Exam text content

1/3

Tampereen yliopisto
YEB.031 HYDROMEKANIIKKA
Välikoe 2 + tentti 22.12.2021 / Seppo Syrjälä

Sallittu kirjallisuus: jaettava kaavakokoelma
Palauta kaavakokoelma tentin jälkeen; älä tee siihen merkintöjä
Ohjelmoitavan laskimen käyttö sallittu

Välikoe 2: tehtävät 1-5
Tentti: tehtävät 3-7

Voit osallistua kumpaan tahansa tai molempiin, mutta merkitse vastauspaperiin, mihin osallistut
(kirjoita kohtaan ”Huomautuksia tarkastajalle”: vk2 TAI tentti TAI vk2+tentti)

i. Vettä pumpataan kuvan mukaisesti alemmasta säiliöstä
ylempään 30 litraa/s (molemmat säiliöt ovat avoimia).
Säiliöiden pinnankorkeuksien ero on 10 m ja pumppu
sijaitsee 3 m alemman säiliön nestepinnan yläpuolella.
Ennen pumppua putken halkaisija on 150 mm ja pituus
10 m ja pumpun jälkeen putken halkaisija on 120 mm ja
pituus 30 m; putket voi olettaa sileiksi. Kertavastukset
on annettu kuvassa. Vedelle p = 1000 kg/m? ja 4 =
0.001 Pas.

 

 

 

(a) Määritä pumpun ottama teho, kun pumpun hyötysuhde on 80 %.

(b) Arvioi kavitaation mahdollista esiintymistä, kun pumppuvalmistajan mittaama NPSHpr-käyrä on
annettu alla. Veden lämpötila on 25 *C ja ympäristön paine on 100 kPa.
10

s Jolla!
6 1. N

 

NPSHr [m]
ova

 

 

 

 

 

2. Kuvan mukaisessa putkiverkossa on 8 putkea, joiden kaikkien halkaisija on 75 mm. Putkien
pituudet ovat seuraavat: L, = L, = 20 m; L, = 1, = 15 = Lg = 15 m; 13 = L = 6 m. Putkiverkkoon
virtaa kuvan mukaisesti vettä sisään yhdestä kohdasta ja poistuu neljästä kohdasta (ks. tilavuus-
virrat kuvasta). Kitkakerroin voidaan olettaa vakioksi (f = 0.02) ja kertahäviöitä ei tarvitse ottaa
huomioon. Määritä kaikkien putkien tilavuusvirrat, kun tiedetään, että 0; = 0.02423 m3/s ja 04 =
0.03156 m?/s. Kuva on seuraavalla sivulla (kuvassa esitetyt virtaussuunnat ovat todelliset).
2/3

   

8 5 2
4 Y 4 4
0.025 m3/s — 0.025 m3/s 0.025 m3/s

Gy Vesi virtaa kuvan mukaisesti ylemmästä säiliöstä alempaan kahden putken kautta; molempien
putkien pituus on 100 m ja halkaisijat D; = 50 mm ja D, = 100 mm; molempien putkien karheus
on 0.2 mm. Tilavuusvirta suuremman putken (2) kautta on: 0, = 0.02 m3/s. Määritä säiliöiden
pinnankorkeuksien ero 4z sekä tilavuusvirta pienemmän putken kautta, 0; . Kertahäviöitä ei
tarvitse ottaa huomioon. Vedelle p = 1000 kg/m3; u = 0.001 Ns/m?.

 

A) Pumpun ominaiskäyrä pyörimisnopeudella 1000 rpm

L. Operating
(kierrosta minuutissa) ja systeemikäyrä ovat seuraavat:

   
 
  
  
  
 

  
  

N point
H, [m] = 10 + 200 — 402000? ([0] = m3/s) (pumppu) 5 | > system curve
H;[m] = 5+ 250 + 93000? — ([0] = m$/s) (systeemi) e

3 Pump
Osoita, että toimintapisteessä tilavuusvirta 0 = 0.01 m3/s. - characteristic

curve

ue

Määritä tilavuusvirta toiminatapisteessä, jos pumpun
pyörimisnopeus nostetaan arvoon 1250 rpm.
Systeemikäyrä ei muutu.

Flowrate, 0
3/3

G Vettä virtaa avokanavassa, jonka poikkileikkaus
* on oheisen kuvan mukainen: y = 1 m ja 0 = 50".
Määritä veden keskinopeus ja tilavuusvirta, kun
kanavan pituuskaltevuus S = 0.002 ja Manningin
karheuskerroin n = 0.012.

 

y
Avokanava suunnitellaan uudelleen tuottamaan | i ON b
keskinopeus 2 m/s muuttamalla kulmaa 6; kaikki
muut arvot pysyvät ennallaan. Määritä uusi 0.

(6 Avoimessa vesisäiliössä on kuvan
mukainen vino suorakulmainen
5mx2 mluukku. Luukun toisella
puolella vallitsee normaali ilmakehän
paine. Luukku on saranoitu (hinge)
alareunasta ja tuettu yläreunasta.
Määritä vaadittava tukivoima Fruxi»
jotta luukku pysyisi suljettuna. Vedelle
p = 1000 kg/m?. Muut lähtötiedot
on annettu kuvassa.

vie =? |

Oh Kuvan mukaisen putkimutkan läpi virtaa
vettä 18 m3/min. Vesi purkautuu kohdassa
2 ympäristön paineeseen. Putken halkaisija
sisäänvirtauksessa D, = 30 cm ja ulosvir-
tauksessa D, = 20 cm. Sisään- ja ulosvirtaus-
reuna ovat samassa tasossa (2; = 22).
Määritä paine-ero p, — p2, kulma 9 sekä
y-suuntainen tukivoima (myös suunta), kun
x-suuntainen tukivoima Pay = 5 kN (suunta
kuvan mukaisesti). Oleta kitkaton virtaus.
Vedelle: p = 1000 kg/m3,