מדור בחינות ומערכת שעות קמפוס באר שבע המחלקה להנדסת מכונות 18/07/2017 13:30 – 16:30 מבחן במכניקת הזורמים 2 מועד ב' מספר קורס2277766 : מרצה :גב' נטליה דבוסקין תשע"ז סמסטר ב' חומר עזר -אין. דפי נוסחאות מצורפים לגליון המבחן. מחשבון מדעי פשוט ללא אפשרויות תכנות.הוראות מיוחדות -יש לכתוב בכתב יד ברור ומסודר. יש לענות על כל השאלות יש לנמק את כל תשובותיכם.השאלון מכיל 7עמודים (כולל עמוד זה). בהצלחה ! שאלה מס' 30( 1נק') מערכת צינורות (לא חלקים) מחברת שני מיכלים כמתואר באיור .1 טבלה מס' .1נתוני הצינורות: מספר צינור גורם חיכוך f אורךm , קוטרmm, 1 ...0 11. 1.. 0 ...0 0. 0. 3 ...0 0. 0. בנוסף נתונים :צמיגות המים 1 10 6 m2 s ,תאוצת הכובד . g 10 m s 2 בהזנחת הפסדים מקומיים חשב: ( 0.נק') א .הספיקות הזורמות דרך שלושת הצינורות . ב .מחליפים את שני הצינורות המחוברים במקביל לצינור אחד שקול ,חלק, באורך של . Le 65 mחשב את קוטר של הצינור השקול ,כאשר הפרש הגבהים בין שני המפלסים במיכלים נשאר ללא שינוי. 5m H 1 3 2 איור :1מערכת הידראולית. ( 1.נק') שאלה מס' 30( 2נק') נתונה מערכת הידראולית שבה שתי משאבות צנטריפוגליות A ,ו ,B-המחוברות במקביל, מעבירות מים דרך צינור .אופיין הצינור הינוH0 K Q2 : , Hכאשר , H 0 5 m . K 0.03 105 s2 m5אופיין של המשאבה Aושל המשאבה Bנתון בטבלאות מס' 0ו,3- בהתאמה. א .שרטט את האופיין המשותף H Q ,ו , Q -של שתי המשאבות ,ואופיין H Qשל הצינור .ציין את נקודת העבודה. ( 1.נק') ב .חשב את עומד הלחץ וספיקת המים של כל משאבה במערכת הנתונה. ( 0נק') ג .חשב את ההספק הנדרש להפעלת כל משאבה במערכת הנתונה. ( 0נק') ד .מכבים את המשאבה ,Aלכן רק המשאבה Bמעבירה מים דרך הצינור .חשב איך ישתנו ספיקת המים בצינור ,עומד הלחץ והנצילות של המשאבה .B ( 0נק') טבלה מס' .0אופיין המשאבה הצנטריפוגלית :A ספיקה ]Q[m3/h . 0. 1.. 10. 0.. 00. עומד ]H[m 16 10 13 11 0 5 נצילות ][% . 0. 0. 0. 0. 0. טבלה מס' .3אופיין המשאבה הצנטריפוגלית :B ספיקה ]Q[m3/h . 50 100 150 200 250 עומד ]H[m 20 18 16 13 10 6 נצילות ][% . 30 60 70 0. 20 שאלה מס' 20( 3נק') נתון מנוע הידראולי גלגלי שיניים ,אשר מונע על ידי משאבה .ספיקת המשאבה 360 L / min .QPמספר הסיבובים של גל המנוע 2000 rpm , NMמומנט הסיבוב של המנוע , M M 170 N mהפרש הלחצים בין הכניסה ליציאה של המנוע 7.0 MPa , PMרוחב גלגלי השיניים , b 42 mmמודול השילוב , m 4 mmנצילות הנפחית של המנוע 0.91 . v,M א .חשב את הקוטר גלגלי השיניים של המנוע. ( 0נק') ב .חשב את הנצילות המכנית של המנוע. ( 0נק') ג .חשב את ההספק המתקבל מהמנוע. ( 0נק') ד .חשב איך ישתנה המומנט הסיבוב של גל המנוע הנתון ,כאשר ספיקת ( 0נק') המשאבה קטנה ב .0.%-הפרש הלחצים של המנוע נשאר ללא שינוי. שאלה מס' 20( 4נק') נתונה מערכת הידראולית שבה מספר סיבובים של גל המשאבה 1הינו 00..סל"ד ,נפח תאי העבודה של המשאבה 1הינו ,1 lנפח תאי העבודה של המנוע 0הינו . 2 lלחץ בקו סניקה הינו , PP 5 MPaלחץ בקו יניקה יינתן ע"י משאבה 0ושווה 0.3 MPa . PS ויסות מספר סיבובים של גל המנוע מתבצע ע"י שסתום .3שטח חתך המכסימלי של השסתום 3שדרכו זורם נוזל הינו 0.3 cm2 AVומקדם ספיקה של השסתום הינו . 0.65 נצילות נפחית של המנוע ושל המשאבות זהה ושווה ל . 0.95 -צפיפות הנוזל הינה . 0.8 103 kg m3ספיקה הזורמת דרך שסתום 0שווה לאפס. א .חשב את מספר הסיבובים של המנוע ,כאשר השסתום 3סגור. ( 0נק') ב .חשב את מספר הסיבובים של המנוע ,כאשר השסתום 3פתוח למקסימום 1.( .נק') ג .חשב את הפסדי ההספק דרך השסתום ,3כאשר הוא פתוח למקסימום. ( 0נק') נוסחאות במכניקה הזורמים 2 .1זרימה קצובה של הנוזלים צמיגים: משוואת ברנולי עבור זרימה במערכת הידראולית (ללא משאבה וללא טורבינה): hk z2 h f L U2 f הפסדים אורכיים (דרסי וויסבך): D 2g 16 f L Q 2 קוטר הצינור: h f 2g 2 hf D5 64 Re מקדם חיכוך בזרימה למינרית: P2 U 22 g 2g P1 U12 g 2g z1 הפסדים מקומיים: U2 k 2g אורך שקול: D f U D U D ריינולדס: f k 0.316 מקדם חיכוך בזרימה טורבולנטית עבור צינור חלק (בלאזיוס): Re 4 hk Lk Re f מקדם חיכוך בזרימה טורבולנטית עבור צינור מחוספס: 2.51 Re f משוואת Colebrook-White 2 5.74 Re 0.9 משוואת ניקורדזה D P D2 32 L מהירות הזורם בזרימה למינרית: H Q 2 log10 0.25 משוואת Swamee Jain הספק הדראולי: 3.7D 1 f f 3.7D log10 1 f 114 . 0.86 ln U WHP .2זרמים בצינורות ומערכות: 5 צינור שווה אורך: f D L1 1 2 f2 D1 1n חיבור צינורות במקביל: Ri R Qn הרדי-קרוס: L 1 D 2 gA2 s k 1 2 k 1 ; n 1n Req 1 Ri n 2 i f RQ n ,R n 1 QB )2 rL 3 L1s D Qi Q 1 , hf צינור מספק בדרך: סיפון: Req L2 (QA QAQB 1 f L f 12 D , hf s H ys , hvac k 1 Q nRQ const 2 2 L U 1 f 1s 2g D R L ys n 2 r P1 Ps A PL רדיוס הדראולי: Dh 4Rh , Rh .3אופיינים של משאבות צנטריפוגליות: דמיות משאבות: Q ND3 const כאשר קוטר המאיץ קבועה: הספק משאבה :יעיל - H PQ WP WM נצילות משאבה: ; const N1 N2 Q1 Q2 gH N 2 D2 2 const ; N1 N2 ; H1 H2 ; WPתיאורטיHt Qt WM - ND 2 3 ; N1 N2 WP1 WP 2 WP,t P PV .P. zin h f גובה היניקה: U in2 2g Pa NPSH .4משאבות שינוי נפח: q N ספיקה תיאורטית של המשאבה: QP ,actual נצילות נפחית של המשאבה: משאבת בוכנה: משאבה גלגלי שיניים: משאבה לוחיות: QP,theor v, P QP ,theor D tan ,q A L n q 2 D m b ) q 2e b ( D t C A 2 P d ספיקה דרך ברז: PPQP נצילות כוללת של משאבה: M L Q WP WM gH PQP M tot ,P , m, P .5מנועים הידראוליים: qM NM ספיקה העוברת דרך מנוע: QM QP נצילות נפחית של מנוע: מספר סיבובי מנוע : הספק מנוע: tot , M QP v, M מומנט סיבובי של מנוע: נצילות כוללת של המנוע: m, M M QP PM qM 2 WM WM ,in tot , M NM MM PM הספק הנדרש למנוע : v, M QM qM qM PM QP QM , , WM , WM ,in WM 2 NM m, M 2 NM M PM Pin Pout MM v, M tot , M v, P tot , P F1 Fs Fd הידרוצילנדר :כוחות: D2 d 2 4 P2 Fg G , Fa 4Q , V1 D2 d 2 4Q מהירות: D2 . Fg m a , Fs Ff D2 , Fd 4 P1 . F1 . V2 .6קליחת נוזלים CV 2gH מהירות של סילון: מקדמים: AA AT CC VA VA ; VT ; 2gH CV זמן התרוקנות המכל בעומד משתנה: ספיקת הנוזל דרך פתח בצינור: , VT ; CC CV ספיקת נוזל דרך פתח קטן במיכל ,בעומד קבוע2 gH : dy P2 Cd Ao Asurf P1 P2 1 y o 1 Cd , Qכאשר y2 y1 P1 H0 H P2 1 Cd Ao 2 g Q C Ao 2 gh P1 H0 t H Pgp H 5 5 If Z By 5 he ht thts Rn Y't th t z the htt ht Vn V2 V3 RTE i DD fi 5 1 5 2 Nez 3 gig 17832 vit f V1 52 ht 3 7 555g 3463m 263 is V3 263 V32 I 466888 34631 012205 Vy V2 Vs v 13 2 H 5 3463ft is this I 17832.52134631313ft 8.87 103 V3 v 3 11.28 10 in V3 V2 tv3 t 34.631.263.05 53 If 2 42 10 3 33 Ean H H K L Lf ha th f z 5 17832 V V2 52 11.28 10 Id oo86mI 3 If 0 316 Yat o 25 Egg jets
