Файл: Контрольная работа по дисциплине Гидрогазодинамика Модуль 1 Гидромеханика.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 26.04.2024
Просмотров: 12
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Контрольная работа
по дисциплине «Гидрогазодинамика»
Модуль 1 «Гидромеханика»
«Определение рабочего режима лопастного насоса»
Лопастные насосы (центробежные насосы) относятся к группе динамических насосов. Эта группа насосов является самой многочисленной из всех. Они обладают большой универсальностью, могут быть в разных исполнениях, более надежны в эксплуатации, обладают равномерной подачей и т.д. В них достаточно просто осуществляется регулирование производительности. В центробежных насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса с лопатками, заключенного в улиткообразном корпусе.
В ходе выполнения данной задачи предлагается определить параметры рабочего режима лопастного насоса: расход и напор насоса; мощность, потребляемую насосом в рабочем режиме; допустимую геометрическую высоту всасывания HГ ВС ДОП. Определить, как изменится рабочий режим насоса: если изменить скорость вращения рабочего колеса насоса; если произвести одновременное параллельное или последовательное включении двух одинаковых насосов.
Исходные данные:
Имеется насосная установка, перекачивающая воду с температурой tиз некоего резервуара на высоту Н. Трубопроводная сеть состоит из трех участков, включенных последовательно (рисунок 1).
Участок 1 - всасывающая линия сети, а участки 2 и 3 относятся к нагнетательной линии. Каждый участок имеет известный диаметр d, длину l и сумму коэффициентов местных сопротивлений ζ, (параметры, относящиеся к каждому участку, обозначаются соответственно индексами 1, 2 и 3).
Рисунок 1- Насосная установка
Определить:
-
рабочий режим системы:
-
расход и напор насоса; -
мощность, потребляемую насосом в рабочем режиме; -
допустимую геометрическую высоту всасывания HГ ВС ДОП;
-
как изменится рабочий режим насоса, если скорость вращения рабочего колеса насоса уменьшится* (увеличится**) на 20%; -
как изменится рабочий режим насоса при одновременном параллельном* (или последовательном**) включении двух одинаковых насосов.
Примечание:
* - задание для четных вариантов;
** - задание для нечетных вариантов.
Определяется по последней цифре зачетки.
Данные для решения задачи.
Гидравлические характеристики насоса: расход, напор, значение коэффициента полезного действия (КПД) приведены в таблице 1. Значения расхода и КПД насоса одинаковые для всех вариантов. Исходные данные приведены в таблице 2.
Данные для решения задачи выбираются по таблице 1 (используя предпоследнюю цифру зачетной книжки) и таблице 2 (используя последнюю цифру зачетной книжки).
Физические параметры воды выбираются по таблице 3 в зависимости от заданной температуры. Шероховатость труб на всех участках одинакова, значения эквивалентной шероховатости для различных типов труб приведены в таблице 4. Все расчеты выполняются только в международной системе единиц.
Таблица 1
Гидравлические характеристики насоса
Расход Q, л/с | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
КПД, η % | 0 | 28 | 46 | 60 | 68 | 67 | 59 | 37 | 9 |
Напорные характеристики насоса по вариантам Hнас, м | |||||||||
Вариант 1 | 22,0 | 22,4 | 22,6 | 22,4 | 21,5 | 20,0 | 18,0 | 15,0 | 11,0 |
Вариант 2 | 17 | 21.5 | 24 | 25 | 24 | 22 | 18 | 12 | 3 |
Вариант 3 | 22,0 | 21,5 | 20,5 | 18,0 | 14,5 | 11,5 | 8,0 | 3,0 | 0 |
Вариант 4 | 26 | 24 | 23 | 22 | 21 | 18 | 13.5 | 8 | 2 |
Вариант 5 | 27,0 | 27,5 | 27,0 | 26,5 | 24,5 | 21,0 | 17,0 | 12,0 | 7,0 |
Вариант 6 | 20.5 | 21,0 | 20,5 | 20,0 | 18,5 | 17,5 | 15,5 | 14,0 | 11,0 |
Вариант 7 | 18,0 | 20,5 | 22,0 | 23,0 | 22,5 | 21,0 | 18,5 | 15,5 | 12,0 |
Вариант 8 | 19,0 | 19,5 | 19,0 | 18,0 | 17,0 | 15,5 | 14,0 | 12,0 | 10,0 |
Вариант 9 | 22,0 | 25,0 | 26,0 | 26,5 | 25,5 | 23,5 | 20,5 | 17,0 | 13,0 |
Таблица 2
Исходные данные
Параметр | Номер варианта | |||||||||
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
Температура воды t, °C | 20 | 10 | 30 | 20 | 40 | 30 | 50 | 40 | 10 | 20 |
Длина участков l, м: 1 2 3 | 5 15 65 | 10 20 10 | 8 30 20 | 6 15 30 | 15 20 15 | 10 40 20 | 5 20 30 | 12 25 15 | 7 35 20 | 14 30 40 |
Диаметры труб на участках d, мм: 1 2 3 | 80 60 65 | 100 80 65 | 100 65 50 | 80 50 65 | 120 80 120 | 100 80 70 | 100 70 80 | 150 100 65 | 100 80 50 | 125 100 70 |
Сумма КМС на участках: 1 2 3 | 3 8 5 | 2 10 6 | 4 12 7 | 2 15 8 | 3 10 13 | 5 12 6 | 2 13 9 | 3 8 11 | 2 10 5 | 4 13 7 |
Перепад отметок HГ, м | 9 | 12 | 7 | 8 | 11 | 10 | 9 | 13 | 14 | 10 |
Скорость вращения рабочего колеса n, об/мин | 2000 | 1500 | 1800 | 2400 | 2100 | 1700 | 2200 | 1400 | 1200 | 900 |
Коэффициент кавитационной быстроходности C | 600 | 800 | 700 | 630 | 830 | 730 | 650 | 850 | 750 | 680 |
Характеристика труб | Новая чугунная | Оцинкованная, стальная, новая и чистая | Стальная сварная, умеренно заржавленная | Бесшовная стальная после нескольких лет эксплуатации | Клепаная стальная | Стальная сварная, новая и чистая | Асбоцементная новая | Стальная сварная, сильно заржавленная | Бесшовная стальная, новая, чистая | Стальная сварная, старая заржавленная |
Таблица 3
Физические характеристики воды
Температура t,°C | Плотность, ρ, кг/м3' | Кинематическая вяз- кость v · 10-6, м2/с | Давление насыщенных паров Рнп, кПа |
0 | 999,8 | 1,790 | 0,611 |
10 | 999,6 | 1.300 | 1,227 |
20 | 998,2 | 1,000 | 2,227 |
30 | 995,6 | 0,805 | 4,241 |
40 | 992,2 | 0,690 | 7,375 |
50 | 988,0 | 0,556 | 12,34 |
60 | 983,2 | 0,479 | 19,92 |
70 | 977,7 | 0,415 | 31,16 |
80 | 971,8 | 0,366 | 47,36 |
90 | 965,3 | 0,326 | 70,11 |
100 | 958,3 | 0,295 | 101,3 |
Таблица 4
Значения ΔЭ для различных труб
Вид трубы | Состояние трубы | Значение ΔЭ, мм | |
интервал | среднее | ||
1 | 2 | 3 | 4 |
Тянутая из стекла и цветных металлов | Новая, технически гладкая | 0,001-0,01 | 0,005 |
Бесшовная сталь | Новая и чистая, тщательно уложенная | 0,02-0,05 | 0,030 |
После нескольких лет эксплуатации | 0,15-0,3 | 0,2 | |
Стальная сварная | Новая и чистая | 0,03-0,10 | 0,05 |
С незначительной коррозией после очистки | 0,10-0,20 | 0,15 | |
Умеренно заржавленная | 0,3-0,7 | 0,5 | |
Старая заржавленная | 0,80-1,5 | 1.0 | |
Сильно заржавленная или с большими отложениями | 2,0-4,0 | 3,0 | |
Клепаная стальная | Клепаная вдоль и поперек по одному ряду заклепок; хорошее состояние поверхности | 0,3-0,4 | - |
С двойной продольной клепкой и простой поперечной клепкой; некоординированная | 0,6-0,7 | 0,65 | |
С простой поперечной и двойной продольной клепкой; изнутри просмоленная или покрытая лаком | 1,20-1,30 | - | |
С четырьмя-шестью продольными рядами клепки; длительное время находившаяся в эксплуатации | 2,0 | - | |
С четырьмя поперечными и шестью продольными рядами клепки | 4,0 | - | |
1 | 2 | 3 | 4 |
Оцинкованная стальная | Новая и чистая | 0,10-0,20 | 0,15 |
После нескольких лет эксплуатации | 0,40-0,70 | 0,50 | |
Чугунная | Асфальтированная | 0,12-0,30 | 0,18 |
Новая | 0,20-0,50 | 0,30 | |
Бывшая в употреблении | 0,5-1,5 | 1,0 | |
Очень старая | до 3,0 | - | |
Деревянная | Из деревянных клепок, тщательно оструганных | 0,10-0,30 | 0,15 . |
Из обычных деревянных клепок | 0,30-1,0 | 0,50 | |
Из необструганных досок | 1,0-2,5 | 2,0 | |
Асбоцементная | Новая | 0,05-0,10 | 0,085 |
Бывшая в эксплуатации | 0,60 | - | |
Бетонная | При хорошей поверхности с затиркой | 0,3-0,80 | 0,50 |
При среднем качестве работ | 2,5 | - | |
С грубой (шероховатой) поверхностью | 3,0-9,0 | - | |
Рукава и шланги резиновые | | 0,03 | |
Методические указания по выполнению задачи
-
Задаваясь средним значением расхода Q = 10 л/с и используя уравнение неразрывности потока вычислить значение скорости воды на участках 1, 2, 3:
, откуда
,
где Q – заданное значение расхода, м3/с;
ω – площадь живого сечения трубопровода;
di – диаметр соответствующего участка трубопровода, м;
υсрi – средняя скорость на соответствующем участка трубопровода, м/с.
Диаметры участков трубопровода выбрать из таблицы 2 в соответствие со своим вариантом.
-
Вычислить значение критерия Рейнольдса на участках 1, 2, 3 и определить режим течения жидкости.
Число Рейнольдса определяется по формуле:
,
где ν – кинематический коэффициент вязкости жидкости м2/с.
Кинематический коэффициент вязкости определяется по таблице 3 исходя из заданной температуры воды, выбираемой из таблицы 2 в соответствие со своим вариантом.
Определить режим течения жидкости из сравнения числа Рейнольдса с критическим значением числа Рейнольдса Reкр ≈ 2300.
При Re < Reкррежим течения является ламинарным, а при Re > Reкррежим течения является турбулентным.
-
Вычислить значение коэффициентов гидравлического трения λ1, λ2, λ3 по определенной формуле в зависимости от режима течения и зоны шероховатости.
В области ламинарного режима коэффициент гидравлического трения λ определяется формулой
В области турбулентного режима возможны три случая определения коэффициент гидравлического трения λ:
а) зона гидравлически гладких труб существует в диапазоне 2300 < Re < 20·d/ΔЭ. В этой зоне коэффициент гидравлического трения определяется по формуле Блазиуса:
б) зона гидравлически шероховатых труб