--PAGE_BREAK--
4. Расчетная часть
Исходные данные
Величина
Вариант
19
H3, м
2,5
l1, м
12
l2, м
8
l3, м
7
l4, м
6
l5, м
7
l6, м
150
l7, м
50
l8, м
6
l9, м
280
l10, 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:
…(1)
где , — расстояния от сечений А-А и В-В соответственно до некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости (м);
, — давления в сечениях А-А и В-В соответственно (Па);
— 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);
, — коэффициенты Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях А-А и В-В соответственно;
— 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.
, так как резервуар В открыт.
— разность атмосферного и вакуумного давления.
Для решения практических задач коэффициент Кориолиса можно принять равным единице, т.е. .
, где Q – расход жидкости (м3/с); S— площадь поперечного сечения (м2).
В результате формула (1) примет вид:
…(2)
Для определения Н2 необходимо определить расход Q и потери напора hA-B.
4.1.2. Для определения расхода жидкости рассмотрим ртутный дифманометр расходомера Вентури.
Запишем уравнение неразрывности для сечений 1-1 и 2-2:
(1)
Выразим из (1) скорость :
(2).
Запишем уравнение Бернулли Для двух сечений 1-1 и 2-2:
(3)
где , — расстояния от сечений А-А и В-В соответственно до некоторой произвольно выбранной горизонтальной плоскости (м);
, — давления в сечениях А-А и В-В соответственно (Па);
— 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);
, — коэффициенты Кориолиса, которые учитывают неравномерность распределения скоростей в сечениях А-А и В-В соответственно;
— 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:
(4).
Выразим из (4) с учётом (2):
(5)
Из рисунка видно, что , где (6)
Теоретический расход будет меньше, т.к. существуют потери напора, учтём это с помощью поправочного коэффициента, который называется коэффициентом расхода μ.
, где S1=S
вен
(7).
Подставим в (7) уравнение (5) (с учётом (6)):
, где
В итоге имеем:
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).
h
д
=
h
д1
+hд2, гдеh
д1
-потери напора на участке трубопровода l1;
h
д2
-потери напора на участке трубопровода l2.
; ;
где — 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:
где ν — кинематическая вязкость циркуляционной жидкости (м2/с).
Имеем, что Re1>Reкр=2300 на участке трубопровода l
1
турбулентный режим течения;
Re2>Reкр=2300 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:
Оба участка принадлежат зоне шероховатых труб, т.к. их числа Re принадлежат промежуткам:
для первого и второго промежутков соответственно. Следовательно, для определения λ1 и λ2 воспользуемся формулой Альтшуля:
Найдём суммарные потери напора для участков l
1и l
2:
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:
продолжение
--PAGE_BREAK--