Ім'я файлу: Гидравлика(Методичка по курсовой работе)(укр).docx
Розширення: docx
Розмір: 1300кб.
Дата: 27.01.2020
скачати
Пов'язані файли:
Taktashov_Rustam_bakalavr.docx
Розширення: docx
Розмір: 1300кб.
Дата: 27.01.2020
скачати
Пов'язані файли:
Taktashov_Rustam_bakalavr.docx
Опору, зумовлені дією геометричного тиску
Часто рідини і гази знаходяться в рівновазі під впливом сил тяжіння. Для аналізу цього стану проынтегруэмо основне диференціальне рівняння статистики рідин і газів
яке в разі дії лише сил ваги має вигляд
. За умови
де z0 – координата вільної поверхні з зовнішнім тиском p0 на ній.
Щільність газів залежить від тиску і температури, що враховуэться в більш точних формулах, але так як при порівнянні похибка результатів розрахунку не перевищує за абсолютною величиною 0,5%, то в практичних розрахунках зміни тиску використовують це просте вираження, яке для газу має вигляд
при однаковому рівні відліку. Тоді відносне тиск 
за фізичним змістом відповідає геометричному тиску газу, яке може бути підраховано по формулі
(5)де а – щільність навколишнього середовища.
Якщо потік газу рухається вгору і г < а, то геометричне тиск сприяє переміщенню і розглядається як негативний опір, зменшує гідравлічні втрати. При русі газу вниз і г < а геометричне тиск перешкоджає руху потоку і виступат як гідравлічний опір потоку.
При русі газу горизонтально (Н=0)
Рис. 2.1
2.2. Димар.
Димові труби (рис.2.1) забезпечують підведення повітря в піч і
видалення продуктів згоряння природного або штучної тягою. Природна тяга створюється безпосередньо димовими трубами, а штучна - димососами (вентиляторами), встановленими додатково до наявних трубах і збільшують рушійну силу природної тяги. Висота димаря визначається опором димового тракту і самої труби. В даний час висоту димових труб збільшують для того щоб забезпечити допустимі концентрації шкідливих газів і пилу в повітрі шляхом розсіювання.
Для отримання розрахункової формули димової труби запишемо рівняння Бернуллі для перерізу 1 біля основи і перерізу 2 вгорі гирла у труби
или
де
- геометричний тиск, що створюється трубою висотою Н;
- розрідження біля основи труби;
- зміна кінетичної енергії газу;
де
нормальна робота печі буде забезпечена, якщо
. Враховуючи це, після відповідних підстановок і перетворень висота димової труби
де
аеродинамічний опір димового тракту приймають на 20 - 30% більше розрахункового значення hп (втрати на запиленість, підсмоктування холодного повітря, форсування роботи печі).
Діаметр основи димової труби визначається з умови, що швидкість газів в цьому перерізі 01=1-2 м/с, т. е.
, але не менш 0,8 м.Температура газу у гирла труби залежить від рівня теплових втрат в трубі. градієнти температур Т, град/м складають 1÷1,5; 2÷3; 3÷4 відповідно на 1 м висоти труби цегляної, металевої футерованной і без футеровки. тоді
.Температура повітря біля основи труби Тв осн залежить від кліматичних умов і змінюється від 263 до 298 К. Середня температура повітря
.Для цегляних каналів =0,05, для металевих (без футеровки)- =0,03÷0,04. Величина для димових труб зазвичай дорівнює 0,06.
Щільність повітря во и газу го приймаються для стандартних умов рівної го = 1,34 кг/м3, або розраховується за складом газу, во = 1,29 кг/м3.
Остаточно висота димаря вибирається з урахуванням санітарно-гігієнічних вимог щодо норм проектування промислових підприємств.
Труби не споруджуються висотою менше 16 м, при висоті будинків 15 м і більше у радіусі 200 м і висота труби висота труби вибирається не менше 45 м. ККД димових труб 0,1 - 0,2%.
2.3 Рух тіла в газовому середовищі.
Пневмотранспорт дисперсних частинок широко застосовується в теплоенергетичних установках. Диференціальне рівняння руху твердої частинки, їх вабить вертикальним висхідним потоком, має вигляд
де ч – швидкість частинки;
Fх – сила будь-якого опору, збігається з напрямком вектора швидкості,
тут - щільність середи;
А – характерна площа перерізу тіла, дорівнює для сфери площі кола, обчисленої по діаметру; Сх- безрозмірний коефіцієнт будь-якого опору, що залежить від форди і положення обтічного тала, чисел Рейнольдса, Маха і Фруда. Для погано обтічних тіл експериментальна залежність має вигляд
, FA -Архимедова сила; Fт - всі частинки; V ͚- швидкість потоку рідини.У пневмотранспорті, де
величиною FA зазвичай нехтують, т.е. 
.Швидкість середовища повинно перевищувати швидкості висхідного потоку (швидкість витання – υB ), при якій частка залишається нерухомою, витає в каналі. У цьому випадку частка транспортується висхідним потоком, якщо швидкість середовища менше - випадає з нього. Умовою витання є FX = FT . Для частинок сферичної форми в умовах пневмотранспорту швидкість витання
при 
υcp-швидкість середи; d - діаметр сфери; ϒ- кінематична в’язкість середи. Підставив Сх у формулу отримаємо
, отримаємо 
-формулу Стокса.При
користуються формулою Клячко: 
При
для визначення можна скористатися графіком CX = f(Re [см.рис. 5.2].Для знаходження швидкості витання необхідно попередньо задати або υB , або Rе, т.е. вирішити методом послідовних наближень.
Завдання спрощується, якщо скористатися виразом, що зв'язує число Архімеда (Аr.) з числом Рейнольдса
Ar = 3/4 CxRе2.
Визначимо число Архімеда:
потім число Рейнольдса за співвідношеннями Re = Ar/18 при
; при 
.Знаходимо швидкість витання
де φ - коефіцієнт форми, дорівнює I для сфери. В автомодельний області
φ = 0,77; 0,66; 0,58; 0,43 відповідно для часток округлої форми, незграбних, довгастих, пластинчастих. Для частинок неправильної форми замість d потрібно підставляти еквівалентний діаметр умовного кулі, обсяг якого дорівнює обсягу частки неправильної форми: 
, где m - масса частицы.Поверхневі аеродинамічні сили, що впливають на тіло, що рухається в рідині, в загальному випадку зводяться до головного вектору F̄ - аеродинамічній силі (силі опору середовища), яка для плоского руху розкладається на F̄x и F̄у - підйомну силу, нормальну до вектора швидкості потоку:
, де Сy - коефіцієнт підйомної сили. Теоретичний розрахунок підйомної сили здійснюється за формулою Жуковського 
де l - характерний розмір обтічного тіла; ρ,
- щільність і швидкість набігаючого потоку; Г - циркуляція швидкості по конт ¬ ру, який охоплює обтічне тіло.При русі частинки обертаються, що викликає підйомну силу (ефект Магнуса), яка душ частинки сферичної форми має вигляд
,де u - відносна швидкість частинки
; w- кутова швидкість обертання частинки .Приклад
Визначити сумарні втрати тиску на шляху руху продуктів згоряння від робочого простору нагрівальної печі до шибера (рис.2.2) і висоту цегляної труби, призначеної для видалення продуктів згорання з печі, при температурі навколишнього повітря TB = 293K з умовою, що тверді частинки діаметром d4- 0,1 мм, містяться в димі, випадають на землю на відстані l = 1500. м від труби при швидкості вітру – υB = 10 м/с. Щільність частинок ρ4 - 2000 кг/м3, а коефіцієнт будь-якого опору
Кількість продуктів згоряння 19165 м3/ч, щільність димових газів 1,28 кг/м3, розміри робочого простору печі 3,55 x2, 0 м2, температура диму в кінці печі 1223 К, температура диму в вертикальних каналах
=1198 К, падіння температури диму в рекуператорі ∆Тр = 450 К. Температура диму перед трубою 
.
Розрахунок втрат тиску в димовому тракті
Втрати тиску у вертикальних каналах складаються з втрат на тертя, у опорах (поворот на 90° і зміна швидкості потоку при виході в канали) і на подолання геометричного дарування
.Швидкість руху газів в кінці печі складе v0= 19165/3600 • 3,55 • 2 = 0,75 м/с. Швидкість руху в вертикальних каналах приймаємо рівною v0верт = 2,5 м/с.
Тоді площа перерізу кожного каналу Fкан= 19165/3 • 3600 • 2,5 = 0,7 м2.
Розміри вертикальних каналів приймаємо наступними: довжина h = 1 м, ширина в = 0,8 м і висота Нверт= 3 м. Тоді наведений діаметр dпр=4F /П = 4·0,8·1,0 / 2(1,0+0,8) = 0,89 м.
Втрати тиску на тертя
Паде для цегельних каналів λ =0,05; Tдверд 1198 К- середня температура в каналі.
Втрати тиску при повороті на 90 ° зі звуженням
де ξ = 1,7 (дод. 5, № 7 ) для випадку
= 3·0,8/3,55 =0,67 и a/в1 = 1,0/3,55 = 0,28.Втрати на подолання геометричного тиску
де ρво г/м3- щільність повітря при То =273 К та тиску 101,3 кПа,
Сумарні втрати тиску у вертикальних каналах ∆рверт= 2,96 + 2,74 + 26,73 = 32,43 Па.
Визначаємо втрати тиску при русі димових газів від вертикальних каналів до рекуператора, які складаються з втрат при повороті на 90 ° зі зміною перерізу з вертикальних каналів у борів, втрат на тертя і поворот на 90 ° в Борове без зміни перетину, тобто
Швидкість руху диму в Борове приймаємо vбо = 2,5 м/с. перетин кабана Fб = Vд/3600·vбо = 19165/3600·2,5 = 2,13 м2.
Ширину борова зберігаємо рівною довжині вертикальних каналів в=1,0 м. У цьому випадку висота борова hб = 2,13/1,0 = 2,1З м. Наведений діаметр борова dпр=4F /П = 4·2,13/2·(1+2,13) = 1,36 м.
Приймаються падіння температури диму рівним 2 К не І м довжини борова. При довжині борова від вертикальних каналів до рекуператора 11 м падіння температури диму дорівнює 22 К. Температура диму перед рекуператором Т1р1,= 1198 - 22 = 1176 К.
Середня температура диму в Борове Тбб=(1198+1176)/2 = 1187 К.
Втрати тиску на тертя
Потери давления при входе в боров
де ξ = 0,8 для випадку в2/в1 = 2,13/08 = 3,04 (тут в2=hб= 2,13; в1= в) та h/ в1= 1,0/0,7 = 1,42 (див. дод. 5, №7). Значення ξ знаходиться інтерполяцією, вважаючи лінійний характер зміни
коефіцієнта місцевого опору між двома сусідніми значеннями.
Втрати тиску при повороті борова на 90 °
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14