Методические указания к решению задачи № 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
| Исходные Данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| L ВС1, м | 300 | 500 | 200 | 600 | 400 | 200 | 300 | 800 | 600 | 150 |
| L ВС2, м | 400 | 800 | 500 | 900 | 1000 | 600 | 400 | 1000 | 700 | 300 |
| LАВ, м | 600 | 1000 | 500 | 1200 | 400 | 500 | 300 | 900 | 1200 | 500 |
| LСD, м | 600 | 1200 | 600 | 900 | 500 | 200 | 400 | 800 | 600 | 600 |
| D1, мм | 100 | 150 | 150 | 125 | 150 | 125 | 150 | 100 | 125 | 150 |
| D2, мм | 100 | 125 | 100 | 75 | 100 | 100 | 125 | 50 | 125 | 100 |
| QB, л/с | 7 | 5 | 20 | 14 | 11 | 30 | 15 | 14 | 10 | 8 |
| QC, л/с | 20 | 46 | 36 | 20 | 43 | 24 | 40 | 14 | 40 | 50 |
| QD, л/с | 5 | 9 | 6 | 10 | 17 | 6 | 16 | 4 | 8 | 9 |
| Нсв, м | 30 | 34 | 38 | 42 | 46 | 30 | 34 | 38 | 42 | 46 |
|
|
|
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
| Исходные | Номер варианта | |||||||||
| данные | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| Lвс, м | 10 | 15 | 20 | 10 | 25 | 30 | 20 | 15 | 10 | 12 |
| dвс, мм | 50 | 75 | 100 | 150 | 200 | 250 | 200 | 150 | 100 | 75 |
| Н, м | 1,5 | 2,5 | 2,0 | 3,0 | 2,6 | 2,4 | 2,2 | 1,5 | 1,8 | 1,0 |
| t, °С | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 10 | 15 | 20 | 25 |
|
|
|
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
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| d, мм | 50 | 100 | 125 | 150 | 200 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 |
| δ, мм | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,5 | 6,0 | 6,5 | 7,0 | 7,5 | 8,0 | 10,0 |
| Q, л/с | 4 | 10 | 20 | 30 | 40 | 70 | 100 | 140 | 180 | 230 |
| L, м | 250 | 500 | 600 | 1000 | 1200 | 1400 | 1600 | 1800 | 2000 | 2200 |
| Тз, с | 1 | 2 | 2,5 | 3 | 3,5 | 3 | 2,5 | 2 | 1 | 1,5 |
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
| Величина | Варианты | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| G, кг/с | 7,5 | 10,0 | 12,5 | 15,0 | 7,5 | 10,0 | 12,5 | 15,0 | 7,5 | 10,0 |
| Р0, МПа | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 12.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 11.0 | 12.0 |
| Т0, °К | 700 | 725 | 750 | 775 | 800 | 700 | 725 | 750 | 775 | 800 |
| wВХ, м/с | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 | 125 | 150 | 175 | 200 | 225 |
| р2, МПа | 0,0001 | 0,0002 | 0,0004 | 0,0008 | 0,0012 | 0,0001 | 0,0002 | 0,0004 | 0,0008 | 0,0012 |
2.2. Определить параметры потока после прямого скачка уплотнения при течении воздуха по трубе.
Исходные данные:
Потока воздуха движется по трубе со скоростью до скачка w 1=600 м/с при давлении р1=3 МПа и температуре t1=27 °С, а также определить параметры заторможенного потока.
Требуется:
1. Определить скорость потока после прямого скачка уплотнения.
2. Определить параметры заторможенного потока.
|
|
|
Задачу решить для следующих значений величин:
Варианты заданий
| Исходные данные | Номер варианта | |||||||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| w 1, м/с | 600 | |||||||||
| р1, МПа | 3 | |||||||||
| t1, °С | 27 | |||||||||
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 затем Q1 и рассчитываем потери напора h1BC, 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
Здесь ν - 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
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 329; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!