Курсовая работа по предмету: Гидравлика и гидравлические машины Вариант Студент группы Мт Проверил - файл

скачать (113.3 kb.)


Министерство образования Республики Беларусь

УО «ВГТУ»


Кафедра технологии и оборудования машиностроительного производства

Курсовая работа

по предмету: Гидравлика и гидравлические машины

Вариант

Выполнил:

Студент группы Мт


Проверил:

Кузьминков С.М.




Витебск 2011

Содержание





  1. Введение . . . . . . . . . . . 3

  2. Исходные данные . . . . . . . . . . 4

  3. Расчет характеристик трубопровода . . . . . . . 5

  4. Построение графиков, определение рабочей точки системы и затрачиваемой мощности . . . . . . . . . . . 9

  5. Определение величины изменения мощности насоса при уменьшении расхода на 30% . . . . . . . . . . . . 10

  6. Вывод . . . . . . . . . . . 11




  1. Введение

В современном технологическом оборудовании машиностроения широко применяются гидравлические приводы, где носителем энергии являются жидкости. Это обусловлено целым рядом их преимуществ по сравнению с другими типами приводов. Так, например, гидравлические приводы обеспечивают получение больших усилий при малой металлоемкости, нечувствительность к перегрузкам, простоту получения любого вида перемещения, простоту управления и т.д.

Целью данной курсовой работы является расчет насосной установки. Что включает в себя: расчет характеристик трубопровода, построение графиков этих характеристик, определение рабочей точки системы, определение затрачиваемой мощности, определение влияния изменения расхода на изменение мощности насоса.

2. Исходные данные




P2


P1

3

l1d1

l2d2

lвdв

2

4

1

Схема насосной установки


Из питателя 1, в котором находится вода с температурой Т = 40 оС, находящегося под давлением Р1, центробежным насосом 2 подается по разветвленному трубопроводу с параметрами l1, d1, l2, d2, в напорный резервуар 3, находящийся под давлением Р2. Геометрическая разность уровней НГ, для регулировки потока установлен дроссель 4.
Требуется определить:

  1. Рабочую точку системы;

  2. Затрачиваемую мощность М;

  3. Насколько изменится мощность насоса при уменьшении расхода QН на 30 %.

При решении принимаем Р12атм.

При расчете учесть местные сопротивления напора в виде двух крутых поворотов для которых  = 1,19, и на дросселе  = 0,75.

Материал трубы нержавеющая сталь, Э = 0,075.



lв, м

l1, м

l2, м

dв, мм

d1, мм

d2, мм

HГ, м

Тип насоса

0,85

1,25

1,45

40

35

30

1,95

6

Характеристики насоса.



Q, л/с

0

10,0

19,4

25,0

33,4

Н, м

62,0

63,0

59,0

54,9

43,0

, %

0

48,0

65,5

71,0

66,0

2. Расчет характеристик трубопровода


Расчет проводится для трех участков трубопровода, имеющих разные диаметры. Для этого необходимо определить напор, развиваемый насосом на этих участках. При расчете используются следующие формулы.

Напор насоса:



;

где: НГ – напор геометрический; P1 – P2 – разность давлений в системе;  - удельный вес; hW – потери напора.



;

где: d – диаметр трубопровода; Q – расход жидкости;  - коэффициент, учитывающий потери на местные сопротивления;  - гидравлический коэффициент.



;

где: Re – число Рейнольдса; Э – эквивалентная шероховатость.



;

где  - коэффициент кинематической вязкости.

Коэффициент кинематической вязкости равен:

.

Для воды  = 1,001*10-3 Па,  = 998,2 кг/м3. Следовательно



.

Так как по условию P1 = P2 = Ратм., то Напор насоса будет равен:



.

Таким образом, мы можем получить три характеристики для трёх участков трубопровода, отличающихся диаметром труб. Каждая характеристика будет иметь пять точек.


Рассчитаем характеристику для участка с параметрами dВ = 40 мм, lВ = 0,85 м.

Определим числа Рейнольдса для каждой из пяти точек:



;

;

;

;

.

Определим гидравлический коэффициент для этих точек:

Для первой точки коэффициент  не существует, так как Re1 = 0;
;

;

;

.

Определим потери напора для каждой точки:

Для первой точки значение hW1 будет равно нулю, так как Q1 = 0.

;

;

;

.

Определим напор насоса для всех этих точек:

HН1 = 1,95 + 0 = 1,95 м;

HН2 = 1,95 + 11,40306 = 13,35 м;

HН3 = 1,95 + 42,91611 = 46,866 м;

HН4 = 1,5 + 71,26838 = 73,218 м;

HН5 = 1,95 + 127,2061 = 129,1561 м.

Полученные данные сведем в таблицу.



Q, л/с

0

10,0

19,4

25,0

33,4

Re

0

317040,9779

615059,4972

792602,4448

1058916,866



-

0,13081629

0,13081459

0,130814185

0,130813833

hW

0

11,40306

42,91611

71,26838

127,2061

НН, м

1,95

13,35

46,866

73,218

129,1561

Рассчитаем характеристику для участка с параметрами d1 = 35 мм, l1 = 1,25 м.

Определим числа Рейнольдса для каждой из пяти точек:

;

;

;

;

.

Определим гидравлический коэффициент для этих точек:

Для первой точки коэффициент  не существует, так как Re1 = 0;

;

;

;

.

Определим потери напора для каждой точки:

Для первой точки значение hW1 будет равно нулю, так как Q1 = 0.

;

;

;

.

Определим напор насоса для всех этих точек:

HН1 = 1,95 + 0 = 1,95 м;

HН2 = 1,95 + 33,17963 = 35,12963 м;

HН3 = 1,95 + 124,8738 = 126,8238 м;

HН4 = 1,95 + 207,3706 = 209,3206 м;

HН5 = 1,95 + 370,1344 = 372,0844 м.

Полученные данные сведем в таблицу.



Q, л/с

0

10,0

19,4

25,0

33,4

Re

0

362332,5

702925,1

905831,4

1210191



-

0,135256

0,135255

0,135255

0,135254

hW

0

33,17963

124,8738

207,3706

370,1344

НН, м

1,5

35,12963

126,8238

209,3206

372,0844

Рассчитаем характеристику для участка с параметрами d2 = 30 мм, l2 = 1,45 м.

Определим числа Рейнольдса для каждой из пяти точек:

;

;

;

;

.

Определим гидравлический коэффициент для этих точек:

Для первой точки коэффициент  не существует, так как Re1 = 0;

;

;

;

.

Определим потери напора для каждой точки:

Для первой точки значение hW1 будет равно нулю, так как Q1 = 0.

;

;

;

.

Определим напор насоса для всех этих точек:

HН1 = 1,95 + 0 = 1,95 м;

HН2 = 1,95 + 81,51767 = 83,46767 м;

HН3 = 1,95 + 306,798124 = 308,748 м;

HН4 = 1,95 +509,4815 = 511,4315 м;

HН5 = 1,95 + 909,3703 = 911,3203 м.

Полученные данные сведем в таблицу.



Q, л/с

0

10,0

19,4

25,0

33,4

Re

0

422721,3

820079,3

1056803

1411889



-

0,140567

0,140569

0,140568

0,140568

hW

0

81,51767

306,798124

509,4815

909,3703

НН, м

1,95

83,46767

308,748

511,4315

911,3203

4. Построение графиков, определение рабочей точки системы и затрачиваемой мощности


Исходя из исходных данных, строим на графике характеристику насоса НН. По данным, рассчитанным в предыдущем пункте, строим три графика (по пять точек для каждого графика) для трех участков трубопровода – hW1, hW2, hВ.

Графики hW1 и hW2 представляют собой характеристики параллельных участков. Сложим их графически. При параллельном соединении расходы в каждой точке графиков суммируются, а напор остается неизменным. Сложив эти два графика, получили график эквивалентный параллельным участкам трубопровода - hW12.

Теперь графики hW12 и hВ представляют собой характеристики двух участков трубопровода, соединенных последовательно. Их можно сложить, используя следующие правила: расход остается неизменным, а напора в каждой точке графиков суммируются.

Таким образом, получаем эквивалентный график данного трубопровода hЭКВ, который в пересечении с графиком НН дает рабочую точку системы (точка А).

Произведя замеры определяем, что расход в рабочей точке системы QН = 20,2 л/с, а напор НН = 59 м.

Для того чтобы определить коэффициент полезного данной рабочей установки, строим график КПД - . В пересечении с характеристикой насоса получаем точку, которая соответствует номинальному КПД, Н = 61 %.

Имея эти значения, можем рассчитать затрачиваемую мощность насоса по формуле:

.

5. Определение величины изменения мощности насоса при уменьшении расхода на 30%


Для определения уменьшения мощности насоса при уменьшении расхода на 30% необходимо построить новый график характеристики трубопровода, в каждой точке которого значение Q будет уменьшено на 30%.

Проделав это, получаем график hЭКВ1. Этот график в пересечении с графиком НН дает рабочую точку А1 при уменьшенном напоре. Значение расхода в этой точке QН1 = 14,7 л/с, а значение напора НН = 62.

Получив эти значения, можем рассчитать мощность насоса для этого случая:

.

Сравнив это значение мощности (NH1) с предыдущим (NH), видим, что при уменьшении напора на 30% затрачиваемая мощность насоса уменьшается на:



.

6. Вывод
При выполнении работы были получены навыки расчета гидравлических систем. В ходе работы были рассчитаны характеристики трубопровода, изучено влияние материала труб, диаметра труб и их длины на характеристики трубопровода. Так же была определена графическим методом рабочая точка системы, найден коэффициент полезного действия насоса и определена затрачиваемая мощность насоса. Было обнаружено, что для данной системы при уменьшении расхода насоса на 30%, мощность, затрачиваемая насосом, уменьшается на 32,2%.







Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации