Лабораторная работа: Расчёт гидросистемы

Курсовое задание

по аэрогидродинамике

Тема"Расчёт гидросистемы"

резервуар гидросистема расчет

Схема гидросети

Исходные данные:

k – номер группы, i – номер студента в группе.

Трубы стальные. Жидкость - вода. t = 20°

1. Для заданного секундного расхода Q₃  необходимо найти расходы Q₁ и Q₂ и суммарный расход Q, а также начальный уровень в резервуаре H_H.

2. Найти расход Q  для уровня H = 0,75 H_H.

3. Найти среднее значение коэффициента расхода m для этих двух случаев и определить время частичного опорожнения резервуара от H_H  до H_К = 0,75 H_H.

4. Вычислить величину повышения давления в начальной фазе гидроудара для трёх случаев времени закрытия.

Найдём числовые значения заданных величин  d_тр, l₃, Q₃ и остальных.

1.  Из равенства потерь в ветвях 1,2,3 имеем:

Выражая расходы Q₁ и Q₂  через Q₃  мы можем записать выражение для полного расхода:

Нам неизвестны коэффициенты

K₁, K₂, K₃, ,

скорость в 3-й ветви:

м/с,

 число Рейнольдса:

,

,

это 5 зона

 вычисляем по формуле Шифринсона:

,

Для нахождения K₁, сначала примем  в 5 зоне:

,

,

  л/с,

  м/с,

 ,

входит в 5 зону, принимаем расход Q₁ = 0,031 м³/с.

Найдём  для K₂ в 5 зоне:

,

,

м³/с,

 м/с,

,

входит в 5 зону

Общий расход:

 м³/с,

 м/с

Запишем уравнение Бернулли для начального сечения H_H  наполненного резервуара и сечения выхода воды:

В этом уравнении мы не учли незначительные потери на трение в местах разветвления  труб

; ; ; ;

 ;

 ;

По таблицам находим:

;

; ;

Находим

: ;

Так как

,

 значит  берём в 5 зоне  м/с

Найдём скорость в расширенной части трубы по равенству расходов:

;

 ;

,

вычисляем  в 5 зоне по формуле Шифринсона

,

 для турбулентного потока

Найдём расход  для уровня  м.

Уравнение Бернулли для сечений на уровне и сечении выхода воды из труб будет иметь вид:

Так как

,

 Но

 ,

Тогда и уравнение Бернулли примет вид:

Разрешаем это уравнение относительно скорости в трубе:

Имеем коэффициенты гидравлического трения в 5 зоне:

,

 ,

 для разветвления

,

 ,

Подсчитаем расходные характеристики разветвлений в первом приближении

,

 ,

Подставим эти значения в выражение для нахождения скорости в трубе:

,

  м/с

Число Рейнольдса

 ,

 ,

входит в 5 зону

 м/с,

 ,

,

входит в 5 зону

Расход

,

Отсюда

 ,

,

 ,

входит в 5 зону

Из равенства потерь находим скорости в 1 и 2 ветвях

,

Отсюда выражаем  и  через :

 м/с,

,

,

входит в 5 зону

Аналогично

 м/с,

,

,

 входит в 5 зону

Таким образом движение жидкости на всех участках сети происходит в области 5 квадратического сопротивления и поэтому принимаем  м/с.

Расход

 м³/с

3.  Найдём среднее значение коэффициента  расхода для этих двух случаев (при  и ):

а) при  м:

действительный расход  м³/с;

теоретический расход

 м³/с;

коэффициент расхода

;

б) при  м:

действительный расход  м³/с;

теоретический расход

  м³/с;

коэффициент расхода

Найдём время опорожнения резервуара от  до

Время опорожнения определяется по формуле:

,

,

 но ,

Тогда:

Подставляя значения  с. мин. час.

4. Вычислим величину повышения давления в начальной фазе гидроудара

Скорость распространения возмущений по трубе

 м/с,

для стали и воды,  м/с, тогда подсчитаем величину

Если , тогда гидроудар будет непрямым для заданных времён закрытия, повышение давления при гидроударе вычисляем по формуле

Если

,

То

,

 гидроудар прямой

1)  с

при  Па,

при  Па;

2)  с

при  Па,

при  Па;

3)  с

при  Па,

при  Па;