3 лаба Юры. Лабораторная работа 3 Экспериментальное определение гидравлических сопротивлений системы Студент группы Б311926. 03. 02кораб
 Скачать 98.43 Kb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Дальневосточный федеральный университет» (ДВФУ)
Лабораторная работа №3 «Экспериментальное определение гидравлических сопротивлений системы» Студент группы Б3119-26.03.02кораб Семенченко Юрий Подпись студента ______________ Руководитель: Куренский Алексей Владимирович Оценка ______________ Подпись ______________ Дата ______________ г. Владивосток 2021 Цель работы – для конкретной реальной системы машинного зала лаборатории ДВС (или судна) снять рабочий эскиз со всеми размерами и с увязкой соответствующих механизмов и оборудования, оценить местные гидравлические сопротивления элементов системы, провести соответствующий эксперимент по оценке сопротивления системы, сделать гидравлический расчет, сравнить результаты и дать заключение. Краткая теория: Магистраль – главная линия трубопровода, разделяющая или собирающая перемещаемую рабочую среду. Ответвление – линия трубопровода, по которой перемещается рабочая среда подводится к потребителю или отводится от него, при нескольких потребителях ответвление называется групповым. При проектировании судовых систем СЭУ, необходимо решать прямую и обратную задачи. Прямая задача состоит в определении расхода жидкости по потребителям при заданных характеристиках насоса (напор, производительность) и характеристиках системы (длина участков трубопроводов, тип и количество арматуры и фасонных частей). Обратная задача состоит в нахождении геометрических параметров элементов трубопровода и характеристик насоса при заданных расходах жидкости по потребителям. Порядок решения обратной задачи: Заданным является расход по ответвлениям и потребителям, схема расположения трубопровода и арматуры. Требуется определить диаметр трубопроводов и характеристику насоса, обеспечивающие заданные расходы по потребителям. 1.2. Расчёт ведется в следующей последовательности. 1.2.1. Вычерчивается расчётная схема трубопровода с обозначением арматуры, фасонных и прямолинейных элементов и потребителей. Если системой трубопровода предусматриваются различные схемы циркуляции жидкости, то надо вычертить и рассчитать каждую схему. 1.2.2. Разбивается трубопровод на схеме на основную магистраль и ответвления. За основную магистраль принимается такое последовательное расположение элементов трубопровода от конца его до насоса, которое, по предварительной оценке имеет наибольшее сопротивление. 1.2.3. Намечаются на схеме узловые точки и обозначают их римскими цифрами от конца трубопровода к насосу. Узловой точкой трубопровода называют точку, имеющую две или более расходящихся или сходящихся потока жидкости, а также точку, в которой заканчивается основная магистраль или ответвление. Группой сопротивления - часть магистрали, расположенная между двумя ближайшими узловыми точками. Узловая точка на конце основной магистрали обозначается римской цифрой I, вторая — II ит. д. до насоса. Первая группа сопротивлений основной магистрали располагается между цифрами I- II, вторая между Ⅱ – III и так далее. Ответвление может состоять из одной линии трубопровода или иметь дополнительные ответвления. Нумерация в таких случаях выполняется аналогично, как и при разбивки трубопровода на основную магистраль и ответвления. После нумерации основного ответвления нумеруют дополнительные ответвления. В случае, когда между двумя соседними узловыми точками трубопровод имеет параллельные линии, в обозначении основной магистрали следует вводить буквенный индекс. 1.2.4. Разбивается каждая группа сопротивлений на участки сопротивлений. Участком сопротивлений называется последовательное соединение трубопровода, в которых скорость воды и расход остаются постоянным. Границы каждого участка обозначаются арабскими цифрами, которые проставляются от конца участка к насосу. 1.2.5. Указываются на схеме для каждого участка на выносных линиях требуемый расход (Q, м3/ч), скорость воды (υ, м/с), длины прямых участков трубопровода (l, м) и расчетных диаметр трубопровода (D, мм) по образцу:  1.2.6. Заготавливаются расчетные бланки: основной и вспомогательный. 1.2.7. Вносятся величины коэффициентов местных сопротивлений во вспомогательный расчетный бланк по каждому участку. 2. Порядок решения прямой задачи: 2.1 Заданными являются характеристики насоса (производительность, напор) и трубопровод с ответвлениями (диаметр, длина труб, типы и количество арматуры и фасонных частей). Требуется определить расходы по ответвлениям. 2.2 Вычерчивается расчетная схема трубопровода с обозначением арматуры, фасонных и прямолинейных элементов и потребителей. Если система трубопровода предусматривается различные схемы циркуляции жидкости, то надо вычертить и рассчитать каждую схему. 2.3 Разбивается трубопровод на схеме на основную магистраль и ответвления далее производят нумерации узловых точек и участков так же, как при решении обратной задачи. 2.4 Расчётные бланки (основной и вспомогательный) аналогичны принятым при решении обратной задачи. Гидравлический расчёт приводится в предложении, что общие потери давления в гидравлической системе (топлива, масла или воды) равны сумме потерь давления, Па. Полная потеря давления в трубопроводе: Р=Рт+Рм±Рг Рт – на трение в прямолинейных участках трубопровода (для синек систем неопределимо); Рм – в местных сопротивления (арматуре, фасонных элементах); Рг – на подъём жидкости (топлива или масла), то есть геометрическая высота, подпор в цистерне. В том случае если среда в системе движется, преодолевая гидростатический напор, тогда необходимо поставить знак «+», а если среда движется под действием гидростатического напора – самотёком, тогда знак «-»; При определении перепадов в системах на судне, ведётся расчёт относительно уровня воды (ватерлиния). Если расположение отливного отверстия выше уровня воды полная потеря давления в системе будет равна: Р=Рт+Рм+Рв Рв – подъём воды выше ватерлинии; За расчётную ватерлинию принимается величина, соответствующая минимальной осадке. При расположении отливного отверстия ниже ватерлинии полная потеря давления в системе равна: Р=Рт+Рм+Рот Рот – в отливном водяном патрубке вследствие сжатия вытекающей струи набегающим потоком, например забортной воды; Рф.о – в элементах систем (фильтры грубой очистки, подогреватели, холодильники. Выбрать из материала лекций общее сопротивление всей соответствующей системы Рсис = (100…550) 103 Па – для топлива, масла или воды (уточнить самостоятельно). Определение величин сопротивлений Рт, Рм, Рг, Рв, Рот производится по (4) …(8) [7. С. 4…5]. При этом коэффициенты местных сопротивлений для арматуры и фасонных частей приведены в приложении. Далее необходимо вычертить рабочий чертёж заданный этой лабораторной работе из лабораторной работы №1 Система газовыхлопа. Затем разбить рассчитываемую магистраль на участки сопротивления, чтобы рассчитать полное гидравлическое сопротивление системы. Гидравлическое сопротивление системы складывается из местных сопротивлений, сопротивлении на трении, давление столба жидкости (используем основной расчетный бланк).  Рисунок 1 – Расчётная схема На данной схеме (рис.1) изображена расчётная схема.Произвели разбивку трубопроводов на отдельные участки, в пределах которых величины расходов рабочих сред и внутренние диаметры труб постоянные. Указали узловые точки магистрали, а также около каждого участка на выносной полочке расход и скорость среды (в числители), длину участка и внутренний диаметр трубопровода (в знаменатели). Разбиваем на участки где скорость, расход постоянны; Указываем узловые точки – ставим в начале и после каждого участка (там где имеются ответвления, разветвления и где меняется диаметр трубопровода); Магистраль – главная линия трубопровода, разделяющая или собирающая перемещаемую среду. Ответвление – линия трубопровода, по которой перемещается рабочая среда, подводится к потребителю или отводится от него. Фасонные части – изделия, предназначенные для разветвления или изменения направления движущейся рабочей среды по трубопроводу (колено, угольник) Принцип расчета системы газовыхлопа. Расчёт трубопроводов системы отработавших газов, от главных двигателей и дизель генераторов, состоит в общем случае в определении: -внутреннего диаметра трубопроводов (трубы)  ;-падения давления в трубопроводе  ;Расчет основных параметров трубопровода. Для последующего гидравлического расчета газовыхлопных трубопроводов двигателей, определим внутренний диаметр газовыхлопа двигателя. Для начала определим объемный секундный расход выпускных газов: Двигатель S60МС-С выбран из каталога.  где: az-суммарный коэффициент избытка воздуха; L0-количество воздуха для сгорания 1 кг топлива; Rr-газовая постоянная выпускных газов; Тr-температура выпускных газов за турбокомпрессором; Pr-давление выпускных газов в коллекторе; gе-удельный расход топлива; Nе-номинальная мощность двигателя.  Определим сечение газовыпускной системы двигателя  где  - скорость среды, м/с; - расход выпускных газов,  Определим внутренний диаметр газовыпускного коллектора двигателя:  Подставляем известные значения  Примем ближайший диаметр по стандартному ряду из ГОСТ 8032-84  Длины участков трубопроводов примем равными как длины участков на судне прототипе. 4.1 Перерасчёт скорости с учётом принятого диаметра [РД5.4257-88 Расчёт системы газоотвода ДВС.стр.7] гд= = =49,17 м/сОпределение падения давления в трубопроводе Найдём полные потери давления  в разветвлённом трубопроводе. Они складываются из потерь на трение от шероховатости внутренней поверхности трубы  и потерь в местных сопротивлениях трубопровода  (арматура, путевые соединения и фасонные части, утилизационный котел, глушители, пламегаситель) на отдельных участках [РД 5.76.038-84 стр.3-5]: , где:  - количество отдельных участков (простых трубопроводов) в разветвлённом трубопроводе системы.Находим данные параметры для всех участков, так как диаметр труб, усреднённая высота шероховатости, скорость движения среды, а также кинематический коэффициент вязкости равны на всех участках [РД 5.76.038-84]: Re=  где: – скорость среды ,м/с;d – диаметр трубопровода, м; ν – коэффициент кинематической вязкости. Reгд=  = 36343043Далее находим коэффициент трения для всех участков труб [РД 5.76.038-84 стр.125] Относительная шероховатость внутренних стенок труб  εгд=  =0,070где:  - усреднённой высоте выступов шероховатости, мм (для стальных оцинкованных труб); ,λгд=  =0,056Потери местные на сопротивление воздуха выхода из трубы  = = =205ПаНайдём потери на трение, Па:  где:  -коэффициент трения;l-длина участка, м;  - плотность среды, кг/м3; -скорость среды.   Найдём потери давления на местные сопротивления, Па:     Потери давления на гидростатический подъём Рг=ρ·g·h Рг(1-2)=0.7·9.81·10=68.67 Па Рг(2-3)=0.7·9.81·5=34,33 Па Рг(3-4)=0.7·9.81·3=20,60 Па Суммарные потери давления на участке, Па  =Рт+Рм±Рг =558+2877+68,67= 3503Па =279+508+34,33=822 Па =167+2488+20,61=2676 Па =7001 ПаОсновной расчетный бланк
Вспомогательный расчетный бланк Таблица 2
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
±Рг
клапанов, аппаратов, переходников.
