Курсовое задание
по аэрогидродинамике
Тема
"Расчёт гидросистемы"
резервуар гидросистема расчет
Схема гидросети
Исходные данные:
|
;
;
;
;
;
;
;
|
см; ; ; ; 0.1 c
|
k
– номер группы, i
– номер студента в группе.
Трубы стальные. Жидкость - вода. t
= 20
°
1. Для заданного секундного расхода Q
3
необходимо найти расходы Q
1
иQ
2
и суммарный расход Q
, а также начальный уровень в резервуаре HH
.
2. Найти расход Q
для уровня H
= 0,75
HH
.
3. Найти среднее значение коэффициента расхода m для этих двух случаев и определить время частичного опорожнения резервуара от HH
до H
К
= 0,75
HH
.
4. Вычислить величину повышения давления в начальной фазе гидроудара для трёх случаев времени закрытия.
Найдём числовые значения заданных величин dтр
,
l
3
,
Q
3
и остальных.
1. Из равенства потерь в ветвях 1,2,3 имеем:
Выражая расходы Q
1
иQ
2
через Q
3
мы можем записать выражение для полного расхода:
Нам неизвестны коэффициенты
K
1
,K
2
, K
3
, ,
скорость в 3-й ветви:
м/с
,
число Рейнольдса:
,
,
это 5 зона
вычисляем по формуле Шифринсона:
,
Для нахождения K
1
, сначала примем в 5 зоне:
,
,
л/с
,
м/с
,
,
входит в 5 зону, принимаем расход Q
1
= 0,031 м3
/с.
Найдём для K
2
в 5 зоне:
,
,
м3
/с
,
м/с
,
,
входит в 5 зону
Общий расход:
м3
/с
,
м/с
Запишем уравнение Бернулли для начального сечения HH
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 тр
;
;
,
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
приПа
,
приПа
;
2) с
приПа
,
приПа
;
3) с
приПа
,
приПа
;