Συλλογή Ασκήσεων Υδραυλικής Εφαρμογές Ισοζυγίου Μάζας

Σχετικά έγγραφα
Να υπολογίσετε τη μάζα 50 L βενζίνης. Δίνεται η σχετική πυκνότητά της, ως προς το νερό ρ σχ = 0,745.

τοπικοί συντελεστές αντίστασης στο σηµείο εισόδου, στην καµπύλη και στο ακροφύσιο είναι αντίστοιχα Κ in =1,0, K c =0,7 και K j =0,5.

5.1 Μηχανική των ρευστών Δ.

11 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

Συλλογή Ασκήσεων Υδραυλικής Συνδυασμένες εφαρμογές Ισοζυγίων Μάζας & Ενέργειας

Διατήρηση της Ενέργειας - Εξίσωση Bernoulli. Α. Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής

Στο διπλανό σχήμα το έμβολο έχει βάρος Β, διατομή Α και ισορροπεί. Η δύναμη που ασκείται από το υγρό στο έμβολο είναι

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. έμβολο Ε 1 ασκούνται επιπρόσθετα οι εξής

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Ρευστά. Τετάρτη 12 Απριλίου Θέμα 1ο

Εργαστηριακή άσκηση: Σωλήνας Venturi

θα πρέπει να ανοιχθεί μια δεύτερη οπή ώστε το υγρό να εξέρχεται από αυτήν με ταχύτητα διπλάσιου μέτρου.

Εξοπλισμός για την εκπαίδευση στην εφαρμοσμένη μηχανική Υπολογισμός της τριβής σε σωλήνα

Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Ρευστά - Μηχανική Στερεού Σώματος. Κυριακή 5 Μαρτίου Θέμα 1ο

ΑΓΩΓΟΣ VENTURI. Σχήμα 1. Διάταξη πειραματικής συσκευής σωλήνα Venturi.

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ 4- ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ( ) ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΡΕΥΣΤΑ ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μακροσκοπική ανάλυση ροής

ρ. Μ. Βαλαβανίδης, Επικ. Καθηγητής ΤΕΙ Αθήνας 10/6/2010 1

ΑΓΩΓΟΣ VENTURI. Σχήμα 1. Διάταξη πειραματικής συσκευής σωλήνα Venturi.

Κινηματική ρευστών. Ροή ρευστού = η κίνηση του ρευστού, μέσα στο περιβάλλον του

Ορμή και Δυνάμεις. Θεώρημα Ώθησης Ορμής

Διατήρηση της Ύλης - Εξίσωση Συνέχειας

Το μισό του μήκους του σωλήνα, αρκετά μεγάλη απώλεια ύψους.

Ρευστά σε κίνηση. Α. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Υγρά σε ισορροπία F 1 F 2 F 3

ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Σελίδα 1 από 6

ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ ΜΑΘΗΜΑ: ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ Ι. κ. ΣΟΦΙΑΛΙΔΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΕ

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ

ΡΕΥΣΤΑ. Φυσική Θετικού Προσανατολισμου Γ' Λυκείου

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΝΤΛΗΤΙΚΩΝ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΩΝ

ΕΝΟΤΗΤΑ 2: ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΥΛΗΣ ΚΑΙ ΕΞΙΣΩΣΗ ΣΥΝΕΧΕΙΑΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Λαμβάνονται υπόψη οι απώλειες. διατομή και θεώρηση

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 1 η : Πτώση πίεσης σε αγωγό κυκλικής διατομής

3. Τριβή στα ρευστά. Ερωτήσεις Θεωρίας

5.1 Μηχανική των ρευστών Γ.

μεταβάλλουμε την απόσταση h της μιας τρύπας από την επιφάνεια του υγρού (π.χ. προσθέτουμε ή αφαιρούμε υγρό) έτσι ώστε h 2 =2 Α 2

Συλλογή Ασκήσεων Υδραυλικής Εφαρμογή Ισοζυγίου Υδραυλικής Ενέργειας α.μ.β.υ. (Εξισ. Bernoulli + τριβές)

ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΩΛΕΙΩΝ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Α.Μ.Β.Υ. ΛΟΓΩ ΙΞΩΔΩΝ ΤΡΙΒΩΝ ΣΕ ΡΟΕΣ ΥΠΟ ΠΙΕΣΗ

ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI ΘΕΜΑΤΑ ΠΡΟΣ ΕΠΙΛΥΣΗ ΘΕΜΑ Β

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

Τα τρία βασικά προβλήματα της Υδραυλικής

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

2) Κυλινδρικό δοχείο ύψους H είναι γεμάτο με υγρό που θεωρείται ιδανικό.

[1, N/m 2, 0,01m, 101, N/m 2, 10g]

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ. Πτώση πίεσης σε αγωγό σταθερής διατομής 2η εργαστηριακή άσκηση. Βλιώρα Ευαγγελία

ΘΕΜΑ ΥΔΡΟΔΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

Στοιχεία Μηχανολογικού Εξοπλισμού

Το μανόμετρο (1) που βρίσκεται στην πάνω πλευρά του δοχείου δείχνει πίεση Ρ1 = 1, N / m 2 (ή Ρα).

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ 1 η & 2 η : ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β. α. p 1=p 2 β. p 1>p 2 γ. p 1<p 2. Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας.

2g z z f k k z z f k k z z V D 2g 2g 2g D 2g f L ka D

5.1 Μηχανική των ρευστών.

Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών. Εργασία 2 η Κατανομή πίεσης σε συγκλίνοντα αποκλίνοντα αγωγό.

ΣΕΙΡΆ ΑΣΚΉΣΕΩΝ, ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΚΛΕΙΣΤΩΝ ΑΓΩΓΩΝ, προαιρετική, Θέμα 1 (1 ο βασικό πρόβλημα της Υδραυλικής των κλειστών αγωγών)

ΘΕΜΑΤΑ Γ. α. υ 1 =0,2m/s, β. h 2 =12cm, γ. Δp=300Pa

5 Μετρητές παροχής. 5.1Εισαγωγή

Τα τρία βασικά προβλήματα της Υδραυλικής

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ. ΘΕΜΑ 1 ο Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΣΥΣΚΕΥΗ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΙΞΩΔΟΥΣ ΥΓΡΩΝ

ΘΕΜΑ Υ ΡΟ ΥΝΑΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ Ι

Αρχή της συνέχειας Εξίσωση Μπερνούλι Εφαρμογές

Περιβαλλοντική Χημεία

Υπολογισμός συνάρτησης μεταφοράς σε Υδραυλικά συστήματα. Αντίσταση ροής υγρού. Μανομετρικό Υψος h. Υψος h2. Ροή q

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

h 1 M 1 h 2 M 2 P = h (2) 10m = 1at = 1kg/cm 2 = 10t/m 2

ΣΧΟΛΗ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ, E.M.Π ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΕΓΓΕΙΟΒΕΛΤΙΩΤΙΚΩΝ ΕΡΓΩΝ ΚΑΙ ΙΑΧΕΙΡΙΣΗΣ Υ ΑΤΙΚΩΝ ΠΟΡΩΝ ΜΑΘΗΜΑ: Υ ΡΑΥΛΙΚΑ ΕΡΓΑ ΕΞΑΜΗΝΟ: 8 ο

Γρηγόρης Δρακόπουλος. Φυσικός Ελληνογαλλική Σχολή Καλαμαρί. Επιλεγμένες ασκήσεις στη. Μηχανική Ρευστών. νω ν Φυσικών.

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΥΔΡΑΥΛΙΚΗ ΑΓΩΓΩΝ ΥΠΟ ΠΙΕΣΗ Άσκηση 1 (5.0 μονάδες). 8 ερωτήσεις x 0.625/ερώτηση

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

Υδροδυναμική. Σταθερή ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς υπό πίεση: Στρωτή και τυρβώδης ροή Γραμμικές απώλειες

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ

A3. Το δοχείο του σχήματος 1 είναι γεμάτο με υγρό και κλείνεται με έμβολο Ε στο οποίο ασκείται δύναμη F.

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Ι. Α1.Β Α2.Γ Α3. Α Α4. Α ΙΙ. 1.Σ 2.Σ 3.Λ 4.Σ 5. Λ

6 Εξαναγκασμένη ροή αέρα

ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ ΘΕΜΕΛΙΩΔΕΙΣ ΝΟΜΟΙ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΡΕΥΣΤΩΝ

θέμα, βασικές έννοιες, ομοιόμορφη Δρ Μ. Σπηλιώτη Λέκτορα Κείμενα από Μπέλλος, 2008 και από τις σημειώσεις Χρυσάνθου, 2014

Ασκήσεις στην Μηχανική των Ρευστών

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

Σύστημα. Ανοικτά Συστήματα. Γενικό Ροϊκό Πεδίο. Περιβάλλον. Θερμότητα. Ροή Μάζας. Ροή Μάζας. Έργο

Απώλειες φορτίου Συντελεστής τριβής Ο αριθμός Reynolds Το διάγραμμα Moody Εφαρμογές

PP οι στατικές πιέσεις στα σημεία Α και Β. Re (2.3) 1. ΑΝΤΙΚΕΙΜΕΝΟ ΚΑΙ ΣΚΟΠΟΣ ΤΟΥ ΠΕΙΡΑΜΑΤΟΣ

1 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ ΜΕΛΕΤΗ ΣΤΡΩΤΟΥ ΟΡΙΑΚΟΥ ΣΤΡΩΜΑΤΟΣ ΕΠΑΝΩ ΑΠΟ ΑΚΙΝΗΤΗ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΕΠΙΠΕΔΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS

Υδραυλικός Υπολογισμός Βροχωτών Δικτύων

ΡΕΥΣΤΑ. Το μανόμετρο (1) που βρίσκεται στην πάνω πλευρά του δοχείου δείχνει πίεση Ρ1=1, N/m 2 (ή Ρα).

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 4 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΜΑΡΤΙΟΣ 2018: ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΨΗΦΙΑΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΒΟΗΘΗΜΑ «ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ» 6 o ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΑΠΡΙΛΙΟΣ 2016: ΘΕΜΑΤΑ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Θέμα Α. 1. β 2. α 3. γ 4. β 5. Λ,Λ,Λ,Λ,Λ.

υδροδυναμική Σταθερή ασυμπίεστη ροή σε αγωγούς υπό πίεση

5.1 Μηχανική των ρευστών Γ.

Κεφάλαιο 2. Κίνηση κατά μήκος ευθείας γραμμής

ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕ ΣΥΝΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑ Α. ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ

Transcript:

Συλλογή Ασκήσεων Υδραυλικής Εφαρμογές Ισοζυγίου Μάζας Άσκηση. V V y 55 7 5 d5n Β Δ Δ Β q Σε ένα υδραγωγείο, μια αντλία Α χρησιμοποιείται για την πλήρωση δύο ανοικτών κυλινδρικών δεξαμενών Α και Β. H ογκομετρική παροχή διαμέσου της αντλίας είναι q50 l/s. Οι δεξαμενές έχουν διαμέτρους 7 και 5 αντίστοιχα και τροφοδοτούνται από την ίδια αντλία με χαλύβδινους σωλήνες ίδιας διαμέτρου d5n. Μετά την έξοδο της αντλίας ο σωλήνας διακλαδώνεται σε δύο κλάδους Α & Β. Η ροή σε κάθε κλάδο ελέγχεται με τη βοήθεια συρτών (διακοπτών), Δ Α & Δ Β. Να υπολογισθούν: οι ταχύτητες ανόδου των σταθμών του νερού σε κάθε δεξαμενή, V & V, καθώς και οι μέσες ταχύτητες σε κάθε κλάδο, Α & Β, στις παρακάτω περιπτώσεις συνδυασμού κατάστασης διακοπτών Δ Α & Δ Β (συμπληρώστε τις κενές θέσεις του πίνακα) Δ Α Δ Β V V Α Β Ανοικτός Κλειστός Κλειστός Ανοικτός Ανοικτός Ανοικτός Επίλυση Θεωρούμε τους όγκους ελέγχου Ε Α, Ε Β και Ε (βλέπε σκαρίφημα επόμενης σελίδας ). Στη γενική περίπτωση ισχύουν οι παρακάτω εξισώσεις συνέχειας, Σημείωση. Η επιλογή των συγκεκριμένων όγκων ελέγχου δεν είναι μοναδική και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και άλλους όγκους ελέγχου ανάλογα την περίπτωση. Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

εάν Α ΔΑ & Α ΔΒ είναι τα εμβαδά των διατομών των δεξαμενών Α & Β αντίστοιχα και Α Α & Α Β τα εμβαδά των διατομών των σωλήνων Α & Β αντίστοιχα. (α) Σύστημα αντλίας /δεξαμενών όγκος ελέγχου Ε ± ± q V V () (β) Σύστημα σωλήνωσης δεξαμενής Α όγκος ελέγχου Ε Α ± ± V () (b) Σύστημα σωλήνωσης δεξαμενής Β όγκος ελέγχου Ε Β ± ± V () V Α V Β y 55 7 5 ΕΑ Β ΕΒ q Δ Δ Β Ε Στη συνέχεια εξετάζουμε κάθε περίπτωση χωριστά Όταν Δ Α ανοικτός - Δ Β κλειστός, τότε 0 και 0 και επομένως () V από την οποία η () δίνει q V κι έτσι () V q q 50 0 π ( 7) πd V V d,0 0 / s s ( 7) ( 5 0,05),95 V,0 / s / s Όταν Δ Α κλειστός - Δ Β ανοικτός, τότε Α 0 και Β 0 Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

και επομένως () V από την οποία η () δίνει q V κι έτσι () V q q 50 0 π ( 5) πd V V d,55 0 s / s ( 5) ( 5 0,05),95 V,55 / s Όταν Δ Α ανοικτός - Δ Β ανοικτός, τότε αφού οι δύο δεξαμενές αποτελούν συγκοινωνούντα δοχεία (συγκοινωνούν μέσω των αγωγών Α και Β) ισχύει και () q V( + ) ενώ () και () πd πd V V V π V d V d V Α V Β V 50 0 / s [ ] ( + ) π ( 7) + ( 5) q / s V V V,86 / s,86 0,86 0 Έτσι συμπληρώνουμε το ζητούμενο πίνακα ως ακολούθως s s ( 7) ( 5 0,05),6 / s ( 5) ( 5 0,05), / s Δ Α Δ Β V (/s) V (/s) (/s) (/s) ΟΝ OFF,0x0-0,95 0 OFF ON 0,55x0-0,95 ON ON 0,86x0-0,86x0 -,6, Επίσης μπορούμε να υπολογίσουμε τη μέση ταχύτητα,, στο σωλήνα που τροφοδοτεί την αντλία q 50 0 / s πd π ( 5 0,05),95 / s Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

Άσκηση. Δύο κυλινδρικές δεξαμενές διαμέτρων 5 και 7 συνδέονται στον πυθμένα τους με έναν αγωγό ΑΒ σχετικά μεγάλης διαμέτρου. Η δεξαμενή Α τροφοδοτείται από πάνω με παροχή 5lt/s ενώ η δεξαμενή Β τροφοδοτείται από πάνω με παρoχή 8lt/s. Να ευρεθούν: (α) Οι ταχύτητες ανόδου/καθόδου της στάθμης σε κάθε δεξαμενή. (β) Να υπολογισθεί η ροή στον αγωγό ΑΒ (κατά μέγεθος και φορά) Επίλυση (α) Αφού οι δύο δεξαμενές ενώνονται με ένα σωλήνα μεγάλης διαμέτρου αποτελούν συγκοινωνούντα δοχεία. Αυτό έχει τα παρακάτω επακόλουθα: Οι στάθμες του νερού στις δύο δεξαμενές θα παραμένουν πάντοτε στο ίδιο επίπεδο και θα ανεβαίνουν με την ίδια ταχύτητα. Στις δύο δεξαμενές συσωρεύεται ενιαία ποσότητα νερού από τις δύο εισροές με συνολικό ρυθμό +. Αφού δεν υπάρχει εκροή από καμμία δεξαμενή τότε η κοινή ταχύτητα ανόδου της στάθμης του νερού,, θα είναι + + () + π + + + q q q ΟΕ (β) Εξ αιτίας της κοινής (ανοδικής) ταχύτητας της στάθμης στις δύο δεξαμενές, Στη δεξαμενή Α συσωρεύεται νερό με ρυθμό q + + () π + + Πότε δύο δοχεία είναι συγκοινωνούντα; Όταν υπάρχει μια συνεχής κλειστή καμπύλη υγρή ή αέρια διαδρομή την οποία μπορεί κάποιος να ακολουθήσει και να περάσει από μια περιοχή Π του ενός δοχείου σε μια περιοχή Π του άλλου δοχείου και μετά να επιστρέψει στην αρχική Π χωρίς να χρειασθεί να «τρυπήσει» στερεό τοίχωμα. Εάν το υγρό στα δύο δοχεία είναι ακίνητο τότε οι ελεύθερες επιφάνειες του υγρού σε αυτά είναι στην ίδια υψομετρική στάθμη. Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

Αντίστοιχα, στη δεξαμενή Β συσωρεύεται νερό με ρυθμό q + + () π + + Έστω ότι η παροχή στο σωλήνα ΑΒ είναι q, υποθέτοντας φορά από τη δεξαμενή Α στη Β. Για το ισοζύγιο παροχής όγκου στον όγκο ελέγχου ΟΕ Α, η εξίσωση συνέχειας θα δώσει ± q q q q q () δηλαδή η διαφορά ( -q ) θα είναι ίση με τη ροή στο σωλήνα ΑΒ, q -q, εξ αιτίας της εξισορρόπησης των σταθμών στις δύο δεξαμενές. Έτσι θα έχουμε q + q (5) + Εάν μετά την εισαγωγή των δεδομένων και τις πράξεις το αποτέλεσμα είναι θετικό, δηλαδή εάν q ( -q )>0, αυτό σημαίνει ότι η φορά της q είναι αυτή που υποθέσαμε (από τη δεξαμενή Α στη Β). Εάν η q ( -q ) προκύψει αρνητική, θα συμβαίνει το αντίθετο, δηλαδή η ροή q στο σωλήνα ΑΒ θα είναι από τη δεξαμενή Β στην Α. Παρόμοια ανάλυση μπορεί να γίνει και για τη δεξαμενή Β. Θα πρέπει -q -q. Μπορείτε να αποδείξετε γιατί (είτε αλγεβρικά είτε με εφαρμογή της εξίσωσης της συνέχειας, είτε με κοινή λογική)? Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 5

Άσκηση. Δύο κυλινδρικές δεξαμενές διαμέτρων και συνδέονται στον πυθμένα τους με έναν αγωγό ΑΒ σχετικά μεγάλης διαμέτρου. Και οι δύο δεξαμενές τροφοδοτούνται με παροχή. Α Β Β Να ευρεθούν: (α) Οι ταχύτητες ανόδου/καθόδου της στάθμης σε κάθε δεξαμενή (β) Να υπολογισθούν οι ογκομετρικές παροχές,, και στα δύο τμήματα του αγωγού τροφοδοσίας (κατά μέγεθος και φορά) Επίλυση Οι δύο δεξαμενές αποτελούν συγκοινωνούντα δοχεία (συνδέονται με σωλήνα μεγάλης διαμέτρου, οπότε η ροή δε δημιουργεί πτώση πίεσης άρα το πρόβλημα μπορεί να θεωρηθεί υδροστατικό και, επομένως, η ελεύθερη επιφάνεια του νερού βρίσκεται πάντα στην ίδια στάθμη και ανεβαίνει με την ίδια (κοινή) ταχύτητα και στις δύο δεξαμενές. Έτσι έχουμε ένα απλούστατο πρόβλημα παροχής όγκου. (α) Εφ όσον οι στάθμες των δύο δεξαμενών θα έχουν πάντα το ίδιο ύψος, h, και όλη παροχή γεμίζει μαζί και τις δύο δεξαμενές με συνολική διατομή, ( + ) (χωρίς να μας ενδιαφέρει το ποσοστό γεμίσματος κάθε μιας δεξαμενής), η κοινή ταχύτητα ανόδου (αφού οι δεξαμενές γεμίζουν), dh/dt, των δύο σταθμών θα δίνεται από ένα ισοζύγιο παροχής h όγκου στον όγκο ελέγχου (CV ) ο οποίος, όπως Β Α φαίνεται στο σκαρίφημα -με διακεκομένη CV κόκκινη γραμμή- περικλείει τις δύο δεξαμενές και τον κεντρικό σωλήνα τροφοδοσίας. ±, CV + ( / ) + ( )/ π( + ) ( + ) Διευκρινήσεις: () Στο ισοζύγιο παροχής όγκου, η κοινή στάθμη των επιφανειών στις δύο δεξαμενές υποθέσαμε οτι ανέρχεται, επομένως ένα τροχιοδεικτικό σωματίδιο κοντά στην επιφάνεια του νερού σε κάθε δεξαμενή θα απομακρύνεται από την επιφάνεια ελέγχου άρα θα εξέρχεται από τον όγκο ελέγχου. Αντίθετα ένα τροχιοδεικτικό σωματίδο νερού στον κεντρικό αγωγό τροφοδοσίας σύμφωνα με τη δοθείσα ένδειξη θα πλησιάζει την επιφάνεια ελέγχου άρα θα εισέρχεται στον όγκο ελέγχου. Έτσι συμπεριλάβαμε τις παροχές στο ισοζύγιο με αντίθετα πρόσημα. () Τις παροχές & δεν τις πήραμε υπόψη στο ισοζύγιο διότι δεν διαπερνούν τον όγκο ελέγχου CV, για τον οποίο καταγράψαμε το ισοζύγιο παροχής όγκου. () Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 6

(β) Η συνολική παροχή, επιμερίζεται σε δύο παροχές,,, που κάθε μία να ανεβάζει με την ίδια ταχύτητα,, τη στάθμη σε κάθε δεξαμενή, η οποία υπολογίσθηκε στο προηγούμενο βήμα. Για να υπολογίσουμε τα & θα κάνουμε ένα ισοζύγιο παροχής όγκου για το καθένα σε αντίστοιχους όγκου ελέγχου CV & CV που φαίνονται στο σκαρίφημα -με διακεκομένη κόκκινη γραμμή. Πριν καταγράψουμε τα Β Α ισοζύγια θα πρέπει να υποθέσουμε τη φορά της και της - υποθέτουμε ότι κάθε μια έχει φορά από τη CV Α CV διακλάδωση του αγωγού προς την αντίστοιχη δεξαμενή. ±, CV ±, CV Διευκρινήσεις: () Σε κάθε ισοζύγιο παροχής όγκου, για την κοινή στάθμη των επιφανειών στις δύο δεξαμενές κρατήσαμε την ίδια υπόθεση οτι δηλαδή ανέρχεται, επομένως ένα τροχιοδεικτικό σωματίδιο κοντά στην επιφάνεια του νερού σε κάθε δεξαμενή θα απομακρύνεται από την επιφάνεια ελέγχου άρα θα εξέρχεται από τον όγκο ελέγχου. () Επίσης, για τη φορά της παροχής σε κάθε σωλήνα Α & Β υποθέσαμε οτι τόσο η όσο και η εισέρχονται στους αντίστοιχους όγκους ελέγχου CV και CV. () Την παροχή δεν την πήραμε υπόψη μας σε κανένα από τα ισοζύγια διότι δεν διαπερνά κανέναν από τους όγκους ελέγχου CV & CV, για τούς οποίους καταγράψαμε τα ισοζύγια παροχής όγκου. / / () () Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 7

Άσκηση. Επίλυση h χοάνη οµαλής εισροής νερού στον αγωγό Ανοικτή δεξαµενή νερού Αγωγός εξαναγκασµένης προσαγωγής νερού, ρυθµιζόµενη εκροή, Σε μια ανοικτή κυλινδρική δεξαμενή με ενιαία διατομή Α, προσάγεται νερό με σταθερή παροχή και ταυτόχρονα εκρέει νερό από δύο σωλήνες με παροχές &. Η παροχή εξαρτάται από το ύψος της στάθμης του νερού στη δεξαμενή, h, σύμφωνα με τη σχέση k h όπου k μια σταθερά που εξαρτάται κυρίως- από τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του στομίου εκροής. Η παροχή ρυθμίζεται σε μια σταθερή τιμή. Να εκφρασθεί η ταχύτητα ανύψωσης ή καθόδου της στάθμης στη δεξαμενή,, συναρτήσει των δεδομένων. Να διερευνηθεί εάν υπάρχει κάποιο τελικό ύψος h c για τη στάθμη του νερού στη δεξαμενή το οποίο να είναι σταθερό και σε μια τέτοια περίπτωση να εκφρασθεί συναρτήσει των δεδομένων. Το πρόβλημα θα αναλυθεί και επιλυθεί με εφαρμογή του ισοζυγίου παροχής όγκου σε έναν κατάλληλα επιλεγμένο όγκο ελέγχου CV που περιγράφεται με την κόκκινη διακεκομένη γραμμή του σκαριφήματος και περικλείει τη δεξαμενή «κόβωντας» του σωλήνες από τους οποίους εισρέει και εκρέει νερό. h h CV Αποτελεί ανάλυση της συσκευής της Εργαστηριακής Άσκησης 5 Μετάβαση Ροής από Στρωτή σε Τυρβώδη Αριθμός Reynolds του Εργαστηρίου Υδραυλικής Ι. Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 8

Ξεκινάμε με την κατάστρωση του ισοζυγίου παροχής όγκου στον όγκο ελέγχου CV ±, CV ( ) h k h () () Έστω τώρα οτι στη χρονική στιγμή t η ελεύθερη επιφάνεια του νερού ευρίσκεται σε ύψος h και μετά από μικρό χρονικό διάστημα Δt, δηλαδή τη στιγμή t t +Δt, η επιφάνεια του νερού έχει ανέβει κατά Δh σε νέο ύψος h h +Δh. Έτσι μπορούμε να πούμε ότι η στιγμιαία μέση ταχύτητα ανύψωσης της επιφάνειας του νερού είναι Δh/Δt, οπότε το ισοζύγιο () ξαναγράφεται με τη μορφή ή h t h k h + k h t h t ( ) + k h ( ) Η παραπάνω εξίσωση αποτελεί μια εξίσωση διαφορών, η οποία στο όριο όταν Δt 0, γίνεται μια συνήθης διαφορική εξίσωση (ΣΔΕ). Δεν είναι απαραίτητο να τη λύσουμε (όποιος ενδιαφέρεται μπορεί να το προσπαθήσει «ξεσκονίζοντας» τις γνώσεις των Εφαρμοσμένων Μαθηματικών) αλλά μπορούμε να τη διερευνήσουμε ποιοτικά με γνώσεις απλής άλγεβρας. Πριν προχωρήσουμε με τη διερεύνηση καλό είναι να προσπαθήσουμε να εντοπίσουμε το ύψος, h c, στο οποίο σταθεροποιείται η επιφάνεια του νερού και υπό ποιες συνθήκες συμβαίνει αυτό. Εξ ορισμού στο ύψος h c η επιφάνεια του νερού σταθεροποιείται άρα έχει μηδενική ταχύτητα, ( h t) h c h δηλαδή c, οπότε η εξίσωση διαφορών () γίνεται k h c h c k Συνεχίζουμε με τη διερεύνηση της εξίσωσης διαφορών (), προκειμένου να διαπιστώσουμε εάν το h c είναι σταθερό. Αν λοιπόν > > 0, και επειδή h>0, k >0 & >0, τότε και (Δh/Δt)>0, άρα και Δh>0 (αφού Δt>0), άρα h -h >0 ή h >h, που σημαίνει ότι θα ανεβαίνει η στάθμη του νερού, ΑΛΛΑ με ρυθμό που θα μειώνεται συνεχώς αφού το αριστερό σκέλος της εξίσωσης είναι άθροισμα δύο θετικών όρων και όταν αυξάνεται ο ένας όρος (ο k h) ο άλλος ( Δh/Δt) θα πρέπει να μειώνεται, προκειμένου να παραμείνει το άθροισμα σταθερό ( - ). Έτσι η ταχύτητα ανόδου της επιφάνειας του νερού, Δh/Δt, σταδιακά θα μειώνεται μέχρι να μηδενισθεί και να διατηρείται η επιφάνεια σε κάποιο σταθερό ύψος, το h c που βρήκαμε παραπάνω. Με παρόμοια συλλογιστική, εάν < < 0, και επειδή h>0, k >0 & >0, τότε και (Δh/Δt)<0, άρα και Δh<0 (αφού Δt>0), άρα h -h <0 ή h <h, ΑΛΛΑ με ρυθμό που επίσης θα μειώνεται συνεχώς αφού το αριστερό σκέλος της εξίσωσης είναι άθροισμα ενός () () (5) Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 9

αρνητικού όρου ( Δh/Δt) κι ενός θετικού όρου (k h) o οποίος όμως συνεχώς μειώνεται και έτσι, προκειμένου να παραμείνει το άθροισμα σταθερό ( - ) η απόλυτη τιμή του αρνητικού όρου ( Δh/Δt) θα πρέπει να μειώνεται. Έτσι η ταχύτητα καθόδου της επιφάνειας του νερού σταδιακά θα μειώνεται μέχρι ναμηδενισθεί και να διατηρηθεί σε κάποιο σταθερό ύψος, το h c που βρήκαμε παραπάνω. Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09 0

Άσκηση.5 Ακροφύσιο Α εκτοξεύει κυλινδρική φλέβα νερού διαμέτρου d 0c με ρυθμό 0l/s. H φλέβα του νερού εισέρχεται σε ένα διαχύτη Δ, και χωρίζεται σε κυλινδρικές φλέβες με διατομές Α & Α (διαμέτρων d 0c & d 5c) και με ταχύτητες,0/s και αντίστοιχα, σύμφωνα με τη γεωμετρία που παρουσιάζεται στο σκαρίφημα. Υπολογίστε την ταχύτητα εξόδου της φλέβας του νερού από το ακροφύσιο και την ταχύτητα. Δ Α 5 o 0 o Α Επίλυση Το πρόβλημα θα λυθεί με τη βοήθεια του ισοζυγίου παροχών (εξίσωση συνέχειας) σε όγκο ελέγχου (CV) που περικλείει το διαχύτη (με κόκκινη διακεκομένη γραμμή στο σκαρίφημα). Δ Α 5 o 0 o Α Υπολογίζουμε την ταχύτητα : 0 0 / s πd π ( 0,0),98 / s () και με ισοζύζιο παροχών (εξίσωση συνέχειας) την ταχύτητα N ± π ( ) ( 0,5 ) 0 0 πd / s πd π ( 0,),0 / s,67 / s () Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

Άσκηση.6 Πρόσκρουση πίδακα σε καμπύλη αξονοσυμμετρική επιφάνεια Ακροφύσιο Α εκτοξεύει κυλινδρική φλέβα νερού διαμέτρου dc με ρυθμό,5 l/s. H φλέβα του νερού προσκρούει σε έναν αξονοσυμμετρικό αναστροφέα ροής σχήματος κύπελου που βρίσκεται σε ύψος h ψηλότερα από το ακροφύσιο, όπως φαίνεται στο σκαρίφημα σε τομή. Η φλέβα, εξερχόμενη από τον αναστροφέα, αποκτά κωνικό σχήμα με γωνία κώνου φ0 ο ως προς τον άξονα (βλέπε σχήμα), διαμέτρου 0c και με πάχος τοιχώματος t. Πόση είναι η απώλεια υδραυλικής ενέργειας λόγω τριβών στον αναστροφέα ροής, Η L, ; Θεωρήστε το βάρος Β του αναστροφέα αμελητέο. F d t φ0 o h d Επίλυση Η ταχύτητα εξόδου από το ακροφύσιο είναι πd 0 π / s ( 0,0),7 / s Η ταχύτητα πρόσκρουσης στον αναστροφέα,, δεν είναι ίση με την ταχύτητα εξόδου από το ακροφύσιο,, επειδή μεσολαβεί ένα ύψος h στο οποίο η φλέβα χάνει ταχύτητα. Σημείωση: Στην επόμενη παράγραφο εξετάζεται το ισοζύγιο υδραυλικής ενέργειας μεταξύ των διατομών () και () της ανερχόμενης φλέβας ώστε να προκύψει η τιμή της. Μπορείτε να περάσετε κατευθείαν στην εξίσωση (). Η ταχύτητα πρόσκρουσης στον αναστροφέα δίνεται από την έκφραση που θα προκύψει από το ισοζύγιο υδραυλικής ενέργειας α.μ.β.υ. ernoull μεταξύ των σημείων () & (): () + C + z + P + z γ + H g P γ C g () Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

Μετά τις απλοποιήσεις από την καταγραφή των συνθηκών που επικρατούν τοπικά, στις δύο διατομές () & (), και ειδικότερα, επειδή η ροή γίνεται εκτός σωλήνα, στον αέρα, τότε επικρατεί ατμοσφαιρική πίεση, P P p at, δεν υπάρχουν αντιστάσεις τριβής, άρα η ροή είναι ομοιόμορφη, επομένως C C και δεν υπάρχουν απώλειες υδραυλικής ενεέργειας λόγω τριβών, ενώ από τη γεωμετρία του προβλήματος z z h,0 προκύπτει από την () η έκφραση για την ταχύτητα H ( ) (,7 / s),0 9,8 / s,97 / s gh Επιπλέον, εξ αιτίας της μείωσης της ταχύτητας της φλέβας στη θέση () θα πρέπει η αντίστοιχη διατομή, Α, να μεγαλώσει έτσι ώστε να διατηρείται η παροχή. Έτσι η εξίσωση συνέχειας θα δώσει ( 0,0),7 / s,5 0,97 / s Στη συνέχεια θα υπολογισθεί η ταχύτητα εξόδου του νερού από τον αναστροφέα,. Από την εξίσωση της συνέχειας (ισοζύγιο παροχής όγκου στον όγκο ελέγχου CV βλέπε επόμενο σκαρίφημα) έχουμε:,0 0 / s t t π 0, 0,00 π 0, / s () () (5) (6) CV t 0 o t Α d φ0 o Α Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09

Μ. Βαλαβανίδης, Αναπλ. Καθ/τής ΠΑΔΑ 6/5/09