практические нгпо. Гидрогазодинамика. Протокол 09 от 08 сентября 201 8 г. Автор Кузьминский Р. А., к в. н., профессор
 Скачать 3.23 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» (РУТ (МИИТ) Одобрено кафедрой «ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА И ВОДОСНАБЖЕНИЕ НА ЖД ТРАНСПОРТЕ»    Протокол № 2.09 от 08 сентября 201 8 г.  Автор: Кузьминский Р. А., к.в.н., профессор ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ С МЕТОДИЧЕСКИМИ УКАЗАНИЯМИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ГИДРОГАЗОДИНАМИКА  Уровень ВО: Бакалавриат Форма обучения: Заочная Курс: 3 Специальность/Направление: 13.04.01 Теплоэнергетика и теплотехника (ЭНм) Специализация/Профиль/Магистерская программа: (ТТ) Промышленная теплоэнергетика Москва ВВЕДЕНИЕ Курсовая работа нацелены на повышение эффективности и практической направленности обучения студентов. Выполнение курсовой работы содержит элементы исследования и способствует выработке навыков в принятии обоснованных технических решений. Тема курсовой работы: «Расчет гидродинамических параметров потока жидкости (газа) при течении в трубах (каналах)». В задании на курсовую работу дано десять вариантов исходных данных. Номер варианта выбирается по последней цифре учебного шифра. В методических указаниях по разработке курсовой работы даются рекомендации по выполнению основных расчетов. Выполнению курсовой работы должно предшествовать изучение теоретических основ соответствующего раздела курса с использованием рекомендуемой литературы. Курсовая работа может быть оформлена либо письменно на бумажном носителе, либо в электронно-цифровой форме на диске (CD). При представлении для рецензирования курсовой работы на электронном носителе (диске) студент обязан распечатать на бумажном носителе курсовую работу с титульным листом установленной формы и приложить к ней диск с содержанием работы. Титульный лист подписывается студентом, на нем производится регистрация работы. На титульном листе преподавателем проставляется отметка о допуске к защите и приводится рецензия курсовой работы. При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия: Страницы рукописи должны быть пронумерованы. Текст задания следует приводить полностью. Работу следует писать от руки чернилами или печатать на одной стороне листа. Решения должны быть краткими, но исчерпывающими, вести их необходимо поэтапно, с пояснением каждого хода решения. При вычислении искомых величин необходимо написать расчетную формулу в буквенном выражении, подставить численные значения всех входящих в формулу параметров и привести окончательный ответ. В приводимых расчетных формулах поясняют все входящие в них параметры. Обозначения величин и терминология должны соответствовать принятым в учебниках. У всех размерных величин должна быть проставлена размерность. При решении задач следует строго следить за соблюдением единства размерностей величин, входящих в ту или иную расчетную зависимость. Значение всех коэффициентов следует обосновать ссылкой на литературу с указанием автора, названия источника и номера страницы. При оформлении работы обязательно выполнение необходимого иллюстрационного материала (графики, схемы потоков и т.д.). Чертежи к работе, как правило, следует выполнять на миллиметровой бумаге и вклеивать или вшивать в работу. При построении расчетных графиков нужно указать величины, откладываемые по осям графика, с обозначением их размерностей. В конце работы привести список литературы, которой пользовался студент в процессе выполнения работы, с указанием автора, названия, места и года издания. Все отмеченные рецензентом ошибки должны быть исправлены, а сделанные указания выполнены. Исправлять ошибки следует отдельно по каждой задаче на чистой стороне листа. К экзамену студент допускается только после получения зачета как по курсовой работе. 1. ЗАДАНИЯ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ Задача № 1 Провести гидравлический расчет элементов сложного трубопровода системы водоснабжения при параллельно-разветвленном соединении труб с насосной установкой, а также рассчитать параметры гидравлического удара в трубопроводе. Задача № 2 Выполнить газодинамический расчёт сопла Лаваля и определить параметры потока после прямого скачка уплотнения при течении воздуха по трубе. Варианты заданий на курсовую работу Задача № 1 Исходные данные: 1.1. Горизонтальный трубопровод из стальных труб, схема которого представлена на рис. 1.1, имеет участок с параллельным соединением труб, состоящих из двух линий длиной L1 и L2 и диаметром d1 и d2. В точках В, С и D заданы расходы воды QВ, QС и QD.  Рис. 1.1 Требуется: Установить диаметры труб на участках АВ и СД по предельным расходам. Определить распределение расходов по первой и второй линиям параллельного соединения трубопроводов. Определить необходимый напор в точке А для обеспечения заданных расходов QB, QC и QD при заданном свободном напоре в конце трубопровода Нсв. Построить пьезометрическую линию по длине трубопровода. Задачу решить для следующих значений величин: Варианты заданий
1.2. Вода при температуре t из водоприемного колодца (рис. 1.2) насосом перекачивается в трубопровод с расходом Q (принимается равным QАB по рис. 1.1). Диаметр всасывающей линии насоса - dвс, длина - Lвс. Ось насоса расположена выше уровня воды в водоприемном колодце на величину Н. Требуется: Рассчитать величину вакуума во всасывающей линии водяного насоса, подающего воду в систему трубопровода (Рис. 1.2).  Рис. 1.2 Задачу решить для следующих значений величин: Варианты заданий
1.3. По стальному трубопроводу длиной L, диаметром d и толщиной стенок δ перекачивается вода с расходом Q (рис. 1.3). Требуется: 1. Определить повышение давления в трубопроводе, если время закрывания задвижки равно Тз. 2. Найти максимально допустимое давление для данного трубопровода, если допустимое напряжение стенок на разрыв σдоп=50 МПа. 3. Исходя из максимально допустимого повышения давления, определить минимально допустимое время закрытия задвижки.  Рис. 1.3 Задачу решить для следующих значений величин: Варианты заданий
Задача № 2 2.1. Выполнить газодинамический расчёт сопла Лаваля. Исходные данные: Провести газодинамический расчёт сопла Лаваля (Рис. 1.4), обеспечивающего в расчётном режиме массовый расход кислорода G. Параметры торможения: Р0; Т0. Скорость входа газа wВХ, показатель адиабаты k=1,41. Углы раствора сопла: дозвуковой части α=80º; сверхзвуковой части β=65º. Давление на срезе сопла р2 . Требуется: Определить, параметры газа в основных (входного, критического и выходного) и дополнительных сечениях 1, 2, 3, 4 и построить графики зависимости Р, T, W, a, ρ по длине сопла.  Рис. 1.4 Задачу решить для следующих значений величин: Варианты заданий
2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ Методические указания к решению задачи № 1 1.1. Гидравлический расчет элементов сложного трубопровода системы водоснабжения при параллельно-разветвленном соединении труб рекомендуется выполнять в следующей последовательности: 1. Определяем расчётные расходы на участках: QCD=QD; QBC=Q1+Q2=QD+QC; QAВ=QB+QC+QD. 2. Выбираем диаметры труб DАВ и DCD, используя приложение 1. 3. Определяем потери напора: 3.1. Потери напора hCD на участке CD . Величину h можно определить по формуле h=1,1S0Q2L=1,1Q2L/К2, где S0 - удельное сопротивление трубы; К - расходная характеристика (модуль расхода) труб. Величины S0 и К для каждого участка можно определить с помощью приложений 2 и 3. 3.2. Потери напора h1BC, h2BC на участке ВС. Для избегания перетечек из L1 в L2 в точке С, необходимо чтобы h1ВС=h2ВС=hВС, т.е. S01Q12L1=S02Q22L2. Отсюда  Тогда, QBC=Q1+Q2,  Откуда определяем Q2, а затемQ1 и рассчитываем потери напораh1BC, h2BC. 3.2. Потери напора hАВ на участке АВ. 4. Определяем необходимый напор в точке А НА=НD+hАВ+hАС+hСD. 5. Строим пьезометрическую линию по длине трубопровода с учетом того, что: Напор в точке А будет равен НА; Напор в точке В НВ=НА-hAB; Напор в точке С НС=НВ-hВС; Напор в точке D НD =Hсв=НС-hСD. Пример построения пьезометрической линии по длине трубопровода представлен на рис. 2.1.  Рис. 2.1 1.2. Гидравлический расчет всасывающей линии насоса рекомендуется выполнять в следующей последовательности: Искомую величину вакуума при входе в насос определяем из уравнения Бернулли, составленного для сечений 1-1 и 2-2  Принимая за горизонтальную плоскость сравнения сечение 1-1, т.е. Z1=0, Z2=Н и считая v1=0, а также учитывая, что давление в сечении 1-1 равны атмосферному (Р1=РАТ), имеем расчетный вид уравнения  или  Скорость течения, потери напора по длине трубопровода и на местных сопротивления определяем по представленным выше формулам. Величину вакуума в сечении 2-2 определяем из выражения  При определении потерь напора во всасывающей линии насоса коэффициент местного сопротивления приемного клапана с сеткой взять по приложению 4, а колена - принять ξ=0,2. Потерь напора по длине могу быть определены по формуле Дарси-Вейсбаха  где λ - коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси); L - длина самотечной трубы; d - диаметр трубы; v - скорость течения в трубе. Коэффициент трения может быть определен по формуле А.Д. Альтшуля  где kэ – эквивалентная шероховатость стенок трубопровода (принять равной kэ=1 мм); Re - число Рейнольдса, которое определяется по формуле  Здесьν - кинематический коэффициент вязкости ν (принять по приложению 5). Скорость течения v в трубе вычисляем по формуле  1.3. Гидравлический расчет параметров гидравлического удара на участке сложного трубопровода рекомендуется выполнять в следующей последовательности: Величину Т определяют по формуле  где L – длина трубопровода; с - скорость распространения ударной волны, которая для случая движения воды в стальном трубопроводе вычисляется по формуле  Здесь d – диаметр трубопровода; δ - толщина стенок трубы. Повышение давления в трубопроводе определяют по формулам: при прямом ударе  при непрямом ударе  Здесь ρ - плотность жидкости; v - скорость движения потока до его остановки; с - скорость распространения ударной волны; Т - фаза ударной волны; Тз - время закрывания задвижки. Максимально допустимое давление для данного трубопровода определяется с учетом допустимого напряжения стенок на разрыв σдоп. Разрывающее усилие, испытываемое стенками трубопровода под влиянием давления р, определяется по формуле F=pdL. Это усилие воспринимается площадью сечения стенок трубопровода  а растягивающее напряжение  Отсюда искомое максимально допустимое давление для заданного трубопровода определяется по формуле  Минимально допустимое время закрывания задвижки определяем по формуле  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||