Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Кинематика и динамика жидкости.Стр 1 из 7Следующая ⇒
Введение Гидравлика, изучающая законы равновесия и движения жидкости и способы приложения этих законов к решению практических задач, является одной из технических наук, составляющих фундамент инженерных знаний. Практическое значение гидравлики возрастает в связи с потребностями современной техники в создании высокопроизводительных средств на основе гидропривода. В настоящее время, очевидно, не найти область техники, в которой не использовались бы законы гидравлики, гидравлические машины, различные гидравлические устройства и гидропневмоприводы. В результате изучения дисциплины «Гидравлические и пневматические системы» инженер должен знать основные законы гидравлики, основы теории гидравлических машин и приводов, используемых в автомобильной технике и автомобильном хозяйстве, знать и понимать различные гидравлические явления, сущность рабочих процессов, происходящих в гидравлических объемных и динамических передачах и приводах, уметь производить разнообразные гидравлические расчеты, правильно выбирать гидромашину, гидропередачу или гидропривод, грамотно задавать их главные рабочие параметры, а также уметь технически грамотно организовать эксплуатацию автомобильной техники и автомобильного хозяйства. При организации использования, обслуживания и ремонта автомобилей в автомобильном хозяйстве широко используются различные гидравлические системы и устройства, которые необходимо знать и уметь грамотно эксплуатировать. Контрольное задание должно быть выполнено каждым студентом с целью помочь выработать навыки применения теоретических знаний для решения конкретных технических задач, а также научит студентов самостоятельно производить расчет элементов насосной установки и гидравлической системы трубопроводов. Учебно-методическое пособие содержит: общие сведения о кинематике и динамике жидкости; особенности расчета простых и сложных трубопроводов; особенности расчета насосных установок; выписка из каталогов центробежных насосов различных типов с их характеристиками; технические задания для расчета, методика расчета гидравлической системы и контрольный вариант расчета одного из предлагаемых заданий с использованием традиционных методов, а также с использованием математического пакета Math Cad 2007;
перечень вопросов для защиты контрольного задания; список используемой литературы.
Общие данные к расчету 1. Система предназначена для подачи воды к пункту мойки машин (в точке 6). 2. В системе имеется постоянный отбор воды в точке 5. 3. Основные данные брать из таблицы 3 в соответствии с личным шифром задания. Выбор и определение промежуточных данных производить по рекомендациям, изложенным в данном пособии.
Таблица 3
Условные обозначения в таблице означают: Z3.6- высота расположения трубопроводов 3 - 6в м Q5 и Q6 -расход воды в точках 5 и 6в л/с l0-2 , l2-3, l3-6 - длина трубопроводов 0-2, 2-3, 3-6 в м d0-3 - диаметр трубопроводов на участке 0-3 в мм d3-6 - диаметр трубопроводов на участке 3-6 в мм Р6 - давление воды перед выходом в точке 6 в бар (абс) ∆- шероховатость труб в мм t - температура воды в ºС
Определение данных к расчету Данные к расчету помешены в таблице 3. Выбор данных к расчету производится в соответствии с личным шифром задания. Порядковый номер цифры шифра соответствует номеру вертикальной колонки. Цифра шифра соответствует номеру строки. Пример определения данных к расчету по заданному шифру 2,1, 1,2. 1,3,3,4,3,2,4. Это соответствует следующим данным: t = 20°C, Z3-6=3м, Q5=1л/с, Q6 = 4 л/с, l0-2 = 10 м, 12-3 = 20 м, l3-6 = 40 м, d0-3 = 80 мм, d3-6 = 70 мм, Р6 = 3,6 бар, ∆=1 мм.
Примерный расчет и методические указания к его выполнению Выполнить расчет элементов насосной установки и трубопроводов парковой сети. Основные данные взять в соответствии с шифром: 2, 1, 1, 2, 1, 3,3, 4, 3, 2, 4. (Данные: смотри пример). Определение расходов воды по участкам Участок 0-3:
Участок 3-6: Одинаковым диаметром труб
Определение потерь напора Определение потерь напора на участке 0-3 h0-3 = hтр0-3 + hм0-3 Длина труб на участке 0-3 10-3= l0-2 + l2-3 = 10+20 = 30 м. Потери напора на трение по длине определяем по формуле: , где λ - коэффициент трения (определен по графику рисунок 1) l-длина трубы, м; d - диаметр трубы, м; υ - средняя скорость движения жидкости в трубе, м/с. Местные потери на участке 0-3 складываются из местных потерь при проходе через приемную сетку и обратный клапан, поворот на 90° и задвижку в открытом положении. . Коэффициент местных потерь для клапана с сеткой определяем в зависимости от диаметра трубопровода.
Таблица 5
Принимаем ξ= 8,5. Коэффициент местных потерь на поворот 90° принимаем по таблице 5 в зависимости от отношения диаметра трубы к радиусу поворота по осевой линии. Рисунок 11 Таблица 6
Принимаем d/R = 1, следовательно ξ = 0,29. Коэффициент местных потерь при проходе через вентиль с прямым шпинделем в открытом положении ξ = 3…5,5.
Принимаем ξв=4. Местные потери на участке 0-3 складываются из местных потерь участков Общие потери напора на участке 0-3 складываются из потерь на трение подлине трубы и на местные потери напора Определение потерь напора на участке 3-6. Потери напора на трение по длине Местные потери складываются из потерь в тройнике (точка 3): потерь на внезапное сужение в переходе из трубы диаметром 80 мм в трубу диаметром 70 мм и потерь на поворот 90° (точка 4). Коэффициент местных потерь при проходе через тройник с поворотом на 90° равен 1,5. ξ = 1,5 Рисунок 12 Коэффициент местного сопротивления на внезапное сужение трубопровода определяем по таблице как функцию отношения площадей сечения Рисунок 13
ξсуж = 1,5 Коэффициент потерь в местном сопротивлении на поворот 90° определяем аналогично, как на участке 0-3, в зависимости от d/R Принимаем d/R =1, ξ = 0,29. Потери напора в местных сопротивлениях на участке 3-6: Общие потери напора на участке 3-6 складываются из потерь напора на трение и местные потери Общие потери напора на участке 0-6 складываются из всех шпон потерь напора на этом участке Москва 1987 1. Нацентробежные консольные насосы общего назначения типов К и КМ для воды (таблица 9, рисунок 15). Насосы горизонтальные одноступенчатые консольные с односторонним вводом жидкости к рабочему колесу. Температура воды не более 85 °С, содержание твердых включений до 0,2 мм, концентрация до 0,1%. Проточная часть изготовляется из серого чугуна. Насосы изготавливаются с подачей от 1.4 до 100 л/с с напором от 10 до 90 м Обозначение: К - консольные, далее цифра - подача в м3 час, следующая цифра - напор в м 2. На центробежные, многоступенчатые секционные, горизонтальные типа МС (таблица 10, рисунок 16) для откачки нейтральных шахтных вод при температуре до плюс 60 ºС. Насосы могут быть использованы и в других областях для подачи воды и других чистых жидкостей. 3. На многоступенчатые секционные насосы, типа ЦНС (таблица 11).
Таблица 9 Техническая характеристика насосов К и КМ
Таблица 10
Таблица 11 Многоступенчатые секционные насосы (ГОСТ 10407-70) типа ЦНС (выписка)
Рисунок 15 Характеристики насоса К 20/30, КМ 20/30, (2К6, 2КМ6) Рисунок 16 Характеристики насоса МС-30х4, МС-30х3, МС-30х2
Контрольные вопросы 1. Основное уравнение гидростатики. 2. Следствия закона гидростатического давления. 2.1 О поверхностях равного давления. 2.2 О передаче поверхностного давления в жидкости. 2.3 О сообщающихся сосудах. 2.4 О гидростатическом парадоксе. 3. Что называется гидростатическим давлением? В каких единицах оно измеряется? Что называется абсолютным давлением, манометрическим давлением, вакуумом? 4. Виды движения жидкости. Параметры потока жидкости. 5. Уравнение постоянства расхода (неразрывности потока). 6. Уравнение Бернулли и гидравлические потери. 7. Уравнения для расчета потерь напора по длине трубы и местных потерь напора. 8. Особенности гидравлического расчета трубопроводов. 9. Основные параметры гидравлических машин: расход, напор, мощность, КПД. 10. Понятие, свойства кавитации. Кавитация в лопастных насосах. 11. Вакуумметрическая и геометрическая высота всасывания.
Приложение Одинаковым диаметром труб Вычисляется по формуле Участок 0-3
Участок 3-6
Определение потерь напора Участок 0-3 длина труб на участке 0-3 L03 = 30 м потери напора на трение по длине , где λ-коэффициент трения L- длина трубопровода, м, D- диаметр трубы, м, V- средняя скорость движения жидкости в трубе, м/с. местные потери на участке 0-3 складываются из местных потерь при прохождении через приемную сетку и обратный клапан, поворот на 90°, задвижку в открытом положении . Коэффициент местных потерь для клапана с сеткой определяем в зависимости от диаметра трубопровода
ξkl=f(D) d=75 мм
Таблица ξkl(d)=8.5 ξkl:=ξkl(d) Коэффициент местных потерь на поворот 90° принимаем по таблице в зависимости от отношения диаметра трубы к радиусу поворота по осевой линии. R:=90º dr:=d/R dr = 0.833 Таблица
ξ(dr)=0.21 ξ:=ξ(dr) Коэффициент местных потерь при проходе через вентиль с прямым шпинделем в открытом положении ξ v:=3…5.5 принимаем ξ v:=4 Местые потери на участке 0 - 3 складываются из местных потерь участков
Общие потери напора на участке 0 - 3 складываются из потерь на трение по длине трубы и на местные потери напора
Участок 3-6 Потери напора на трение по длине
Местные потери складываются из потерь в тройнике потерь на внезапное сужение в переходе из трубы, диаметром 80мм в трубу диаметром 70мм и потерь на поворот 90°. Коэффициент местных потерь при переходе через тройник с поворотом на 90°. ξtr:=1.5 Коэффициент местного сопротивления на внезапное сужение трубопровода определяем по таблице как функцию отношения площадей сечения. ξсуж=f(S2/S1) ξS:=(D36/D03)2 ξS=0.766 Таблица
ξsyg(ξS)=0.34 ξsyg:= ξsyg(ξS) Коэффициент потерь в местном сопротивлении на поворот 90° определяем аналогично, как на участке 0-3 в зависимости от d/R принимаем d/R=1 ξ: = 0.29 потери напора в местных сопротивлениях на участке 3-6
Общие потери напора на участке 3-6 складываются из потерь напора на трение и местные потери.
Общие потери напора на участке 0-6 складываются из всех видов потерь напора на этом участке.
Определение эффективного напора насоса Эффективный напор, развиваемый насосом, расходуется 1 На преодоление геометрической высоты подъема жидкости Z46-Z0=3 м. 2 На преодоление разности давлений в начале и конце трубопроводов 3 На компенсацию всех видов гидравлических потерь в трубопроводах Hpot=2.684 м 4. На создание разности скоростных напоров на выходе и входе в систему Поскольку уровень в водоеме не изменяется, скорость жидкости V0=0. Коэффициент неравномерности скоростей принимаем Эффективный напор насоса He=29.11 м Побор насоса (таблицы 9,10,11; рисунок 15,16). По каталогу "Центробежные колесные насосы типов К и КМ для воды" 1987 года выбираем насос, обеспечивающий напор 30 метров для подачи 5,5 л/с.
Насосы типа К 20/30 (2К6) имеют подачу воды 20 м3/ч. Насос горизонтальный, одноступенчатый с односторонним вводом жидкости Допускаемая температура воды не более 85 °С. Детали проточной части изготовлены из чугуна. По графику характеристики насоса (рисунок 15) устанавливаем, что при производительности 5 л/с насос с диаметром рабочего колеса 162 мм может развивать напор 32 м, обеспечивая при этом близкое к максимальному значение КПД-60%. Частота вращения колеса насоса 2900 об/мин. Введение Гидравлика, изучающая законы равновесия и движения жидкости и способы приложения этих законов к решению практических задач, является одной из технических наук, составляющих фундамент инженерных знаний. Практическое значение гидравлики возрастает в связи с потребностями современной техники в создании высокопроизводительных средств на основе гидропривода. В настоящее время, очевидно, не найти область техники, в которой не использовались бы законы гидравлики, гидравлические машины, различные гидравлические устройства и гидропневмоприводы. В результате изучения дисциплины «Гидравлические и пневматические системы» инженер должен знать основные законы гидравлики, основы теории гидравлических машин и приводов, используемых в автомобильной технике и автомобильном хозяйстве, знать и понимать различные гидравлические явления, сущность рабочих процессов, происходящих в гидравлических объемных и динамических передачах и приводах, уметь производить разнообразные гидравлические расчеты, правильно выбирать гидромашину, гидропередачу или гидропривод, грамотно задавать их главные рабочие параметры, а также уметь технически грамотно организовать эксплуатацию автомобильной техники и автомобильного хозяйства. При организации использования, обслуживания и ремонта автомобилей в автомобильном хозяйстве широко используются различные гидравлические системы и устройства, которые необходимо знать и уметь грамотно эксплуатировать. Контрольное задание должно быть выполнено каждым студентом с целью помочь выработать навыки применения теоретических знаний для решения конкретных технических задач, а также научит студентов самостоятельно производить расчет элементов насосной установки и гидравлической системы трубопроводов. Учебно-методическое пособие содержит: общие сведения о кинематике и динамике жидкости; особенности расчета простых и сложных трубопроводов; особенности расчета насосных установок; выписка из каталогов центробежных насосов различных типов с их характеристиками; технические задания для расчета, методика расчета гидравлической системы и контрольный вариант расчета одного из предлагаемых заданий с использованием традиционных методов, а также с использованием математического пакета Math Cad 2007; перечень вопросов для защиты контрольного задания; список используемой литературы.
Кинематика и динамика жидкости. Основным уравнением гидродинамики, применяемым в гидравлических расчетах потока реальной жидкости при установившемся движении, является уравнение Бернулли , (1) где z - геометрический напор - возвышение центра тяжести живого сечения над произвольно выбранной горизонтальной плоскостью сравнения (в энергетическом отношении - это удельная, отнесенная к единице веса жидкости энергия положения); р/ρg - пьезометрический напор, т.е. превышение уровня жидкости в пьезометре над точкой, аппликата которой h (удельная энергия давления); (z + p/ρg) - превышение уровня жидкости в пьезометре над плоскостью сравнения (удельная потенциальная энергия); αv2/2g - скоростной напор (удельная кинетическая энергия); α - коэффициент неравномерности распределения скоростей по сечению потока (коэффициент Кориолиса) для ламинарного и турбулентного режимов движения; z + p/ρg + αv2/2g - полная удельная механическая энергия; 𝛴hn1-2 - количество удельной механической энергии, которую жидкость теряет при преодолении гидравлических сопротивлений на пути между сечениями 1 и 2. Эта часть механической энергии в результате работы сил трения переходит в тепловую энергию и рассеивается в пространстве. Эти потери механической энергии называются гидравлическими потерями. Они состоят из местных гидравлических потерь hм и гидравлических потерь по длине трубопровода hтр (hд). Физический смысл уравнения Бернулли: при установившемся движении жидкости сумма трех удельных -энергий остается неизменной вдоль потока и равной общему запасу удельной -энергии. Уравнение Бернулли можно выразить и в следующем виде, где все члены представляют собой энергию, отнесенную к единице объема: , (2) При решении практических задач для установившегося движения несжимаемой жидкости вместе с уравнением Бернулли применяется и уравнение постоянства расхода, т.е. равенства расхода во всех сечениях установившегося потока ; (3) (v1/v2=S2/S1) где v - средняя скорость в живом сечении потока; S - площадь живого сечения. При решении практических задач целесообразно руководствоватьсяследующим: уравнения Бернулли (1), (2), а также уравнение постоянства расхода (3) применяются лишь для установившегося движения вязкой несжимаемой жидкости. Движение жидкости между расчетными сечениями должно быть параллельно - структурным или плавно изменяющимся; уравнение Бернулли составляется для двух живых сечений нормальных к направлению скорости. Эти сечения должны располагаться на прямолинейных участках потока; одно из расчетных сечений необходимо брать там, где требуется определить давление р, геометрический напор z или скорость v, второе, где z, р и v известны; нумеровать расчетные сечения следует так, чтобы жидкость двигалась от 1 ко 2 сечению. В противном случае меняется знак потерь напора 𝛴hn1-2 ; плоскость сравнения должна быть горизонтальной. Высота положения центра тяжести живого сечения z выше плоскости сравнения считается положительной, а ниже - отрицательной; последний член уравнения учитывает все потери напора между расчетными сечениями - как местные, так и потери на трение; если в уравнении Бернулли имеется ряд неизвестных скоростей, то к нему дополнительно дописывается столько уравнений постоянства расхода, сколько есть неизвестных скоростей. После этого все скорости выражаются через одну скорость, которая уже рассчитывается по написанному уравнению Бернулли.
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-10; просмотров: 177; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.221.159.188 (0.14 с.) |