Реферат: Расчет гидравлической циркуляционной установки 2

--PAGE_BREAK--

4. Расчетная часть

Исходные данные

Величина

Вариант

19

H3, м

2,5

l<metricconverter productid=«1, м» w:st=«on»>1, м

12

l<metricconverter productid=«2, м» w:st=«on»>2, м

8

l<metricconverter productid=«3, м» w:st=«on»>3, м

7

l<metricconverter productid=«4, м» w:st=«on»>4, м

6

l<metricconverter productid=«5, м» w:st=«on»>5, м

7

l<metricconverter productid=«6, м» w:st=«on»>6, м

150

l<metricconverter productid=«7, м» w:st=«on»>7, м

50

l<metricconverter productid=«8, м» w:st=«on»>8, м

6

l<metricconverter productid=«9, м» w:st=«on»>9, м

280

l<metricconverter productid=«10, м» w:st=«on»>10, м

15

lс, м

55

lэкв, м

4

d1, мм

159

d2, мм

125

dвен, мм

60

dнас, мм

65

∆мм

0,4

∆смм

0,4

ζкор

10

ζкол

0,8

ζзад

2,0

ρ1кг/м3

870

ν1см2/с

0,12

ρ2кг/м3

730

μнас

0,82

μвен

0,95

Pв, кПа

47

Pм1, кПа

340

hвен, мм.рт.ст

286


Определяемые параметры
1)                Определить геометрическую высоту всасывания насоса Н2.

2)                Определить показание дифманометра  (или дифпьезометра) скоростной трубки.

3)                Построить эпюру скоростей для сечения в месте установки скоростной трубки.

4)                Определить показание дифманометра расходомера Вентури (h
вен).

5)                Определить установившейся уровень жидкости в промежуточной емкости Н1.

6)                Определить разность показаний манометров Рм2 и Рм3.

7)                Определить   суммарные   потери   напора   в местных сопротивлениях   нагнетательной  линии  и  их   суммарную эквивалентную длину.

8)                Определить необходимый диаметр самотечного трубопроводаdc, обеспечивающий установление заданного постоянного уровня в верхнем резервуаре Н3.

9)                Определить минимальную толщину стальных стенок трубы d
2
,при которой не происходит её разрыва в момент возникновения прямого гидравлического удара.

10)            Определить полезную мощность насоса.
4.1. Определение геометрической высоты всасывания насоса Н2.
4.1.1. Для определения геометрической высоты всасывания насоса Н2 рассмотрим два сечения  А-А (поверхность жидкости в нижнем резервуаре В) и В-В (в месте установки вакуумметра Рв во всасывающей линии насосной установки). Мы имеем дело с установившимся движением вязкой несжимаемой жидкостью. Запишем уравнение Бернулли для сечения А-А и В-В:

             <img width=«395» height=«48» src=«ref-2_787801796-826.coolpic» v:shapes="_x0000_i1026"> …(1)        

где <img width=«32» height=«23» src=«ref-2_787802622-114.coolpic» v:shapes="_x0000_i1027">, <img width=«32» height=«23» src=«ref-2_787802736-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1028"> — расстояния от сечений А-А и В-В соответственно до некоторой произвольно  выбранной горизонтальной плоскости (м);

<img width=«35» height=«23» src=«ref-2_787802848-118.coolpic» v:shapes="_x0000_i1029">, <img width=«35» height=«23» src=«ref-2_787802966-117.coolpic» v:shapes="_x0000_i1030"> — давления в сечениях А-А и В-В соответственно (Па);

<img width=«19» height=«23» src=«ref-2_787803083-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1031"> — плотность циркулирующей жидкости (кг/м3);

g -  ускорение свободного падения (м2/с);

VA
-
A

,
VB
-
B
— скорость течения жидкости в сечение А-А и В-В соответственно (м/с);

<img width=«33» height=«23» src=«ref-2_787803181-120.coolpic» v:shapes="_x0000_i1032">, <img width=«35» height=«23» src=«ref-2_787803301-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1033"> — коэффициенты Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях А-А и В-В соответственно;

<img width=«31» height=«23» src=«ref-2_787803422-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1034"> — потери напора на участках между выбранными сечениями.

Выберем сечение А-А за начало отсчёта, тогда zА-А=0 и zВ-В=Н2.

VA
-
A
=0, так как уровень в нижнем резервуаре В установившийся.

<img width=«83» height=«24» src=«ref-2_787803548-170.coolpic» v:shapes="_x0000_i1035">, так как резервуар В открыт.

<img width=«115» height=«24» src=«ref-2_787803718-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1036"> — разность атмосферного и вакуумного давления.

Для решения практических задач коэффициент Кориолиса можно принять равным единице, т.е. <img width=«107» height=«23» src=«ref-2_787803920-206.coolpic» v:shapes="_x0000_i1037">.

<img width=«104» height=«45» src=«ref-2_787804126-316.coolpic» v:shapes="_x0000_i1038"> , где Q – расход жидкости (м3/с); S— площадь поперечного сечения (м2).

<img width=«145» height=«44» src=«ref-2_787804442-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1039">

В результате формула (1) примет вид:

<img width=«501» height=«48» src=«ref-2_787804805-1020.coolpic» v:shapes="_x0000_i1040"> …(2)

Для определения Н2 необходимо определить расход Q и потери напора hA-B.
<img width=«231» height=«140» src=«ref-2_787805825-979.coolpic» hspace=«12» v:shapes="_x0000_s1026">4.1.2. Для определения расхода жидкости рассмотрим ртутный дифманометр расходомера Вентури. 

Запишем уравнение неразрывности для сечений 1-1 и 2-2:

<img width=«12» height=«23» src=«ref-2_787806804-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1041"><img width=«179» height=«23» src=«ref-2_787806877-299.coolpic» v:shapes="_x0000_i1042">   (1)

Выразим из (1) скорость <img width=«17» height=«23» src=«ref-2_787807176-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1043">:

<img width=«91» height=«47» src=«ref-2_787807276-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1044">   (2).

Запишем уравнение Бернулли Для двух сечений 1-1 и 2-2:

<img width=«319» height=«48» src=«ref-2_787807518-697.coolpic» v:shapes="_x0000_i1045">   (3)

где <img width=«16» height=«23» src=«ref-2_787808215-92.coolpic» v:shapes="_x0000_i1046">, <img width=«17» height=«23» src=«ref-2_787808307-94.coolpic» v:shapes="_x0000_i1047"> — расстояния от сечений А-А и В-В соответственно до некоторой произвольно  выбранной горизонтальной плоскости (м);

<img width=«19» height=«23» src=«ref-2_787808401-97.coolpic» v:shapes="_x0000_i1048">, <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_787808498-100.coolpic» v:shapes="_x0000_i1049"> — давления в сечениях А-А и В-В соответственно (Па);

<img width=«19» height=«23» src=«ref-2_787803083-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1050"> — плотность циркулирующей жидкости (кг/м3);

g -  ускорение свободного падения (м2/с);

V
1
,
V
2
— скорость течения жидкости в сеченьях А-А и В-В соответственно (м/с);

<img width=«19» height=«23» src=«ref-2_787808696-99.coolpic» v:shapes="_x0000_i1051">, <img width=«20» height=«23» src=«ref-2_787808795-102.coolpic» v:shapes="_x0000_i1052"> — коэффициенты Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях А-А и В-В соответственно;

<img width=«31» height=«23» src=«ref-2_787803422-126.coolpic» v:shapes="_x0000_i1053"> — потери напора на участках между выбранными сечениями.

Выберем ось трубопровода за начало отсчёта, тогда z1=z2=0, т.к. трубопровод горизонтален. Предположим, что по трубопроводу течёт идеальная жидкость, что позволяет не учитывать потери напора hA-B=0.

α1=α2=1, (для практических расчётов).

Запишем (3) с учётом всех утверждений:

 <img width=«147» height=«48» src=«ref-2_787809023-413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1054">   (4).
Выразим из (4) с учётом (2):

<img width=«601» height=«113» src=«ref-2_787809436-2115.coolpic» v:shapes="_x0000_i1055">  (5)

Из рисунка видно, что <img width=«81» height=«47» src=«ref-2_787811551-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1056">, где <img width=«121» height=«51» src=«ref-2_787811797-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1057">   (6)

Теоретический расход будет меньше, т.к. существуют потери напора, учтём это с помощью поправочного коэффициента, который называется коэффициентом расхода μ.

<img width=«97» height=«24» src=«ref-2_787812169-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1058">, где S1=S
вен
(7).

Подставим в (7) уравнение (5) (с учётом (6)):

<img width=«237» height=«113» src=«ref-2_787812382-1073.coolpic» v:shapes="_x0000_i1059">, где <img width=«83» height=«44» src=«ref-2_787813455-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">

В итоге имеем:

<img width=«631» height=«136» src=«ref-2_787813700-2743.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">

4.1.3. Определим потери напора hА-В.
h
А-В
=
h
д
+hм(3), где h
д— потери напора по длине трубопровода (м); hм — потери напора от местных сопротивлений.

h
м
=
h
кор
+hкол+hзад ,где h
кор— потери напора на коробке всасывающей линии(м);


h
кол
— потери напора на колене всасывающей линии(м);

h
зад— потери напора на задвижке всасывающей линии (м).

         <img width=«535» height=«96» src=«ref-2_787816443-2041.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">

<img width=«240» height=«44» src=«ref-2_787818484-575.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">

h
д
=
h
д1
+hд2, гдеh
д1
-потери напора на участке трубопровода l1;

h
д2
-потери напора на участке трубопровода l2.

<img width=«119» height=«48» src=«ref-2_787819059-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064"> ; <img width=«117» height=«48» src=«ref-2_787819395-343.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">;  <img width=«161» height=«44» src=«ref-2_787819738-413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">

 где <img width=«16» height=«24» src=«ref-2_787820151-98.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067"> — коэффициент гидравлического сопротивления для соответствующего участка.

Для определения λ1 и λ2 необходимо определить режим течения жидкости на соответствующих участках трубопровода. Для этого определим числа Re для этих участков:

<img width=«415» height=«47» src=«ref-2_787820249-853.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">

<img width=«423» height=«47» src=«ref-2_787821102-857.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">

где ν — кинематическая вязкость циркуляционной жидкости (м2/с).

Имеем, что Re1>Reкр=2300 <img width=«20» height=«16» src=«ref-2_787821959-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070"> на участке трубопровода l
1
турбулентный режим течения;

Re2>Reкр=2300<img width=«20» height=«16» src=«ref-2_787821959-91.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071"> на участке трубопровода l
2
турбулентный режим течения.

Определим тип трубопровода (шероховатый или гладкий) на участках трубопровода l1и l2.

Для этого определим значения величин обратной относительной шероховатости для обоих рассматриваемых участков:

<img width=«319» height=«47» src=«ref-2_787822141-739.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">

     Оба участка принадлежат зоне шероховатых труб, т.к. их числа Re принадлежат промежуткам:<img width=«321» height=«43» src=«ref-2_787822880-646.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

<img width=«293» height=«23» src=«ref-2_787823526-466.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074"> для первого и второго промежутков соответственно. Следовательно, для определения λ1 и λ2 воспользуемся формулой Альтшуля:

<img width=«444» height=«109» src=«ref-2_787823992-2005.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">

Найдём суммарные потери напора для участков l
1и l
2:

<img width=«548» height=«120» src=«ref-2_787825997-2166.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">

<img width=«277» height=«69» src=«ref-2_787828163-611.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">

Подставим полученные нами значения в формулу (3) и получим необходимую величину:

h
А-В
=
h
д
+hм=0,61+1,02=1,63м.
По формуле (2) определим геометрическую высоту всасывания насоса Н2:

<img width=«496» height=«72» src=«ref-2_787828774-1207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">

<img width=«293» height=«44» src=«ref-2_787829981-665.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">    продолжение
--PAGE_BREAK--