«ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЁТ РАЗВЕТВЛЁННОГО ТРУБОПРОВОДА». Верхотурова И.В. Методические указания по выполнению задач рекон. Методические указания по выполнению задач реконструктивного уровня по дисциплине гидрогазодинамика
 Скачать 0.75 Mb.
|
|
вх дозв d d tg , (31) где α – угол сужающейся части сопла. Длина расширяющейся (сверхзвуковой) части сопла определяется по формуле 2 2 вых свер d d tg , (32) где β – угол расширяющейся части сопла. Общая длина сопла дозв свер (33) 2. Указания по выполнению задачи В данной задаче необходимо провести газодинамический расчёт сопла Лаваля (рисунок 11), обеспечивающего на расчётном режиме заданный расход газа. Для этого нужно провести расчёт параметров газа во входном, в критическом, в выходном ив дополнительных сечениях (1,2,3,4), определить профиль сопла и обобщить полученные результаты. В качестве исходных данных заданы входные параметры газа (массовый расход, полное давление, температура торможения, входная скорость, углы 50 раствора дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла Лаваля, давление на срезе сопла и тип газа. Рис. 11. Сопло Лаваля Для решения задачи необходимо выполнение следующих действий. 1. Провести расчёт параметров газа в критическом сечении. 1.1 Рассчитать по формуле (2) универсальную газовую постоянную R для газа (согласно варианта. Значения основных физических параметров различных газов (молярная масса, показатель адиабаты) представлены в таблице физических характеристик газов (см. Приложение 5). 1.2 Из уравнения Менделеева - Клайперона (1) найти плотность газа при полной остановке ρ 0 1.3 Определить скорость звука в покоящемся газе а по формуле (7) и скорость звука в критическом сечении а по формуле (11). 1.4 Задаваясь условием, что в критическом сечении число Маха Ми коэффициент скорости 1 , находим скорость газового потока в критическом сечении υ*. 1.5 Используя формулы (8) – (13) найти в критическом сечении температуру газа, давление газа, плотность газа, площадь критического сечения, диаметр критического сечения. 2. Провести расчёт параметров газа во входном сечении. 51 2.1 По формуле (14) найти коэффициент скорости во входном сечении λ вх 2.2. Используя формулы (15) – (21) найти во входном сечении температуру газа, давление газа, плотность газа, скорость звука, число Маха, площадь входного сечения, диаметр входного сечения. 3. Провести расчёт параметров газа в выходном сечении. 3.1 Задаваясь условием, что давление газа в выходном сечении p вых равно давлению на срезе сопла p вых =p среза, провести расчёт коэффициента скорости в выходном сечении вых по формуле (22). 3.2 Используя формулы (23) – (30) найти в выходном сечении температуру газа, давление газа, плотность газа, скорость звука, число Маха, площадь выходного сечения, диаметр выходного сечения. 4. Определить геометрический профиль сопла. 4.1. Используя формулы (31) – (33) рассчитать длины дозвуковой и сверхзвуковой частей сопла и его общую длину. 4.2 На миллиметровой бумаге изобразить геометрический профиль сопла (см. рисунок 11). 5. Провести расчёт дополнительных сечений (1, 2, 3, 4). Дополнительные сечения 1 и 2 выбрать между входными критическим сечением, а дополнительные сечения 3 и 4 выбрать между критическими выходным сечением (см. рисунок 11). 5.1 Задаваясь следующим условием для скорости газа в сечениях 1 и 2 υ вх <υ 1 < υ 2 <υ* провести расчет основных параметров газа и канала в дополнительных сечениях аналогично расчетам, представленным в пунктах 1, 2 или 3. 5.2 Определить расстояния между сечениями 1 и 2 и критическим сечением Задаваясь следующим условием для скорости газа в сечениях 3 и 4 υ* <υ 3 < υ 4 <υ вых провести расчет основных параметров газа и канала в дополнительных сечениях аналогично расчетам, представленным в пунктах 1, 2 или 3. 5.4 Определить расстояния между сечениями 3 и 4 и критическим сечением. Выполнить построение графиков, иллюстрирующих изменение основных параметров потока υ, a, p, T, ρ, Мвдоль длины сопла Лаваля. Построение графика выполнить на миллиметровой бумаге. 7. Проанализировать полученные результаты и сформулировать выводы. 53 ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Таблица коэффициентов местного сопротивления (КМС) Наименование местного сопротивления коэффициент местного сопротивления Внезапное расширение потока Плавное расширение (диффузор) 2 2 1 1 1 k 1 n n 8sin 2 , 2 Внезапное сужение Плавное сужение (конфузор) 2 2 1 1 1 k 0.5 1 n n 8sin 2 , 2 Диафрагма в трубе постоянного сечения Колено без закруглений 54 Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 1 Наименование местного сопротивления коэффициент местного сопротивления Закругленное колено, отвод Задвижка Вентиль обыкновенный Вентиль прямоточный Сетчатые фильтры а) на входных отверстиях труб б) сетка с квадратными ячейками 55 ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Таблица значений эквивалентной шероховатости стенок трубопровода Э для различных труб Вид трубы Состояние трубы Значение Эмм интервал среднее Тянутая из стекла и цветных металлов Новая, технически гладкая 0,001-0,01 0,005 Бесшовная сталь Новая и чистая, тщательно уложенная После нескольких лет эксплуатации 0,15-0,3 0,2 Стальная сварная Новая и чистая 0,03-0,10 0,05 С незначительной коррозией после очистки 0,10-0,20 0,15 Умеренно заржавленная 0,3-0,7 0,5 Старая заржавленная 0,80-1,5 1.0 Сильно заржавленная или с большими отложениями 2,0-4,0 3,0 Клепаная стальная Клепаная вдоль и поперек по одному ряду заклепок хорошее состояние поверхности 0,3-0,4 - С двойной продольной клепкой и простой поперечной клепкой неко- ординированная 0,6-0,7 0,65 С четырьмя-шестью продольными рядами клепки длительное время находившаяся в эксплуатации 2,0 - Оцинкованная стальная Новая и чистая 0,10-0,20 0,15 После нескольких лет эксплуатации 0,40-0,70 0,50 Чугунная Асфальтированная 0,12-0,30 0,18 Новая 0,20-0,50 0,30 Бывшая в употреблении 0,5-1,5 1,0 Очень старая до 3,0 - Деревянная Из деревянных клепок, тщательно оструганных 0,10-0,30 0,15 . Из обычных деревянных клепок 0,30-1,0 0,50 Из необструганных досок 1,0-2,5 2,0 Асбоцементная Новая 0,05-0,10 0,085 Бывшая в эксплуатации 0,60 - Бетонная При хорошей поверхности с затиркой 0,3-0,80 0,50 При среднем качестве работ 2,5 - С грубой (шероховатой) поверхностью- Рукава и шланги резиновые ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Таблица насосов № п/п Марка насоса Подача, Q Полный напор, Нм Допустимая ваку- умметрическая высота всасывания в м3/час в л/сек 1 1 ½ К и Е ½ КМ 6 11 14 1,6 3,0 3,9 20,3 17,4 14 6,6 6,7 6,0 2 1 ½ Ка 5 9,5 13,5 1,4 2,6 2,8 16 14,2 11,2 6,5 6,9 6,1 3 1 ½ К-6б 4,5 9 13 1,3 2,5 3,6 12,8 11,4 8,8 6,4 7,0 6,3 4 Ка и 2КМ-6а 10 20 30 2,8 5,5 8,3 28,5 25,2 20 8,7 7,2 5,7 5 2К-6б и 2КМ-6б 10 20 25 2,8 5,5 6,9 22,0 18,8 16,4 8,7 7,2 6,6 6 К и У2КМ-9 11 20 22 3 5,5 6,1 21 18,5 17,5 8 6,8 6,4 7 Ка 10 17 21 2,8 4,7 5,8 16,8 15 13,2 8,1 7,3 6,6 8 2К-9б 10 15 20 2,8 4,2 5,5 13 12 10,3 8,1 7,6 6,8 9 К и КМ 30 45 60 70 8,3 12,5 16,7 19,5 62 57, 50 44,5 7,7 6,7 5,6 4,7 10 Ка и 3КМ-6а 30 40 50 65 8,3 11,1 13,9 18 45 41,5 37,5 30,0 7,5 7,1 6,4 5,3 11 К 30 45 54 8,3 12,5 15 34,8 31 27 7 6 2,9 12 Ка 25 35 45 7 9,7 12,5 24,2 22,5 19,5 7 6,9 6,0 13 К и КМ 65 90 115 135 18 25 32 37,5 98 91 81 72,5 7,1 6,2 5,1 4 57 Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 3 № п/п Марка насоса Подача, Q Полный напор, Нм Допустимая ваку- умметрическая высота всасывания в м3/час в л/сек 14 Ка и 4КМ-6а 65 85 105 125 18,0 23,6 29,2 34,7 82,0 76,0 69,5 61,6 7,1 6,4 5,5 4,6 15 К и КМ 70 90 109 120 19,4 25 30,4 33,4 59 54,9 47,8 43 5,3 5 4 3,8 16 Ка и 4КМ-8а 70 90 109 19,4 25 30,4 48 43 36,8 5,3 5 4 17 К и КМ 65 90 120 18 25 33,3 37,7 34,6 28 6,7 5,8 3,3 18 Ка и 4КМ-12а 60 85 110 16,7 23,6 23,3 31,6 28,6 23,3 6,9 6 4,5 19 К 60 80 100 16,7 22,2 27,8 25,7 22,8 18,9 5,4 5,3 4,2 20 Ка 50 70 90 13,9 19,5 25,0 20,7 18,2 14,3 5,4 5,3 5,2 21 К и КМ 110 140 170 190 30,6 38,8 47,2 52,8 36,5 35,9 32,5 31 6,6 6,3 5,9 5,4 22 Ка и 6ЛЬ-8а 110 140 170 180 30,6 38,8 47,2 50 30,5 28,6 25,8 25 6,6 6,3 5,9 5,8 23 6Л-8б и 6КМ-8б 110 140 180 30,6 38,8 50 24,4 22 18 6,6 6,3 5,9 24 К и КМ 110 160 200 30,6 44,5 55,6 22,7 20,1 17,1 8,5 7,9 7 25 Ка и 6КМ-12а 95 150 180 26,4 41,7 50 17,8 15 12,6 8,6 8 7,6 26 К и КМ 220 280 340 61,1 77,8 94,5 32 29,4 25,4 6,5 5,6 4,7 58 Продолжение ПРИЛОЖЕНИЯ 3 № п/п Марка насоса Подача, Q Полный напор, Нм Допустимая ваку- умметрическая высота всасывания в м3/час в л/сек 27 Ка и 8КМ-12а 200 250 290 55,6 69,5 80,5 26 24 21,8 6,7 6,1 5,5 28 К и КМ 220 285 360 61 79,1 100 20,7 18,9 15 6,2 5,5 5 29 Ка и 8КМ-18а 200 260 320 55,5 72,2 89 17,5 15,7 12,7 6,5 5,7 5,2 59 ПРИЛОЖЕНИЕ 4 Расходные характеристики для труб различных диаметров Диаметр условного прохода, мм Значения расходной характеристики Км с, для труб новых стальных при υ = 1, мс неновых стальных при υ ≥ 1,2, мс железобетонных, неновых чугунных при υ ≥ 1,2, мс асбестоцементных при υ = 1, мс пластмасовых при υ = 1, мс 50 0,0206 0,01645 0,0093 0,0121 0,01285 60 0,0259 0,0209 - - 0,0203 75 0,0404 0,0328 - - - 80 0,0570 0,0469 0,0324 0,0346 0,0328 100 0,0912 0,0760 0,0565 0,0730 0,0555 125 0,136 0,1144 0,1015 0,1145 0,104 150 0,212 0,1805 0,164 0,178 0,148 175 0,257 0,219 - - - 200 0,440 0,380 0,351 0,380 0,443 250 0,779 0,646 0,625 0,669 0,873 300 1,23 1,085 1,05 1,045 1,19 350 1,84 1,635 1,51 1,52 - 400 2,60 2,32 2,14 2,15 - 450 3,53 3,16 2,90 - - 500 4,61 4,16 3,84 3,74 - 600 7,33 6,65 6,20 6,87 - 700 10,5 9,53 9,32 10,25 - 800 14,8 13,5 13,3 14,5 - 900 20,0 18,4 18,1 19,6 - 1000 26,2 24,2 23,9 25,8 - 1200 42,0 39,2 38,8 - - 1400 62,6 58,5 57,5 - - 1500 74,8 70,3 - - - 1600 88,6 83,8 81,4 - - 60 ПРИЛОЖЕНИЕ Физические характеристики воды Температура t,°C Плотность, ρ, кг/м 3 ' Кинематическая вязкость, мс Давление насыщенных паров Р нп , кПа 0 999,8 1,790 0,611 10 999,6 1,300 1,227 20 998,2 1,000 2,227 30 995,6 0,805 4,241 40 992,2 0,690 7,375 50 988,0 0,556 12,34 60 983,2 0,479 19,92 70 977,7 0,415 31,16 80 971,8 0,366 47,36 90 965,3 0,326 70,11 100 958,3 0,295 101,3 Физические характеристики газов Газ Химическая формула Молекулярный вес г/моль Показатель адиабаты Азот N 2 28,02 1,401 Аммиак NH 17,03 1,317 Аргон Ar 39,94 1,665 Водород H 2 2,016 1,407 Воздух 28,97 1,4 Гелий He 4,003 1,665 Двуокись углерода CO 2 44,01 1,301 Кислород O 2 32,00 1,396 Криптон Kr 83,70 1,67 Ксенон Xe 131,3 1,666 Озон O 3 48,00 1,29 Окись углерода CO 28,01 1,401 61 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Новикова, А.М. Механика жидкости и газа Электронный ресурс учеб. пособие А.М. Новикова, А.В. Кудрявцев, И.И. Иваненко. – Электрон. текстовые данные. – Санкт- Петербург Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, ЭБС АСВ, 2014. – 140 c. – Режим доступа ЭБС «IPRbooks» 2. Сергель, ОС. Прикладная гидрогазодинамика: учеб. для авиац. вузов ОС. Сергель. – М Машиностроение, 1981. – 374 с. 3. Лапшев, Н. Н. Гидравлика Текст учеб.: рек. УМО/ Н. Н. Лапшев. – 3- е изд, стер. М Академия, 2010. – 270 с. 4. Гриценко, МВ. Гидрогазодинамика. Часть I. Гидравлика учеб. пособие АмГУ, ЭФ МВ. Гриценко и др. – Благовещенск Изд-во Амурского государственного университета, 2008. – 75 с. 5. Черепенин, Н.Д. Расчет сопла Лаваля Электронный ресурс методические указания к выполнению расчетного задания сост Н.Д. Черепенин, Н.Д. Якимов. – Казань Изд-во Казанского государственного энергетического университета с. – Режим доступа https://lib.kgeu.ru/irbis64r_15/scan/17%D1%8D%D0%BB.pdf 6. Дроздов, И.Г. Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплинам Гидравлика и Прикладная гидрогазодинамика» Электронный ресурс методические указания к выполнению расчетного задания сост. И.Г. Дроздов, Д.П. Шматов, ИВ. Винокуров. – Воронеж Изд-во Воронежского государственного технического университета, 2015. – 66 с. – Режим доступа https://cchgeu.ru/upload/iblock/70f/metod_pggd_pard_24.06.2015.pdf 7. Часс, СИ. Гидромеханика в примерах и задачах учебное пособие СИ. Часс. – Екатеринбург изд-во УГТУ, 2006. – 216 с. 62 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие 3 Гидравлический расчёт короткого трубопровода 4 Гидравлический расчёт разветвлённого трубопровода 11 Определение рабочего режима лопастного насоса 20 Газодинамический расчёт сопла Лаваля 41 Приложение 1 52 Приложение 2 54 Приложение 3 55 Приложение 4 58 Приложение 5 59 Библиографический список 60 63 Верхотурова Ирина Владимировна, доцент кафедры Физики АмГУ, канд. физмат. наук Методические указания по выполнению задач реконструктивного уровня. |