1) Какова скорость движения нефти в трубопроводе и каков режим движения нефти при расходе нефти в размере 0,01195 м3/с
1) Какова скорость движения нефти в трубопроводе и каков режим движения нефти при расходе нефти в размере 0,01195 м3/с, коэффициенте кинематической вязкости в размере 10-4 м2/с и диаметре трубопровода в размере 0,25 м?
2) Может ли сжатый воздух взорваться, если его температура возрастает с t1 = 17 0С до 400 0С, а он может выдерживать давление не более 9,0 МПа? Какое начальное давление воздуха Р1?
08.12.2023 12:38
Инструкция:
1) Для определения скорости движения нефти в трубопроводе и режима движения нефти используется уравнение Пуазейля. Данное уравнение выглядит следующим образом:
Q = (π * d^2 * v)/4,
где Q - расход нефти, d - диаметр трубопровода, v - скорость движения нефти. В данной задаче известны все значения, кроме скорости движения нефти.
Для определения режима движения нефти используется число Рейнольдса. В данной задаче используется следующая формула:
Re = (v * d)/ν,
где Re - число Рейнольдса, ν - кинематическая вязкость нефти.
Таким образом, подставив известные величины в уравнения, можно определить скорость движения нефти и режим ее движения.
2) Для определения того, может ли сжатый воздух взорваться, необходимо проверить, не превысит ли его давление предельное значение. В данной задаче известны начальное и конечное значения температуры, а также предельное давление, которое может выдержать воздух. Температуру и давление можно связать с помощью закона Шарля, который выглядит следующим образом:
(V1 * T2) / (T1 * P1) = (V2 * T1) / (T2 * P2),
где V1 и V2 - объемы воздуха, T1 и T2 - начальная и конечная температуры соответственно, P1 и P2 - начальное и конечное давления соответственно.
Подставив известные значения в уравнение Шарля, можно найти начальное давление воздуха и сравнить его с предельным значением, чтобы определить, может ли воздух взорваться.
Демонстрация:
1) Расход нефти Q = 0,01195 м³/с
Диаметр трубопровода d = 0,25 м
Коэффициент кинематической вязкости ν = 10-4 м²/с
Найдем скорость движения нефти v:
Q = (π * d^2 * v)/4
0,01195 = (π * 0,25^2 * v)/4
0,01195 = (3.14 * 0,0625 * v)/4
0,01195 = (0,19625 * v)/4
0,01195 * 4 = 0,19625 * v
0,0478 = 0,19625 * v
v = 0,0478 / 0,19625
v = 0.2433 м/с
Режим движения нефти можно определить с помощью числа Рейнольдса:
Re = (v * d)/ν
Re = (0.2433 * 0.25) / 10^-4
Re = 0.060825 / 10^-4
Re = 608250
Таким образом, скорость движения нефти в трубопроводе равна 0.2433 м/с, а режим движения - ламинарный.
2) Температура начальная T1 = 17°C = 17 + 273 = 290 К
Температура конечная T2 = 400°C = 400 + 273 = 673 К
Предельное давление P2 = 9,0 МПа
Найдем начальное давление воздуха P1:
(V1 * T2) / (T1 * P1) = (V2 * T1) / (T2 * P2)
(V1 * 673 K) / (290 K * P1) = (V2 * 290 K) / (673 K * 9.0e6 Pa)
(V1 * 673) / (290 * P1) = (V2 * 290) / (673 * 9.0e6)
(V1 * 673 * 9.0e6) = (V2 * 290 * 290 * P1)
(V1 * 673 * 9.0e6) / (290 * 290) = (V2 * P1)
V1 = V2 * P1 / ((673 * 9.0e6) / (290 * 290))
P1 = V1 * (673 * 9.0e6) / ((V2 * 290 * 290))
Таким образом, начальное давление воздуха P1 будет равно найденному значению.
Совет:
Для лучшего понимания данных физических задач, рекомендуется изучить соответствующие темы в учебнике и прорешать примеры с пошаговым объяснением. Также рекомендуется обратиться к учителю или преподавателю в случае возникновения сложностей или вопросов. При выполнении задачи следует внимательно читать условие, записывать известные значения и использовать правильные формулы для решения.
Дополнительное задание:
3) В термосе находится 500 мл чая при температуре 80°C. Какую температуру будет иметь чай через 10 минут, если температура окружающей среды составляет 20°C? Удельная теплоемкость воды - 4,18 Дж/(г·°C), плотность воды - 1 г/см³, масса фарфорового термоса - 200 г, масса 500 мл чая - 500 г. Внешние потери тепла отсутствуют.