1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14
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

1.1 Розрахунок простого трубопроводу
При розрахунку трубопроводів, які подають рідину з одного резервуара в інший, необхідно забезпечити розрахунковим напором самого невигідного споживача. Для цього на початку напірного трубопроводу необхідно мати напір:



де НГ – геометрична висота підйому рідини або різницю геометричних відміток рівнів (подачі та забору) рідини;

НСВ – вільний напір, який повинен бути забезпечений у кінцевому перетині напірного трубопроводу, або в апарата, закритого резервуара і т. д. (приймається за ТУ).

- загальні втрати напору на всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах, т. е.



Для заданих умов геометрична висота НГ та вільний напір руху рідини НСВ відомі і не змінюються залежно від зміни витрати. Постійне значення суми цих напорів позначимо:



Загальні втрати у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах залежить від витрати рідини Q.

При побудові характеристики мережі задаємося витратами від Q=0 до Q=Qmax (від 2 до 3 проміжних значень), для яких визначаємо загальні втрати у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах.

Для всіх прийнятих витрат: Q1, Q2, …Qmax необхідно обчислити загальні втрати у всмоктуючому (короткому) трубопроводі по залежності:



Втрати напору по довжині всмоктуючого трубопроводу вважаються за формулою Дарсі-Вейсбаха:



При незмінних довжині всмоктуючого трубопроводу і діаметра визначаються середні швидкості для прийнятих витрат.

Щоб знайти коефіцієнт гідравлічного тертя (коефіцієнт Дарсі) , залежний від режиму руху рідини і матеріалу трубопроводу, необхідно обчислити критерій Рейнольдса:



де  - кінематичний коефіцієнт в'язкості, що залежить від роду рідини і температури (додаток 1);

d1 – внутрішній діаметр труби;

1 – середня швидкість руху рідини в трубі.

Зіставленням обчисленого значення Re з критерієм Reкр визначається режим руху рідини.

Якщо з розрахунку вийде ламінарний режим, т. е.Re < Rекр, то  не залежить від матеріалу труб і обчислюється за формулою

При турбулентному режимі необхідно встановити за матеріалом труб їх вплив на характер течії, що здійснюється одним з таких способів.

  1. Визначається стан труб: гідравлічно гладкі або шорсткуваті гідравлічно шляхом порівняння абсолютної шорсткості труб  з товщиною ламінарної плівки л.

  2. Для шорстких труб визначається відносна шорсткість (d – внутрішній діаметр труби) або зворотна величина - відносна гладкості.

1 Спосіб. Товщина ламінарної плівки визначається за формулою




де r – внутрішній радіус труби.

Якщо з розрахунку вийде л > , то труби гідравлічно гладкі і значення  може визначатися:

а) при Re = 2320 ÷ 105 – за формулою Блазіуса:



б) при Re > 105 – за формулою Конакова:



Якщо з розрахунку вийде л < , то труби гідравлічно шорсткі, і коефіцієнт  визначається за універсальною формулою Френкеля:



де  - абсолютна шорсткість труб, мм;

d – внутрішній діаметр труби, мм.

Для сталевих і чавунних труб, що були у вживанні,  при турбулентному режимі можна визначити також за формулою Шевельова:



де d – внутрішній діаметр труби, мм.

2 спосіб. Область гідравлічно гладких труб або гладкостінні протягом визначається при 3000 < Re < 20 та  знаходять за формулою Блазіуса або Конакова.

У перехідній області, де 20 гл < 500 , можна визначити за формулою Кольбрука-Уайта: або за універсальною (застосовувану в усіх областях турбулентного режиму) формулою Альтшуля:



В області гідравлічно шорсткуватих труб (квадратична область опору) Reш  500  розраховують за формулою Нікурадзе або за формулою Шіфрінсона .

Втрати напору рідини у опорах визначаються за залежністю:



де  - коефіцієнт місцевого опору, що залежить від виду місцевого опору та режиму руху рідини;

- швидкісний напір або питома кінетична енергія потоку в перерізі за місцевим опором.

При гідравлічних розрахунках труб, коли режим руху рідини турбулентний, значення  приймаються за таблицями, а для раптового розширення труби і раптового звуження обчислюються за формулами.

Для входу в трубопровід (гострі кромки стінок труби) вх = 0,5. При виході потоку рідини з трубопроводу під рівень або в атмосферу коефіцієнт місцевого опору вых = 1,0.

При раптовому розширенні труби коефіцієнт місцевого опору обчислюється за формулою Борда:



де 2 – площа живого перерізу потоку за місцевим опором;

1 – площа живого перерізу потоку перед місцевим опором.

Коефіцієнт місцевого опору при раптовому звуженні труби обчислюється за формулою:



Для інших видів місцевих опорів при турбулентному режимі табличні коефіцієнти  наведено в дод. 2.

При ламінарному режимі руху рідини коефіцієнти місцевих опорів для засувок, кранів і плавних поворотів труби визначаються за залежністю



де a – досвідчений коефіцієнт, що залежить від конструктивних особливостей місцевого опору.

Для засувок клінчатих, повністю відкритих, незалежно від діаметра труби а 400; для кранів вентильних, повністю відкритих а  1778; для плавних поворотів труби а  19.

Таким чином, втрати напору по довжині і місцеві втрати у всмоктуючому трубопроводі обчислюються для всіх прийнятих витрат: Q1, Q2, … Qmax.

Потім розраховуються загальні втрати в нагнітальному (довгому) трубопроводі.

Втрати по довжині нагнітального трубопроводу:



де S – постійна трубопроводу, визначається за залежністю:



де l2 – довжина напірного трубопроводу;

К – видаткова характеристика трубопроводу.



де  - площа живого перерізу труби;

R – гідравлічний радіус потоку;

С – коефіцієнт Шезі, визначається за формулою Павловського:



де n – коефіцієнт шорсткості, який залежить від матеріалу труб. Для нових сталевих труб n = 0,011, для нових чугунних n = 0,012.

Показник ступеня «y» залежить від матеріалу труб і гідравлічного радіуса потоку, може бути прийнятий для круглого перерізу труби  1/6.

Для стандартних значень діаметрів труб К визначається за таблицями, наявними в літературі, обчислюється за наведеною формулою; в даній роботі визначається за дод. 3.

Для прийнятих витрат Q1, Q2, … Qmax обчислюються втрати по довжині нагнітального трубопроводу.

Місцеві втрати в нагнітальному (довгих) трубопроводах приймаються 15% від втрат по довжині.

Тоді загальні втрати напору в нагнітальному трубопроводі



Загальні втрати напору в мережі визначаються для прийнятих витрат Q1, Q2, … Qmax підсумовуванням загальних втрат у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах.

Повний напір рідини, який треба забезпечити на початку нагнітального трубопроводу, необхідно визначити для всіх прийнятих витрат Q1, Q2, … Qmax, т. е.



По заданому розрахунковій витраті Q і обчисленому максимального значення напору рідини в мережі, користуючись зведеним графіком подач і натиску, орієнтовно встановлюється марка насоса.

За каталогом насосів підбираються робочі характеристики для орієнтовно обраної марки насоса. У тому масштабі, в якому побудовані робочі характеристики цієї марки насоса, будується на кальці характеристика мережі Q – H и Q – H(сети) знаходиться робоча точка насоса, яка відповідає розрахунковому напору та розрахунковому витраті мережі. Ця робоча точка насоса повинна при раціональному підборі, крім того, збігатися з максимальним ККД насоса (за характеристикою Q - ), або бути в зоні максимального ККД.

Побудована на кальці характеристика мережі може накладатися на характеристики однієї або двох, іноді трьох марок насосів з тим, щоб остаточно підібрати ту марку насоса, для якої робоча точка співпадає з max.

Для прийнятої марки насоса виписуються дані робочих параметрів з таблиць.

За габаритними розмірами і схемі даного типу насоса викреслюються в масштабі план і розріз відцентрового насоса. Привід до насоса вибирається той, який рекомендується в каталозі, потужність і ККД його наводяться.
приклад
Провести розрахунок і підібрати відцентровий насос і двигун до нього для подачі води з відкритого резервуара, в якому відмітка розрахункового рівня А в резервуар з рівнем С знаходиться в будівлі цеху згідно заданою схемою насосної установки; відмітка осі насоса 0.

Схема установки зображена на мал. 1.2.


Рис. 1.2.
Вихідні дані:

Витрата води
Q103 = 35 м3/с

Діаметр всмоктуючої труби
d1 = 150 мм

Діаметр нагнітаючої труби
d2 = 125 мм

Довжина всмоктуючого трубопроводу
l1 = 15 м

Довжина нагнітального трубопроводу
l2 = 450 м

Відмітка рівня води А
162 м

Відмітка рівня води См;
172 м

Відмітка осі насосу 0
165 м

Температура води

t = 20С

Матеріал труб
Сталь б/у

Абсолютна шорсткість
 = 1 мм

Зведений напір води
Нсв = 9 м

Коліно

=0,5


Розрахунок
Підбір відцентрового насоса на задану мережу проводиться у робочій точці насоса, яка відповідає Нmax та заданому робочому витраті рідини. Для визначення робочої точки насоса необхідно будувати характеристику мережі Q – Н(сети).

При подачі рідини з одного резервуара в інший в мережі треба забезпечити необхідним напором самого невигідного споживача (самого віддаленого і вимагає найбільшого напору). Для цього на початку напірного трубопроводу необхідно створити напір:



де НГ – геометрична висота підйому рідини;

Нг = С – А = 172 – 162 = 10 м.

НСВ – вільний напір води (за завданням);

НСВ = 9 м;

- загальні втрати напору в мережі;



Геометрична висота і вільний напір рідини не змінюються зі зміною витрати. Постійне значення суми цих напорів позначимо:



Загальні втрати у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах залежать від витрати рідини Q. Для побудови характеристики Q – Н(сети) задаємося витратами від Q = 0 до Q = Qmax.

1. Q1 = 0 м3/с;

2. Q2 = 0,015 м3/с;

3. Q3 = 0,030 м3/с;

4. Q4 = 0,035 м3/с.

Обчислимо для всіх прийнятих витрат спочатку загальні втрати у всмоктуючому (короткому) трубопроводі по залежності



Втрати напору по довжині всмоктуючого трубопроводу визначаються по формулі Дарсі-Вейсбаха:



При незмінних довжинах і діаметрах труби визначаються середні швидкості  и коеффіцієнт тертя  для прийнятих витрат.

Визначаємо середні швидкості руху води :

1. При Q1 = 0 м3/с;
1 = 0 м/с

2. При Q2 = 0,015 м3/с;


3. При Q3 = 0,030 м3/с;


4. При Q4 = 0,035 м3/с;


Коеффіцієнт тертя  залежить в загальному випадку від числа Рейнольдса і матеріалу труб.

Критерій Рейнольдса для прийнятих витрат і знайдених швидкостей:



де  - кінематичний коефіцієнт в'язкості, що залежить від роду рідини і заданої температури. Для води при t = 20С,  = 0,0101 см2/с.


2. При Q2 = 0,015 м3/с, 2 = 0,85 м/с;


3. При Q3 = 0,030 м3/с, 2 = 1,7 м/с;


4. При Q4 = 0,035 м3/с, 2 = 1,98 м/с;


Для всіх прийнятих витрат отримано турбулентний режим. Встановимо за матеріалом труб і числу Рейнольдса чи будуть вони гідравлічно шорсткі.

Визначаємо товщину ламінарної плівки і зіставляємо із заданою абсолютною шорсткістю (середньою висотою виступів) .

Товщина ламінарної плівки для всіх прийнятих витрат:


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

скачати

© Усі права захищені
написати до нас