Пример решения РГЗ. Литература исходные данные
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
СОДЕРЖАНИЕ Введение Исходные данные этап. Построение схемы трубопровода этап. Определение режима движения жидкости этап. Определение коэффициентов гидравлического трения и местных сопротивлений этап. Определение скорости истечения жидкости из трубопровода. Определение расхода жидкости в трубопроводе этап. Определение скоростей течения жидкости и чисел Rei на линейных участках трубопровода этап. Уточнение коэффициентов гидравлического трения и коэффициентов местного сопротивления этап. Определение скоростного напора этап. Определение потерь напора на трение этап. Определение потерь напора в местных сопротивлениях этап. Проверка проведенных расчетов Заключение Литература ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Вариант К1
 1 ЭТАП. ПОСТРОЕНИЕ СХЕМЫ ТРУБОПРОВОДА На бумаге в масштабе 1:200 вычерчиваем схему трубопровода с указанием всех его геометрических размеров. Весь трубопровод условно разбиваем на n линейных участков длиной li (где i = 1, 2, …, n - это номера участков), границами которых служат местные сопротивления. Для данного варианта схемы выделяется 7 участков. 2 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕЖИМА ДАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТИ Определяем режим движения жидкости в трубопроводе путем сравнения располагаемого напора H с его критическим значением. Для определения располагаемого напора используем следующую формулу:  Где  (для данной схемы), Тогда:  , (1)Подставив заданные значения, получим:  ,где  ; (кг/с2·м2); (кг/м3) для керосина при t = 20°С [5; с.175].Чтобы получить значения критического напора, соответствующего переходу от ламинарного режима движения воды к турбулентному, для каждого участка трубопровода, воспользуемся формулой для определения потерь напора на трение при ламинарном режиме:  .(2)В итоговой формуле число Re было заменено выражением  .Так как критический напор Hкр соответствует критической скорости uкр, подставим в выражение (2) значение uкр, выраженное через критическое значение числа Рейнольдса Reкр в следующем виде:  .Таким образом получим формулу для подсчета критического напора:  .Значение  в расчетах принимаем равным 2320, а значение кинематической вязкости  м2/с, при температуре 20°С [5; c.175]. Делаем расчеты по каждому участку: ; ; ; ; ; ; По результатам расчетов выяснилось, что  . Значит по всем участкам режим турбулентный.3 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ И МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ Для каждого линейного участка задаемся определенным значением числа Re. В случае турбулентного режима предполагаем, что движение жидкости в трубопроводе происходит в области квадратичного трения, в этом случае число Re определяем по формуле  ,где  - диаметр трубопровода на рассматриваемом участке; - абсолютная величина эквивалентной равномерно-зернистой шероховатости, принимаемая по [4; с.72]. Для стальных новых труб сварных  м.Определяем значения числа Re: для участков 1 - 4:  ;для участков 5 - 7:  .В соответствии с полученными значениями числа Re для каждого линейного участка трубопровода определяем значение коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля (для турбулентного режима) [3; с.57]:  .Для участков 1 - 4:  .Для участков 5 - 7:  .Определяем коэффициенты местных сопротивлений ξ по справочной литературе в зависимости от вида местного сопротивления:  - вход в трубопровод прямой, заделанный заподлицо [4; с.86]; - полностью открытый запорный вентиль с прямым затвором [4; с.94]; - резкий поворот 90° для трубы круглого сечения [4; с.90]; - резкий поворот 90° для трубы круглого сечения [4; с.90]; - внезапное расширение, рассчитывается следующим образом [4,с.88]: ,где:  ,откуда:  ,а  . - плавный поворот 90° для трубы круглого сечения, рассчитывается следующим образом [4; с.90]: ,Где А - функция угла поворота, при угле 90° А = 1; B - функция относительного радиуса кривизны (  ). Здесь = 0,2 / 0,2 = 1, тогда  ;С - функция формы поперечного сечения трубы, для круглого сечения С = 1.  - плавный поворот 90° для трубы круглого сечения, - сопло [6; с.7].4 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ИСТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ В ТРУБОПРОВОДЕ Подставляем значения найденных коэффициентов гидравлического трения λi и коэффициентов местного сопротивления ζj в формулу (3), определяя из нее значение скорости истечения жидкости из трубопровода:  , (3)где:  - коэффициент Кориолиса для турбулентного режима; , , откуда: , .Подставляя вычисленные значения, получаем:  где:  , .Значение расхода определяем по формуле:  .5 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ И ЧИСЕЛ Rei НА ЛИНЕЙНЫХ УЧАСТКАХ ТРУБОПРОВОДА По найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода. Так как  , то отсюда: (м/с); (м/с).Определим снова значения чисел Rei для каждого участка по формуле  :для участков 1 - 4:  ;для участков 5 - 7:  .Так как полученные числа  отличаются от полученных на III этапе расчетов более, чем на 10%, то проводим расчет параметров λi, υк, Q повторно, положив в основу расчета кладутся пересчитанные числа .Определяем значение коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля: Для участков 1 - 4:  .Для участков 5 - 7:  .Подставляем значения найденных коэффициентов в формулу для определения значения скорости истечения жидкости из трубопровода:  Определяем значение расхода:  .По вновь найденному значению расхода определяем значение скоростей на всех линейных участках трубопровода.  (м/с); (м/с).Определим значения чисел Re для каждого участка: для участков 1 - 4:  ;для участков 5 - 7:  .Так как разность между значениями , полученными в начале и в конце этапа, составляет менее 10%, можно проводить дальнейшие расчеты.6 ЭТАП. УТОЧНЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ И КОЭФФИЦИЕНТОВ МЕСТНОГО СПОРОТИВЛЕНИЯ В соответствии с новыми значениями Re определяем значения коэффициентов гидравлического трения λi по формуле Альштуля: Для участков 1 - 4:  .Для участков 5 - 7:  .Значения коэффициентов местных сопротивлений (ζj) остаются прежними. 7 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТНОГО НАПОРА Определяем скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода, воспользовавшись формулой:  ,где  = 1,1 для турбулентного режима. (м/с); (м/с).8 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА НА ТРЕНИЕ Определяем потери напора на трение по длине для каждого из линейных участков трубопровода по формуле [4; с.67]:  . (м); (м); (м); (м); (м); (м); (м). (м).9 ЭТАП. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРЬ НАПОРА В МЕСТНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЯХ Определяем потери напора в местных сопротивлениях по формуле [4; с.86]:  . (м); (м); (м); (м); (м); (м); (м); (м). (м).10 ЭТАП. ПРОВЕРКА ПРОВЕДЕННЫХ РАСЧЕТОВ Проверку проведенных расчетов проводим, сравнивая исходное значение располагаемого напора со значением располагаемого напора, полученного в итоге по следующей формуле [4; с.130]:  . Погрешность вычислений выражаем в процентах:  .ЗАКЛЮЧЕНИЕ В ходе курсовой работы произведен гидравлический расчет простого трубопровода заданной геометрии. Рассчитаны потери напора на трение и местные сопротивления, скоростные напоры на всех линейных участках трубопровода. По расчетным данным построена диаграмма уравнения Бернулли. Произведенная проверка, показавшая погрешность в 0,03 % показала, что все расчеты выполнены верно. ЛИТЕРАТУРА 1. Гидравлика и аэродинамика: учебник для вузов / А.Д. Альштуль [и др.]. - М.: Стройиздат, 1987; . Идельчик, И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / И.Е. Идельчик. - М.: Машиностроение, 1976; . Примеры расчетов по гидравлике: учебное пособие для вузов / под ред. А.Д. Альштуля. - М.: Стройиздат, 1977; . Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер [и др.]; под общ. ред. Б.Б. Некрасова. - 2-е изд., перераб. и доп. - Минск: Выш. шк, 1985; . Сборник задач по курсу гидравлики с решениями: учебное пособие для вузов / В.Н. Метревели. - М.: Высш. шк., 2007; . Липский, В.К. Техническая гидромеханика: учеб.-метод. комплекс / В.К. Липский, Д.П. Комаровский; под. общ. ред. В.К. Липского. - Новополоцк: ПГУ, 2009. |