Kejuruteraan Hidraulik: soalan latihan dan soalan peperiksaan

Air dalam paip dan saluran: daya hidrostatik, tenaga dan Bernoulli, kehilangan geseran, pemilihan pam dan aliran saluran terbuka dengan persamaan Manning.

Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.

Pek ulang kaji kilat (PDF)Lembaran formula, langkah kaedah dan soalan latihan dengan penyelesaian penuh, sedia untuk dicetak.

Topik dalam kursus ini

  1. Daya hidrostatikdinding menegak · pintu air tenggelam · pusat tekananpengiraan
  2. Keselanjaran & Bernoullikeselanjaran · penurun mengufuk · paip menaikpengiraan
  3. Geseran paip & kehilangan turusNombor Reynolds · Kehilangan turus Darcy–Weisbach · kehilangan kecil dan jumlah turuspengiraan
  4. Pam & kuasa pamkuasa hidraulik · kecekapan pam · turus sistem dan kuasapengiraan
  5. Aliran saluran terbuka (Manning)halaju dalam saluran · kadar aliran · kecerunan yang diperlukanpengiraan

Tip peperiksaan untuk Kejuruteraan Hidraulik

  • Tulis persamaan tenaga antara dua titik dan senaraikan setiap sebutan sebelum anda memudahkan.
  • Kehilangan turus geseran bertambah dengan kuasa dua halaju.
  • Dalam saluran terbuka, gunakan jejari hidraulik A/P, bukan kedalaman.

Contoh penyelesaian

Daya hidrostatikMudah
h = 4 m

Air bertakung sedalam 4 m pada dinding menegak. Cari ketinggian ȳ di atas dasar tempat daya paduan bertindak.

h = 4 mb = 2 mρ = 1000 kg/m³g = 9.81 m/s²

Cari nilai ȳ (m)

Tunjukkan petunjuk
  1. Tekanan dalam cecair pegun ialah p = ρ·g·z.
  2. Gambar rajah tekanan pada dinding ialah segi tiga. F ialah luasnya didarab lebar; ia bertindak melalui sentroidnya.
  3. Tekanan pada dasar ialah 39.24 kPa.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Daya hidrostatik: pada permukaan satah, F = ρ·g·yc·A, dengan yc ialah kedalaman sentroid. Ia bertindak di bawah sentroid, pada pusat tekanan.

h = 4 mF

Tekanan berubah secara linear dengan kedalaman

p = ρ·g·z, daripada sifar pada permukaan hingga ρ·g·h pada dasar, jadi beban pada dinding berbentuk segi tiga.

pbase = ρgh = 1000·9.81·4 = 39.24 kPa

Garis tindakan

Beban segi tiga bertindak pada sentroidnya, satu pertiga tinggi dari dasar
ȳ = h/3 = 4/3 = 1.333 m di atas dasar

Jawapan

ȳ = 1.333 m
Keselanjaran & BernoulliSederhana
12d1​ = 150 mm, p1​ = 250 kPad2​ = 50 mm, p2​ = ?

Air mengalir melalui paip mengufuk yang mengecil daripada 150 mm kepada 50 mm. Pada bahagian lebar tekanan ialah 250 kPa dan halaju ialah 0.5 m/s. Abaikan kehilangan, cari tekanan p2 pada bahagian sempit.

d1 = 150 mmd2 = 50 mmp1 = 250 kPav1 = 0.5 m/sρ = 1000 kg/m³

Cari nilai p2 (kPa)

Tunjukkan petunjuk
  1. Mula-mula gunakan keselanjaran untuk mencari halaju pada bahagian sempit.
  2. Bernoulli untuk paip mengufuk: p₁ + ½ρv₁² = p₂ + ½ρv₂².
  3. v2 = 4.5 m/s.
Tunjukkan jawapan dan penyelesaian langkah demi langkah

Keselanjaran dan Bernoulli: bagi bendalir tak boleh mampat, kadar alir adalah sama pada setiap keratan, Q = A₁v₁ = A₂v₂. Sepanjang garis arus tanpa kehilangan, p + ½ρv² + ρgz adalah malar, jadi di tempat bendalir lebih laju atau lebih tinggi, tekanannya lebih rendah.

Keselanjaran dan Bernoulli

Bekerja dalam Pa, kemudian bahagi dengan 1000 untuk mendapatkan kPa.

v2 = v1·(d1/d2)² = 0.5·(150/50)² = 4.5 m/s
½ρ(v1² − v2²) = ½·1000·(0.5² − 4.5²)/1000 = −10 kPa
p2 = p1 + ½ρ(v1² − v2²) = 250 + (−10) = 240 kPa

Jawapan

p2 = 240 kPa

Cara latihan berfungsi

  • “Berlatih kursus ini” mencampurkan soalan daripada semua topiknya, seperti peperiksaan sebenar.
  • Setiap soalan mempunyai nilai baharu, jadi anda mempelajari kaedah dan bukannya jawapan.
  • Buntu? Buka petunjuk kecil dahulu, dan penerangan penuh hanya apabila anda memerlukannya.
  • Peperiksaan percubaan adalah bermasa dan tanpa petunjuk, dan anda mendapat skor serta semakan penuh pada akhirnya.

Kalkulator untuk kursus ini

Kalkulator persamaan BernoulliKalkulator kehilangan turus paip (Darcy–Weisbach)Kalkulator kuasa pamKalkulator persamaan ManningKalkulator nombor ReynoldsKalkulator ketumpatan (jisim, isi padu dan ketumpatan)

Kursus berkaitan

Latihan peperiksaan FE AwamMekanik BendalirLatihan peperiksaan FE MekanikalFizik untuk JuruteraLatihan peperiksaan FE KimiaKejuruteraan GeoteknikAnalisis Struktur
Berlatih kursus ini secara percumaBerlatih kursus iniAmbil peperiksaan percubaan5 soalan percuma setiap hari. Tiada kad diperlukan.