Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин

Министерство образования РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования





Самарский государственный технический университет







Кафедра: «Процессы и аппараты»







Курсовая работа

«Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин. Испытание центробежного насоса»

























Cамара, 2005 г.


Цель работы: определить зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; рассчитать для определенного значения критерия Re: а) коэффициенты местных сопротивлений ξ для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; б) коэффициент трения λ; сравнить опытные значения коэффициентов сопротивлений с табличными.

Табл. 1 Результаты снятых показаний:

№ опыта

Показания дифманометра, мм. рт. ст.

Расход воды Q, 10-3 м3/с

Потери напора на участках трубопровода







На повороте под прямым углом hм.с.1, мм. вод. ст.

При внезапном расширении hм.с.2, мм. вод. ст.

при внезапном сужении hм.с.3, мм. вод. ст.

на кране hм.с.4, мм. вод. ст.

на нормальном вентиле hм.с.5, мм. рт. ст.

на прямом участке АВ hтр., мм. рт. ст.

5

20

0.39

58

105

272

410

160

79



Обработка опытных данных:

По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.

По известному расходу воды, зная сечение трубопровода, находим среднюю линейную скорость потока:



, 



где  - расход воды, м3/с;

d – диаметр трубопровода, 0,019 м.

3. Для каждого значения скорости потока вычисляем соответствующее значение критерия Рейнольдса



,



где ρ – плотность воды при температуре опыта, 998,23 кг/м3;

μ – динамическая вязкость воды, 0,00102 Нс/м2;

4. Напор, затрачиваемый на создание скорости в трубопроводе (скоростной напор) рассчитываем по формуле 







Потерянный напор определяем по уравнению







Сопротивление сети рассчитываем по формуле:





Коэффициенты сопротивления  и коэффициент трения рассчитываем из выражений





. 



Результаты расчетов приведены в таблицах.



Табл. 2 Результаты расчетов

№ опыта

Расход воды Q, м3/с

Средняя скорость w, м/с

Критерий Рейнольдса Re

Геометрический напор hг, м. вод. ст

Скоростной напор hск, м. вод. ст

Потерянный напор hпот, м. вод. ст

Сопротивление сети Нс, м. вод. ст.

5

0.0004

1.38

25590.0889

2.3

0.0965

4.0954

6.49

Табл. 3 Результаты расчетов

Виды сопротивлений

 



Потери напора hпот, м

Коэффициент сопротивления

Коэффициент трения





опытный  

табличный 

опытный λ

табличный λТ

Поворот под углом 900

0.058

0.601

1.1…1.3

 

 

Внезапное расширение

0.105

1.088

0.5



 

Внезапное сужение

0.272

2.818

0.85

 

 

Кран пробочный

0.410

4.247

0.2…11



 

Вентиль нормальный

2.176

22.541

4.5…5.5

 

 

Прямой участок

1.074

 

 

0.037762

0.0373



По полученным данным построим график зависимости :





Рис. 2 График зависимости .



Вывод: экспериментально определена графическая зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; графически зависимость представляет собой параболу, т.е. сопротивление сети параболически увеличивается при возрастании средней скорости потока. 

Для определенного значения критерия Re = 25590,1 рассчитаны: 

а) коэффициенты местных сопротивлений ξ для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; для пробочного крана значение местного сопротивления сходится с табличным, для остальных элементов сети опытные значения местных сопротивлений не сходятся с табличными. Подобное несоответствие, возможно, объясняется высокими погрешностями эксперимента вследствие изношенности оборудования, невысокой точности приборов и т.д. 

б) коэффициент трения λ=0,0378; при сравнении с табличным значением коэффициента абсолютная погрешность составила Δабс=0,0462; относительная погрешность Δотн=1,24%.






Цель работы: практическое знакомство с насосной установкой и проведение испытания с необходимыми замерами для последующего построения характеристик H-Q; N-Q; η-Q; построение характеристики сети (Нс-Q); определение рабочей точки насоса.



Табл. 1. Результаты снятых показаний

№ опыта

Показания диф- манометра, мм. Рт. Ст.

Подача насоса Q,10-3 м3/с

Давление в нагне-тательном трубо-проводе Рн, Н/м2

Давление во всасы-вающем трубо-проводе Рвс, Н/м2

Полный напор Н, м вод. Ст.

Потребляемая мощность

КПД,%













Nтеор., кВт

Nгидр., кВт



5

20

0.39

1.8

-0.06

19.160245

0.073305

0.26

28.1943



По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.

Напор насоса определяется по уравнению:



, где:



 – давление на линии нагнетания, Н/м2

 – давление на линии всасывания, Н/м2

g – ускорение свободного падения, м/с2

 – плотность воды при t=200C, 1000 кг/м3

 – расстояние между местами присоединения приборов, 0,2м

Теоретическая мощность насоса







Коэффициент полезного действия:







По полученным данным строим графические зависимости H-Q; N-Q; η-Q, строим характеристику сети (Н-Q):





Рис. 2. Характеристика сети (Н-Q)





Рис. 3. Графическая зависимость N-Q.







Рис. 4. Графическая зависимость η-Q



Вывод: осуществлено практическое знакомство с насосной установкой и проведены испытания с необходимыми замерами. Построена характеристика сети (Н-Q); наложение графиков H=b(Q) и Hc=b(Q) показало, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была получена. 

Построены характеристики H-Q; N-Q; η-Q, откуда следует, что при увеличении подачи воды полный напор насоса незначительно уменьшается; при этом возрастают КПД насоса и потребляемая мощность. Данные тенденции объясняются тем, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была достигнута.