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 H_H.

2. Найти расход Q для уровня H = 0,75 H_H.

3. Найти среднее значение коэффициента расхода  для этих двух случаев и определить время частичного опорожнения резервуара от H_H до H_К = 0,75 H_H.

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

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

1. 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 H_H 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

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

при Па,

при Па;

2) с

при Па,

при Па;

3) с

при Па,

при Па;