось начальное испытатель¬ное давление рм1, если испытание длилось t = 5 мин, а интенсивность утечек воды ?W = 0,9 л/мин. Задача 1.2. Система водяного отопления с естественной циркуляцией состоит из котла 1, нагревательного прибора 2, труб 3 и расширительного сосуда 4, сообщающегося с атмосферой. Внутренний объем системы отопления W, объем расширительного сосуда ?W. Во время перерывов в работе топки происходит снижение тем¬пературы воды в системе на вели¬чину ?t, в результате чего объем воды в системе уменьшается (коэффициент температурного расширения ?t = 20•10-5 1/град), что и должно компенсироваться объемом воды из расширительно¬го резервуара во избежание попадания воздуха внутрь системы. Известно, что W = 0,6 м3. Определить требуемый объем расширительного сосуда ?W,если возможное колебание тем¬пературы воды составляет от tmin = 70 °С до tmax = 95 оC. Р е ш е н и е. Искомый объем расширительного сосуда ( [3],с.16; [4],с.11) ?W=?t • W ( tmax ­ tmin ) = 20 • 10-5 • 0,6 • ( 95 - 70 ) = 3 • 10-3 м3 = 3 л В а р и а н т ы з а д а ч и 1.2 1. Известно, что W = 0,5 м3, tmax = 90 оС. Определить, до какой температуры tmin можно допускать охлаждение воды в системе отопления, если объем расширительного сосуда ?W=2л. 2. Известно, что ?t = 30 оС. Определить, для какого объема системы отопления W может быть использован расширительный сосуд объемом ?W = 2,5 л. Задача 1.3 При выполнении сварочных работ кислород (R = 260 Дж/кг•К) забирается из баллона емкостью W, в котором давление р зависит от температуры t и массы газа М . Известно, что перед началом работ при температуре t1 = 10оС абсолютное давление газа в баллоне емкостью W = 20 л состав¬ляло р1 = 7000 кПа, а по окончании работ соответственно t2 = 14 оС и р2 = 300 кПа. Определить массу М и вес G израсходованного за время работ кислорода. Р е ш е н и е. Масса кислорода в баллоне М = ?о • Wо, а плотность кислорода может быть определена из уравнения состояния газа ([1], с.13; [4], с.12), т.е. М = . Тогда масса кислорода в баллоне перед началом работ: M1 = W = 20 • 10-3 • = 1,9 кг. Масса кислорода в баллоне после окончания работ М2 = W = 20 • 10-3 • = 0,08 кг. Масса израсходованного кислорода М = М1 - М2 = 1,9 - 0,08 = 1,82 кг. Вес израсходованного кислорода G = М •g = 1,82•9,81 = 17,85 Н. В а р и а н т ы з а д а ч и 1.3 1. Известно, что W = 30 л, р1 = 8 МПа, t1 = t2 = 15 оС. Определить давление р2, если израсходовано М = 1 кг кислорода. 2. Известно, что W = 20 л, t1 = 20 °С, t2 = 15 °C,р2 = 400 кПа. Определить давление р1, если израсходовано М = 0,5 кг кислорода.