Расчёт гидросистемы

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 Q3  необходимо найти расходы Q1 и Q2 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  для этих двух случаев и определить время частичного опорожнения резервуара от HH  до HК = 0,75 HH.

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

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

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 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 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



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;