ГИДРОГАЗОДИНАМИКА. Контрольная работа по дисциплине Гидрогазодинамика
![]()
|
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (ФГБОУ ВО «АмГУ») Факультет инженерно-физический Кафедра безопасности жизнедеятельности Направление подготовки 20.03.01 – Техносферная безопасность Профиль: Безопасность жизнедеятельности в техносфере контрольная работа по дисциплине «Гидрогазодинамика» номер варианта 63 (указывается две последних цифры зачетки) Выполнил с (подпись, дата) тудент группы ____-УЗБ _________________________ Проверил д (подпись, дата) оцент, канд. физ.-мат. наук _________________________И.В. Верхотурова Благовещенск 2022 Исходные данные: Имеется насосная установка, перекачивающая воду с температурой tиз некоего резервуара на высоту Н. Трубопроводная сеть состоит из трех участков, включенных последовательно (рис. 1).
Таблица 1 Гидравлические и напорные характеристики насоса
Таблица 2 Исходные данные. Вариант 3
Таблица 3 Физические характеристики воды при температуре ![]()
Таблица 4 Значения ΔЭ для различных труб
Решение: номинальный режим работы ц/б насоса По данным таблицы 1 определяем среднее значение расхода ![]() Задаваясь средним значением расхода ![]() ![]() где Q – заданное значение расхода, ![]() ![]() d– диаметр соответствующего участка трубопровода, ![]() ![]() ![]() Откуда средняя скорость на участке равна ![]() ![]() ![]() ![]() Диаметры участков трубопровода были взяты из таблицы 2. Вычисляем значение критерия Рейнольдса на участках 1, 2, 3 и определить режим течения жидкости на участках. Число Рейнольдса определяется по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Во всех случаях имеем развитую турбулентность: ![]() Вычисляем значение коэффициентов гидравлического трения ![]() Значения эквивалентной шероховатости ![]() характеристика труб: асбоцементная новая; среднее значение эквивалентной высоты шероховатостей: ![]() Далее, вычисляем для каждого участка трубопровода безразмерные комплексы ![]() и сравниваем их с рассчитанным числом Рейнольдса: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Имеем зону гидравлически шероховатых труб, для которых выполняется условие ![]() В этой зоне коэффициент гидравлического трения ![]() ![]() Для расчетных участков: ![]() ![]() ![]() Для коэффициентов гидравлического трения на всех трёх участках получили близкие значения: ![]() Далее вычисляем значения характеристики сопротивления ![]() ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Суммарные коэффициенты местного сопротивления ![]() ![]() ![]() ![]() Вычисляем суммарный коэффициент сопротивления сети: ![]() Вычисляем затраты напора в сети, используя формулу: ![]() где ![]() Аналогичным образом повторяем расчет ещё для восьми расходов, полученные результаты заносим в таблицу 5. Таблица 5. Результаты расчёта напорной характеристики сети для девяти точек
По результатам вычислений в одной координатной сетке ![]() ![]() ![]() Напорная характеристика насоса ![]() Характеристика сети и напорная характеристика для номинального режима работы насоса представлена на рис. 2. ![]() Рис. 2. Совместная характеристика сети и напорная характеристика насоса. Используя метод наложения характеристик, определяем фактический рабочий режим центробежного насоса. Для этого по графику рис. 2 определяем точку пересечения характеристик ( ![]() ![]() ![]() ![]() Используя данные таблицы 1, строим график зависимости КПД от расхода ![]() По графику рис. 3 определяем КПД насоса для фактического расхода в ![]() ![]() ![]() ![]() Рис. 3. Зависимость КПД насоса от расхода. На графике показана точка 1, соответствующая номинальному режиму работы насоса. Вычисляем мощность, потребляемую насосом при рабочих параметрах по формуле: ![]() где ![]() ![]() ![]() Вычисляем потери напора во всасывающей линии ![]() ![]() ![]() учитывая, что ![]() кроме того ![]() получаем ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() Вычисляем значение допустимой геометрической высоты всасывания: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Скорость вращения рабочего колеса ![]() ![]() ![]() ![]() Практически совпадает с заданной фактической высотой всасывания ![]() режим работы ц/б насоса при уменьшении скорости вращения рабочего колеса на 20% Используя формулы подобия производим пересчет характеристик насоса при уменьшении скорости вращения рабочего колеса на 20%. Объёмный расход прямо пропорционален числу оборотов центробежного насоса: ![]() Напор пропорционален квадрату числа оборотов центробежного насоса: ![]() Теоретическая мощность насоса пропорциональна кубу числа оборотов насоса: ![]() где ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таким образом, ![]() ![]() ![]() Действительная мощность будет несколько выше теоретической за счёт уменьшения КПД центробежного насоса. Результаты перерасчета расхода и напора насоса при уменьшении числа оборотов на 20% представлены в таблице 6. Таблица 6. |