hydro opracowane warianty.docx

WARIANT A

1.       Co to jest ściśliwość cieczy?

Zdolność cieczy do zmniejszania swojej objętości pod wpływem ciśnienia działającego z zewnątrz.

-∆W=βp*W1* ∆p

βp- współczynnik ściśliwości cieczy
∆W-bezwzgędne zmniejszenie objetości
∆p-bezwzgledny przyrost ciśnienia działającego na ciecz

2.       Wypływ cieczy przez małe otwory – omówienie, wzory.

Wypływ cieczy przez otwór może być: ustalony – położenie zwierciadła nad osią otworu nie powinno ulegać zmianom w czasie.

Otwór może być wykonany w pobocznicy zbiornika lub jego dnie. Otwór uznajemy za mały, gdy małe (< 25%) są różnice prędkości i ciśnień przy najniższym i najwyższym zagłębieniu krawędzi otworu pod zwierciadłem wody.

Otwór nie jest zatopiony, jeżeli strumieniem cieczy wypływa do atmosfery lub zbiornika o niżej położonym zwierciadle niż najniższy punkt krawędzi przelewowej otworu.

Wypływ ustalony cieczy przez otwór niezatopiony

Z równania Bernoulliego dla strumienia cieczy rzeczywistej względem przekroju 1-1 i 2-2

z1+p1γ+α*V122g=z2+p2γ+α*V222g+hs

Oraz równania ciągłości ruchu:

V1*F1=V2*F2

Po podstawieniach i przekształceniach:

Wyznaczono prędkość przepływu:

V2=2g*(H-p1-p2γ)1+ρ-(F2F1)2

Lub

V2=φ2gH

Zależy od zagłębienia środka otworu pod zwierciadłem cieczy (H)

Straty lokalne:

hs=εV222g

Natężenie wypływu:

Q=μ*F22gH

Wypływ ustalony cieczy przez otwór zatopiony

V2=11+ρ2gh

Lub

V2=φ2gh

Q=F2*φ2gh

3.       Klasyfikacja pomp wirowych.

Pompy –są maszynami hydraulicznymi biernymi, bowiem podczas pracy pobierają energie z zewnątrz.

Pompy wirowe:

Krętne (odśrodkowe, helikoidalne, diagonalne, śmigłowe, odwracalne)

Krążeniowe (z bocznymi kanałami, pery feralne, z pierścieniem wodnym)

WARIANT B

1.       Co to jest gęstość cieczy i podać, jaki jest wpływ temperatury na jej wartość? (12-13)

Ilość masy (M) i objętości (W) jednorodnej cieczy.

ρ=MW kg* m-3

Dla cieczy niejednorodnych

ρ=lim∆W→0∆M∆W

Podgrzewane ciecze z reguły rozszerzają się, a przez to zmniejsza się ich gęstość oraz ciężar objętościowy (objętość ta sama, a masa mniejsza). Tym regułom nie podlega woda, ponieważ największą gęstość posiada w temperaturze t = - 4 st. C. Natomiast w przedziale od 0 do +4 woda kurczy się i βt posiada wartości ujemne.

2.       Warunki przepływu jednostajnego w korytach ze swobodnym zwierciadłem.

Warunkiem jego istnienia jest stałość przekroju poprzecznego wzdłuż strumienia (F=const).

W korytach i kanałach stałość przekroju poprzecznego za swobodnym zwierciadłem jest warunkiem niewystarczającym dla zapewnienia ruchu jednostajnego, bo musi być też zachowana stałość napełnienia.

W korytach i kanałach częściowo napełnionych cieczą ruch jednostajny można zachować gdy:

·         Wydatek jest stały w czasie (Q=const)

·         Czynny przekrój poprzeczny, napełnienie i średnia prędkość są jednakowe wzdłuż strumienia (F=idem, h=idem, V=idem)

·         Chropowatość obwodu zwilżonego są jednakowe wzdłuż strumienia cieczy

·         Opory lokalne nie występują

3.       Dopływ wody do rowu. (158-159)

Dopływ wody do rowu zupełnego – tzn. dno rowu dochodzi do warstwy nieprzepuszczalnej, będącą poziomą. Brak jest tu zasilania wodą gruntową przez dno, a istnieją dwa dopływy przez skarpy.

Krzywa depresji stanowi parabolę:

H2-h02=2qk*e

Jednostronny dopływ jednostkowy

q=k(H2-h02)2e

Dwustronny dopływ jednostkowy

Q=2q=kH+h0J

WARIANT C

1.       Wyprowadzić wzór na wypór hydrostatyczny (51-53)

V-objetość ciała zanurzonego w cieczy o ciężarze γ=ρ*g

Wzór ten definiuje prawo Archimedesa – na każde ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu równa ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało. Jest ona skierowana w górę i przechodzi przez środek geometryczny tego jednorodnego ciała.

2.       Charakterystyka hydrauliczna przewodu i pompy na wykresie w układzie h-Q (132-134)

Pokazana na rys. 3.6 krzywa Hgp+Dhr = f(Q), obrazująca zależność wysokości strat energetycznych (hydraulicznych) w przewodzie od natężenia przepływu, nazywa się charakterystyką przewodu. Oprócz geometrycznej wysokości podnoszenia pompa musi pokonać opory ruchu Dhr wzrastające wraz ze wzrostem wydatku Q. Punkt przecięcia się charakterystyki przewodu Hgp+Dhr = f(Q) z charakterystyką pompy Hp = f(Q) nosi nazwę punktu pracy pompy (P). Jego współrzędne określają podstawowe parametry pracy pompy, takie jak wydatek rzeczywisty Qr i użyteczną wysokość podnoszenia Hu.  Dla przykładu pokażę charakterystykę przewodu na tle podnoszenia dla pompy wirowej.

3.       Podział hydrologii wg. Dębskiego (H 7)

Hydrologię podzielono na 4 główne działy (A-D): A - hydrochemię - naukę o chemicznych właściwościach i przemianach wody, B - hydrofizykę z hydromechaniką i hydrauliką - zajmujące się fizycznymi zagadnie­niami zjawisk wodnych, C hydrobiologię naukę o zjawiskach życia w środowisku wodnym, D - hydrologię właściwą (krążenia, cyrkulacyjną) - zajmującą się zagadnieniami wy­stępowania i Imienia wody w przyrodzie (zwłaszcza w hydrosferze). Na podstawie następnego kryterium wyodrębniono 8 gałęzi: 1- Hydrometeorologia- zajmująca się wodą w atmosferze 2 potamologię - naukę o wodach płynących w rzekach, 3- limnologię — naukę o jeziorach i innych zbiornikach wodnych,  4- oceanologię - naukę o wodzie mórz i oceanów, 5- agrohydrologię (hydropedologię, hydrologię rolniczą) - naukę o wodzie w glebie (nad zwierciadłem wody, czyli w strefie aeracji),  6- geohydrologię - naukę o wodzie tworzącej pierwsze zwierciadło wody gruntowej, pod powierzchnią terenu, 7- hydrogeologię - naukę o wodzie podziemnej, obecnej w szczelinach skalnych i w głębszych warstwach gruntów porowatych (pod zwierciadłem, czyli w strefie saturacji),  8- glacjologię - naukę o lodowcach.

Podzielona została również ze względu na poziom badań- I hydrometeorologię naukę o wodzie w atmosferze, II hydrografia lub hydrologia opisowa- zajmującej się opisem zjawisk zaobserwowanych i pomierzonych, III - badającej przyczyny i skutki zjawisk w hydrosferze oraz poszukują­cej wzajemnych współzależność.

WARIANT D

1.       Warunki równowagi ciał częściowo zanurzonych w cieczy. (54-56)

Rysunek 2.27a przedstawia statek przekroju poprzecznym z pionową osią pływania, prostopadłą do płaszczyzny pływania wyznaczoną przez powierzchnie przekroju poziomego statku, powstałego w wyniku jego przecięcia na wysokości zwierciadła akwenu wodnego, po którym pływa.

Obwód (kontur) tego przekroju nazywa się linia wodną. Płaszczyzna pływania i linia wodna mogą ulec zmianom, gdy zwierciadło cieczy i statek zmieniają wzajemne położenia, jednak objętość zanurzonej części statku pozostaje identyczna, jeżeli tylko nie ulegnie zmianie ciężar ciała G lub ciężar objętościowy cieczy γ1, po której pływa. W skład ciężaru wchodzi ciężar własny statku, który zazwyczaj jest stały oraz ciężar ładunku, który może być zmienny i różnie rozmieszczony. Założono, że ciężar G jest stały – więc położenie środka ciężkości Sc jest stałe.

Gdy statek wychyla się od pionu na bok 2.17b, jego część wynurza się, zaś druga zanurza w cieczy. Zmienia się położenie środka wyporu Sw. Statek będzie w równowadze trwałej, gdy po wychyleniu z początkowego stanu równowagi przez zewnętrzny moment przechylający Mp, powróci do pierwotnego stanu równowagi pod działaniem momentu wyprostowującego Mw.

Należy uwzględnić też stateczność poprzeczną statku, która odnosi się do obrotu względem głównej osi Y bezwładności.

Dla warunków początkowej stateczności wylicza się:

Moment wyprostowujący poprzeczny

Mwy=γ*V* my*sinφy

Moment wyprostowujący podłużny

Mwx=γ*V* mx*sinφx

φy- kąt przechyłu
φx- kąt przygłębienia
γ-ciężar objętościowy cieczy
V-objętość zanurzonej części ciała

Ciało pływa w równowadze:

Stałej, gdy Mw > 0

Niestałej, gdy Mw < 0

Obojętnej, gdy Mw = 0.

2.       Omówić doświadczenie oraz podać definicję liczby Reynoldsa. (75-77)

Polega ono na obserwacji przepływu barwnika (np. fluoresce...