Чефанов В.М. Основы гидравлики: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Основы гидравлики

начале и конце трубы. Для круглой трубы среднерасходная скорость может быть

вычислена по формуле для массового расхода:





Опыт показывает, что течение воздуха в трубопроводах носит обычно

турбулентный характер и число Рейнольдса лежит в пределах от 2300 до 10

Поэтому величину коэффициента путевых потерь определяют, как и в гидравлике,

по формуле

25,0

11,0





















где  - абсолютная шероховатость омываемой поверхности, а число Рейнольдса

ср





Если течение газа по трубопроводу происходит под действием малого

перепада давлений, когда

19,0



, то массовый расход для приближенного

расчета можно определять по формуле

 

SG 



Пример. На рис.5.19 приведена топливная система двигателя. Керосин с

массовым расходом G=0,28 кг/c, плотностью =820 кгм

и вязкостью =2,4510

-6

с впрыскивается через пять струйных форсунок со скоростью u

=100 м/с в камеру

сгорания, где давление газов p

=10

Па. Скоростной коэффициент струйной

форсунки =0,97, коэффициент несовершенного сжатия

струи 

=0,66. Давление керосина на входе в насос 7 p

=1,310

Па обеспечивается

подкачивающим насосом 2; давление на свободную поверхность p

=10

Па.

Трубопровод гидравлически гладкий, d=12



-3

м, l=6 м. Полный к.п.д. насоса 7

равен =0,7. Местные сопротивления: отвод 3 имеет 

,=0,13; пожарный кран 4 

=2;

В.М. Чефанов

151

Основы гидравлики

фильтр фетровый 5 

=3,5; расходомер 6 

=7; h

=4 м;. h=1 м; h

=5м.

Сопротивлением трубопровода от сечения III до сопла форсунки пренебречь.

Рис. 5.19

Определить:1) полный напор керосина и его составляющие в сечениях 0, I, II,

III, IV;2) мощность, затрачиваемую на привод насоса 7; 3) диаметр сопла

струйной форсунки.

Решение:

1) Определяем режим течения

230014700

1045,2

10123













- режим течения

турбулентный, значит коэффициент Кориолиса =1, а коэффициент путевых потерь

можно определить по формуле Блазиуса

029,0

14700

3164,0

25,025,0





. Здесь

cм

u /3

101214,3820

28,044

622















2) Давление керосина на выходе из подкачивающего насоса 2 определим из

уравнения Бернулли, записанного для участка I – II:

)3(

543







pgz

IIII

Условия на границах расчетного участка: S

; u

Подставляя все имеющиеся и полученные данные в уравнение, получим: p

=2,5510

Па.

3) Полный напор H

III

на выходе из насоса 7, относительно нивелирной линии (линии

отсчета геометрических высот z), проходящей через сопротивления 4, 5, 6,

определим из уравнения Бернулли, записанного для участка системы III – IV:

В.М. Чефанов

152

Основы гидравлики

фор

IVIV

форIVIII

)1(









где

062,01

97,0







фор

Тогда

мH

III

675)062,01(

81,92

100

81,9820











3) Полный напор в сечениях 0, I, II, III, IV определим по формуле полного напора





и по данным, занесенным в таблицу, построим график изменения

полного напора и его составляющих.

Сечение 0-0 I-I II-II III-III IV-IV

z, м 5,0 4,0 1,0 1,0 1,0



g, м 12,5 25,8 16,2 673,54 124,0

/2g, м 0 0,46 0,46 0,46 510,0

H, м 17,2 30,26 17,66 675,0 635,0

5) Работа l

, сообщаемая керосину в насосе 7, определяется из уравнения Бернулли

для участка II – III

кгДжHHgl

IIIIIIIIII

/6450)66,17675(81,9)(;



6) Мощность, затрачиваемая на привод насоса

кВтВт

N 57,22570

7,0

28,06450













7) Площадь S

и диаметр d

сопла форсунки определяется по уравнению расхода:

.1017,1

785,0

10074,1

,10074,1

510082097,066,0

28,0

SuSu

фIVфIVнф



























В.М. Чефанов

153

Основы гидравлики

Вопросы и упражнения для самопроверки

1. Получить формулы (5.11)

dug

расрас

2Re











и (5.!2)

рас

h 







128





2. Какую форму будут иметь кривые потребного напора для ламинарного и

турбулентного режимов течения жидкости?

3. Как зависит величина потребного напора от расхода?

4. Как зависит величина потребного напора от диаметра трубопровода при

ламинарном и турбулентном режимах течения жидкости?

5. Как зависит потребный напор от свойств жидкости – вязкости и плотности?

6. Чем определяется крутизна кривой потребного напора?

7. Составить алгоритм (последовательность) расчета расхода методом простых

итераций и методом деления пополам.

8. Проверить правильность (5.16)

 

128

cmрас

рас

HHg









и записать ее через сопротивление трубопровода K.

9. Доказать, что при последовательном соединении трубопроводов

  





hhhh

10. Получить формулу (5.19)









NMN

MNпотр

zzH



для потребного напора при последовательном соединении трубопроводов.

11. Записать соотношения для параллельного соединения трубопроводов с разным

по высоте расположением точек разветвления и слияния.

В.М. Чефанов

154

Основы гидравлики

12. При каких граничных условиях уравнение Бернулли имеет вид (5.22)





13. Почему уравнение Бернулли для участка нагнетания имеет вид (5.23)





14. Каким граничным условиям удовлетворяет уравнение (5.24)

212

нас















15. Какой элемент должен обязательно присутствовать в трубопроводе с

насосной подачей?

16. Чем отличается расчет газопровода от расчета трубопровода, в котором

движется керосин?

В.М. Чефанов

155

Основы гидравлики

В.М. Чефанов

156

Основы гидравлики

Министерство образования и науки Российской Федерации

Казанский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра теплогазоводоснабжения и экологии

Тестовые вопросы

по дисциплине ОПД Ф. «Основы гидравлики»

В.М. Чефанов

157

Основы гидравлики

Казань 2006

В.М. Чефанов

158

Основы гидравлики

ТАБЛИЦА 1

Объем дисциплины и виды учебной работы

Виды учебной работы Всего часов семестры

Общая трудоемкость дисциплины 110 5

Аудиторные занятия 51 5

Лекции 34 5

Лабораторные работы 17 5

Курсовая работа 40 5

Самостоятельная работа 11 5

Вид итогового контроля экзамен 5

ТАБЛИЦА 2

Тематический план и информативность тем

№

темы

Тема дисциплины Всего

часов

Лекции

(час)

Лаб.раб.

(час)

Практ.

зан.

(час)

Сам.

раб.

(час)

Коэфф.

информ.

1 2 3 4 5 6 7 8

1. Введение 4 2 2 0,04

2. Основные физические

характеристики

жидкос-тей и газов

6 4 2 0,06

3. Гидростатика 8 4 4 0,07

4. Основы кинематики и

динамики

12 8 4 0,11

5. Примеры решения

задач

гидравлики

80 16 17 47 0,720

ИТОГО 110 34 17 59 1,000

В.М. Чефанов

159

Основы гидравлики

Тестовые вопросы

Тема 1.Введение

1.1. Применение жидкости в технике обусловлено таким ее свойством:

а) способностью изменять свой объем при изменении давления;

б) способность изменять свой объем при изменении температуры;

в) способностью изменять свою форму под действием сколь угодно малых

сдвиговых сил.

1.2. Жидкость отличается от газа тем, что:

а) в жидкости отсутствуют межмолекулярные силы;

б) в жидкости имеются межмолекулярные силы;

в) жидкость обладает текучестью.

1.3. Контрольным объемом в гидравлике называется:

а) объем, неподвижный в пространстве, сквозь который протекает жидкость;

б) объем жидкости, движущийся в пространстве;

в) неподвижный объем жидкости.

1.4. При решении задач в гидравлике должны быть использованы:

а) характеристики движения конечного числа жидких частиц;

б) совокупность уравнений законов сохранения, уравнения и зависимости,

описывающие свойства жидкости, начальные и граничные условия;

в) свойства контрольного объема;

г) свойства жидкости в контрольном бъеме.

1.5. Конкретность решения задачи в гидравлике определяют:

а) начальные и граничные условия;

б) совокупность уравнений законов сохранения;

в) совокупность уравнений и зависимостей, описывающих свойства жидкости.

Ответ: а).

1.6. Окружающая среда - это:

В.М. Чефанов

160