Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Расчёт расхода воды в водопроводе. ⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2
Расчет производим путем составления уравнения Бернулли для начального и конечного уровня жидкости в баках с учетом избыточного давления Ри . Затем определяем потери напора в трубе, учитывая местные и линейные потери. Получаем уравнение:
Где λ - коэффициент гидравлического трения, ξвх , ξзадв, ξвых - коэффициенты местных сопротивлений, -скорость течения воды в трубе, ℓ - длина трубы, d - диаметр трубы.. Напор , создаваемый в трубопроводе под избыточным давлением Ри и перепадом определим по формуле: , Где h - разность уровней в баках, – избыточное давление в баке, 𝜌 – плотность воды, g –ускорение свободного падения. Пример расчёта. Вода по трубопроводу подается из верхнего бака А в нижний бак Б под воды избыточным давлением Ри = 0,2 МПа. Разность уровней в баках h. Определить расход воды, если коэффициент гидравлического трения λ = 0,03, коэффициент местных сопротивлений ξвх = 0,5; ξзадв = 2; ξвых = 1 диаметр трубы d = 75 мм, длина трубы ℓ.
Дано: ℓ =20 м; h=6; 𝜌=1000 кг/м3. Решение: Потери напора между верхним уровнем воды в баке А и уровнем воды в нижнем баке Б определим по уравнению: Потери напора на трение в трубе и сумму местных потерь определяем по формуле: Вычисляем выражение в скобках м Находим среднюю скорость течения воды в трубе Определяем сечение трубопровода Расход трубопровода
Расчёт гидропривода. Совокупность гидромашин, гидроаппаратов и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости, называется гидроприводом. Гидромашинами называют машины, предназначенные для передачи энергии жидкости, они называются насосами, а машины, преобразующие энергию жидкости в другие виды энергии, называются гидродвигателями или турбинами. Гидроаппаратами называются устройства, управляющие потоками жидкости в гидроприводе. К ним относятся: гидродроссели и гидроклапаны, предназначенные для управления расходом и давлением в потоке жидкости; гидрораспределители, используемые для изменения направления потока жидкости. Вспомогательные устройства поддерживают работоспособность гидропривода в процессе эксплуатации (фильтры, теплообменные аппараты, сапуны) или показывают параметры работы привода (контрольно – измерительные приборы: манометры, расходомеры, термометры, датчики). К вспомогательным устройствам относятся также шланги, трубопроводы, соеденительная арматура.
Гидроприводы делят на два типа: гидродинамические (лопастные), их называют гидропередачи и объёмные гидроприводы. В транспортно – технологическом комплексе используют, главным образом, объёмные гидроприводы. По характеру движения выходного звена гидроприводы делят на поступательные, вращательные и поворотные. В зависимости от этого для движения используют гидроцилиндры, гидромоторы и гидроповоротники. Гидроприводом можно управлять в процессе работы: изменять скорость движения выходного звена. Такие приводы называются регулируемыми. Если параметры работы не меняются, то привод будет нерегулируемый. Различают два способа регулирования гидропривода: дроссельное и объёмное. Дроссельное регулирование заключается в том, что часть подачи насоса отводится через дроссель или клапан на слив минуя гидродвигатель. При этом возможно два варианта включениия дросселя: последовательно с гидродвигателем и параллельно ему. При последовательном вкючении дросселя для привода поступательного движения скорость выходного звена определится по уравнению , где – коэффициент расхода через дроссель; Sдр – площадь проходного сечения дросселя; Sп – площадь поршня со стороны нагнетания; F – нагрузка на выходном звене; Рн – давление на выходе из насоса. При параллельном включении дросселя скорость выходного звена определяется по уравнению , где Qн – подача насоса. Объёмное или машинное регулирование осуществляется за счёт изменения рабочего объёма насоса или гидродвигателя либо того и другого вместе. Такое регулирование возможно только в гидропрводах вращения. Частота вращения вала гидромотора определяется уравнением , где nн – частота вращения насоса; Vн и Vм – соответственно максимальный рабочий объём насоса и гидромотора; e н и e м – безразмерный параметр регулирования насоса и гидромотора, равный отношению текущего значения рабочего объёма к максимального (изменяется от 0 до 1); объёмный к.п.д. гидропривода, равный произведению объёмных к.п.д. насоса и гидромотора.
Коэффициент полезного действия гидропривода равен отношеню мощности на выходном звене к мощности, потребляемой насосом. Для поступательного гидропривода . Для вращательного гидропривода , здесь M н и M м соответственно момент на валу насоса и гидродвигателя; F – усилие на штоке гидроцилиндра; и − угловая скорость вращения вала насоса гидромотора. К.п.д. гидропривода с машинным управлением учитывает объёмные, механические потери в гидромашинах и гидравлические потери давления в гидролиниях (трубопроводах, фильтрах, распределителях) , где – механический к.п.д. гидропривода, равный произведению механических к.п.д. насоса и гидродвигателя; – гидравлический к.п.д., равный отношению потерь давления в гидролиниях к давлению на выходе из насоса. − объёмный к.п.д. гидропривода. К.п.д. гидропривода с дроссельным управлением помимо перечисленных потерь учитывает и к.п.д. системы управления, который равен отношению мощности потока жидкости, подведённого к гидродвигателю, к мощности потока жидкости на выходе из насоса без учёта потерь в гидролиниях. При последовательном включении дросселя , при параллельном включении дросселя , здесь S др и S др max − соответственно текущая и максимальная величина площади проходного сечения дросселя; Q др − расход через дроссель. Гидроприводы при расчётах можно рассматривать как сложные трубопроводы с насосной подачей,, а гидродвигатели − как особые местные сопротивления, вызывающие потерю давления . Эта величина считается независящей от расхода жидкости (скорости перемещения выходного звена поршня). Для гидроцилиндров величина приближённо определяется как частное от деления нагрузки вдоль штока на площадь поршня со стороны нагнетания При расчёте указанных схем следует учитывать то, что расход жидкости на входе в гидроцилиндр с односторонним штоком отличен от расхода на выходе, так как площади поршня различны. В основе расчёта трубопроводов лежат формула Дарси,для определения потерь напора на трение по длине потока и формула Вейсбаха для расчёта местных потерь. При ламинарном режиме (Re < 2300) удобнее пользоваться формулой Пуазейля , где p тр – потеря давления на трение в трубопроводе; – кинематическая вязкость жидкости; ℓ − длина трубопровода; Q− расход жидкости в трубопроводе; d – внутренний диаметр трубопровода. При турбулентном режиме (Re >2300) используют формулу Дарси Скорость течения жидкости обычно выражают через расход , где − коэффициент сопротивления трения; Q – расход жидкости; d – диаметр трубопровода; 𝜌 − плотность жидкости. Коэффициент сопротивления трения λт , при турбулентном режиме, в общем случае эависит от числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости ∆ / d. Если для так называемых гидравлически гладких труб шероховатость на сопротивление не влияет, то коэффициент λт, одноэначно определяется числом Re. Наиболее употребительной для этого случая является формула Блазиуса
. Универсальной формулой, учитывающей одновременно оба фактора, является формула Альтшуля . При малых значениях Re и ∆ / d вторым слагаемым в этой формуле можно принебречь. Наоборот, при больших Re и ∆ / d первое слагаемое становится ничтожно малым и она принимает вид формулы Шифринсона . Суммарная потеря давления Σ∆ 𝑝 в трубопроводе гидропривода складывается из потерь на трение по длине и местных потерь: .
Пример расчёта. В гидротормозной системе автомобиля передача усилия F от ножной педали к тормозам колёс производится посредством жидкости, вытесняемой поршнем 1 из главного тормозного цилиндра 2 по трубопроводам в рабочие тормозные цилиндры передних 3 и задних 4 колёс. На первом этапе торможения за счёт хода поршней рабочих цилиндров выбирается зазор между тормозными колодками и барабанами. На втором этапе торможения происходит сжатие всего объёма жидкости V в системе, выравнивание давления и прижатие колодок к барабанам. Диаметры всех цилиндров одинаковы. Определить: 1) скорости перемещения поршней колёсных тормозных цилиндров для передних (υп) и эадних (υз); 2) ход педали, необходимый для упругого сжатия тормозной жидкости в системе. Плотность жидкости 𝜌, модуль объёмной упругости 1/𝛽р, жидкость – минеральное масло, вязкостью 𝜈. Рисунок 4. Схема тормозной системы автомобиля Дано: F = 500 H; d ц = 22 мм; α / b =5; ℓ 1 =2 м; ℓ 2 =3м; ℓ 3 = 1м; d 1 = 4мм; d 2 = 5мм; d 3 = 4мм; V=0,5л; 𝜌 = 1000кг/м3; 𝜈 = 0,1∙10-3м2/с; 1/𝛽р =103МПа. Решение: Для решения используем формулу сжимаемости жидкости , где V – конечный объём жидкости, V0 – начальный объём жидкости, ∆𝑝 – увеличение давления, 𝛽р – коэффициент объёмного сжатия. Задаёмся режимом течения, основываясь на роде жидкости – значении вязкости (вода, бензин, керосин – режим обычно турбулентный; масла – ламинарный). Потери напора в гидролиниях при ламинарном режиме определяют по закону Пуазейля . 1. Определим силу давления F 2 на шток поршня главного тормозного цилиндра. Составим уравнение момента относительно оси поворота педали. . 2. Определим давление в главном тормозном цилиндре по формуле Па. Это давление передаётся во все гидролинии. 3. Определим расход в гидролинях передних колёс, используя формулу Пуазейля
м3/с 4. Определим расход в тормозном цилиндре передних колёс разделив общий расход пополам м3/с. 5. Определим скорость перемещения поршня в тормозном цилиндре передних колёс м/с. 6. Определим расход Q2 в общей линии задних колёс, используя формулу Пуазейля м3/с 7. Определим расход в линии задних колёс м3/с.
8. Определим расход Q4 в тормозном цилиндре задних колёс Q4 = м3/с. 9. Определим скорость движения поршня в тормозном цилиндре задних колёс м/с 10. Определить суммарный расход масла в главном тормозном цилиндре + м3/с. 11. Определим изменение объёма масла в системе при упругом сжатии по формуле , Где ∆V – изменение объёма = V0 – V. ∆V = =0,033 м3 12. Определим ход педали см. Задания и методические указания к выполнению самостоятельной работы Самостоятельное задание должно выполняется студентом после проработки изложенного выше материала дисциплины. Студенту предлагается самостоятельно решить четыре задачи. В каждой задаче исходные данные выбираются из соответствующих таблиц по шифру зачётной книжки студента. При выполнении задания необходимо соблюдать следующие требования: На первой странице тетради привести в табличной форме исходные данные для решения каждой задачи согласно шифру - номеру зачетной книжки студента. Обязательно перед решением записать условие задачи и содержание контрольного вопроса в тетрадь. Решение сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором должно быть указано: какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу (из условия задачи, из учебника, задачника, определена ранее и т.д.). Вычисления представлять в развернутом виде. Обязательно проставлять размерности всех заданных и рассчитанных величин в международной системе СИ. Графический материал должен быть выполнен четко, в масштабе и на миллиметровой бумаге, как исключение можно использовать бумагу в клеточку. При использовании таблиц, формул и других справочных материалов, необходимо непосредственно при решении задачи указывать ссылку на литературный источник в квадратных скобках, например - [6]. После решения задачи должен быть произведен краткий анализ полученных результатов и сделаны соответствующие выводы. Самостоятельную работу можно выполнять в электронном виде и направлять преподавателю по почте. Таблица выбора данных к задаче №1 (исходные данные выбираются из таблицы по последней цифре зачётной книжки студента).
Таблица выбора данных к задаче №2 (исходные данные выбираются из таблицы по последней цифре зачётной книжки студента).
Таблица выбора данных к задаче №3 (исходные данные выбираются из таблицы по последней цифре зачётной книжки студента).
Таблица выбора данных к задаче №4 (исходные данные выбираются из таблицы по последней цифре зачётной книжки студента).
Примеры оценочных средств для рубежного контроля и зачёта Тестовые вопросы к рубежному контролю №1 1 Основное уравнение гидростатики определяется? Варианты ответа: а) произведением давления газа над свободной поверхностью к площади свободной поверхности;
2 Объем жидкости, протекающий за единицу времени через живое сечение называется? Варианты ответа: а) расход потока;
3 Чему равно гидростатическое давление в точке А? Варианты ответа:
4 Как изменится угол наклона свободной поверхности в цистерне, двигающейся с постоянным ускорением? Варианты ответа: а) свободная поверхность примет форму параболы; б) будет изменяться; в) свободная поверхность будет горизонтальна; г) не изменится.
5 Уравнение Бернулли для реальной вязкой жидкости имеет вид? Варианты ответа:
6.Линейные потери вызваны? Варианты ответа:
а) силой трения между слоями жидкости;
6.Влияет ли режим движения жидкости на гидравлическое сопротивление? Варианты ответа: а) влияет;
7 При подаче жидкости по последовательно соединенным трубопроводам 1, 2, и 3 расход жидкости в них? Варианты ответа: а) Q = Q1 + Q2 + Q3;
8 Характеристикой насоса называется? Варианты ответа: а) зависимость изменения давления и расхода при изменении частоты вращения вала;
9 Укажите на рисунке геометрическую высоту нагнетания?
Варианты ответа: а) 1;
10 Гидравлическими машинами называют? Варианты ответа: а) машины, вырабатывающие энергию и сообщающие ее жидкости;
Тестовые вопросы к рубежному контролю №2
1 На рисунке изображен поршневой насос простого действия. Укажите неправильное обозначение его элементов? Варианты ответа:
2 Какой гидравлический элемент изображен на рисунке?
Варианты ответа:
3 Гидропередача - это Варианты ответа: а) система трубопроводов, по которым движется жидкость от одного гидроэлемента к другому;
4 Насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежных сил, называется? Варианты ответа: а) лопастной центробежный насос;
5 Какой гидравлический элемент изображен на рисунке? Варианты ответа:
6 Какой гидравлический элемент изображен на рисунке? а) гидронасос реверсивный;
7 На каком рисунке изображен поршневой насос двойного действия?
8 Какой гидравлический элемент изображен на рисунке? а) клапан обратный; б) дроссель регулируемый; в) дроссель настраиваемый; г) клапан редукционный.
9 Насос, в котором жидкость перемещается под действием центробежных сил, называется а) лопастной центробежный насос; б) лопастной осевой насос; в) поршневой насос центробежного действия; г) дифференциальный центробежный насос.
10 Метод расчета трубопроводов с насосной подачей заключается а) в нахождении максимально возможной высоты подъема жидкости путем построения характеристики трубопровода; б) в составлении уравнения Бернулли для начальной и конечной точек трубопровода; в) в совместном построении на одном графике кривых потребного напора и характеристики насоса с последующим нахождением точки их пересечения; г) в определении сопротивления трубопровода путем замены местных сопротивлений эквивалентными длинами. Примерный перечень вопросов к зачету 1. Силы, действующие на жидкость. Единицы давления. 2. Основное уравнение гидростатического давления. 3. Свойства жидкостей: вязкость, плотность, сжимаемость,температурное расширение, 4. Сила давления жидкости на плоскую и криволинейную стенку. 5. Измерение давления. Приборы для измерения давления. 6. Виды движения жидкости. 7. Характеристики потока. 8. Расход жидкости. Уравнение неразрывности. 9. Геометрическая и энергетическая интерпретация уравнения Бернулли. 10. Графическое изображение уравнения Бернулли для реальной (вязкой) жидкости. Измерение скоростного напора. 11. Гидравлические потери (общие сведения). Формула Вейсбаха, Дарси. 12. Основы геометрического подобия. 13. Режимы течения жидкости в трубах. 14. Теория ламинарного течения жидкости в трубах. 15. Закон Пуазейля. 16. Турбулентное течение жидкости. Понятие о гладких и шероховатых трубах. 17. Влияние ламинарного слоя на сопротивление шероховатости при турбулентном течении жидкости. Графики Никурадзе, Мурина. 18. Гидравлический расчет простого трубопровода. 19. Последовательное, параллельное и разветвленное соединение трубопроводов. 20. Расчет разомкнутого трубопровода с насосной подачей жидкости. 21. Общие понятия о гидравлических машинах. Классификация гидромашин. 22.Динамические машины. Классификация. Основные характеристики. 23.Устройство и работа лопастного насоса. Характеристики лопастного насоса. 24.Объемные гидромашины, их классификация. Свойства и основные характеристики. 25.Объемные машины возвратно-поступательного действия. Устройство и работа. 26.Роторные объемные гидромашины. Их классификация. Устройство и работа. 27.Роторно-вращательные машины. Устройство и работа. 28.Роторно-поступательные машины. Устройство и работа. 29.Назначение, устройство, работа и составляющие элементы гидропривода. 30.Гидрораспределители: назначение, устройство и работа. 31.Гидроклапаны: типы, назначение, устройство и работа. 32.Гидродроссели: назначение, устройство и работа. 33.Расчет гидропривода. Общие направления. 34.Основные схемы гидроприводов. Обозначение элементов гидропривода на гидросхемах. 35.Схемы регулирования гидроприводов. 36.Объемное регулирование гидроприводов. Достоинства и недостатки объемного регулирования. 37.Дроссельное регулирование гидроприводов. Его достоинства и недостатки. 38.Стабилизация и синхронизация движения выходных звеньев гидропривода. 39.Следящие гидроприводы.
Основная литература
Дополнительная литература
Савельев Виктор Андреевич
Методические указания к выполнению самостоятельной работы по дисциплине «Механика жидкости и газа» для бакалавров направления (15.03.05)
Редактор
__________________________________________________________________ Подписано в печать Формат 60х84 1/16 Бумага тип. № 1 Печать цифровая Усл. печ.л. 1,25 Уч.- изд. л. Заказ Тираж 50 не для продажи РИЦ Курганского государственного университета. 640669, г. Курган, ул. Гоголя, 25. Курганский государственный университет.
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-12; просмотров: 174; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.173.78 (0.239 с.) |