shkolakz.ru 1 2 3

1 Жалпы әдістемелік нұсқаулар



    1. Курстық жұмыстың мақсаты мен көлемі

Гидромеханика және газ механикасының негізгі есептерінің, міндеттерінің бірі газ және сұйықтық машиналар мен аспаптардың : ұшақтар мен ракеталардың реактивті қозғалтқыштары, электр станцияларының газ, бу және су турбиналары, ортадан тепкіш және осьтік компрессорлар, іштен жану поршеньдік қозғалтқыштарының кіргізбелі және шығармалы жүйелері, жылу алмасқыш аспаптар ағын каналдарында сұйық пен газдың ағысында туатын гидравликалық кедергілердіесептеу болады. УЖҚ, турбиналар, компрессорлар немесе жылуалмасқыш аспаптар саласында жұмыс істейтін инженер-жылу энергетик қондырғының ағын бөлімін сұйық пен газды жылжытуға, ауыстыруға энергия шығындары аз кететіндей құрастыруды істей білуі керек.

Осы курстық жұмыстың мақсаты тармақтарында орналастырылған жылуалмастық аспаптары бар күрделі құбырдың есебінің мысалы бойынша гидравликалық кедергілерді есептеу әдістемесін меңгеру. Гидромеханика және газ динамикасы курсының теориялық ережесін оқу негізінде студент теорияны инженерлік есепке қолдануға дағдылындырылады. Курстық жұмысты орындау процесінде алынған гидравликалық кедергілерді есептеу тәжірибелік әдеттері келешекте жылу пайдаланатын қондырғыларды курстық жобалауда қолданылады.

Осы курстық жұмысты орындаудан бұрын <<Сұйық және газ механикасы>> курсының бағдарламасы бойынша әдебиетті оқу керек. Мынадай тақырыптарды меңгеру керек: гидравликалық кедергілер, құбырлардың гидравликалық есебі.

Күрделі құбырды гидравликалық есептеудің нәтижесі құбырдың кейбір тармақтарындағы шығындарды, құбырдың жеке учаскелеріндегі жоғалтуларды, сұйық пен газды тасымалдауға қажет сорғыш немесе вентилятордың қуатын анықтау, құбырдың тармақтары үшін толық және статикалық қысымдарының сызықтарын құру болады.


1

1.2 Курстық жұмысқа тапсырма

Құбырдың параллельді тармақтарындағы G1, G2, G3 массалық шығындарды және сорғының қуатын анықтау керек, егер сұйықтың жиынтық массалық шығыны G0 берілген болса және құбырдың элементтерінің құралымдық сипаттары белгілі болса. Газдың сығылғыштығын ескеру керек емес. Сұйық (газ) сорғымен тұрақты температурада және p бастапқы қысыммен беріледі. Орташа гидравликалық ылдиды анықтау және құбырдың үшінші тармағы үшән толық және статикалық қысымдарының сызықтарын құру керек. Сорғыдан тармақталуға дейінгі желідегі және тармақталудың өзіндегі шығындарды ескеру керек емес.




  1. Есептеу әдістемесі




    1. Кедергі коэффиценттерін есептеу

Сұйықтың қозғалысы құбырдың кіруі мен шығуында қысымның өзгерісі ықпалымен болады. Қысымның осы өзгерісінің бір бөлігі қозғалыстағы затты айдау мен көтеруге кетеді, ал басқа бөлігі әр түрлі гидравликалық кедергілерді жеңуге кетеді. Гидравликалық қысымды жеңуге жұмсалатын қысым өзгерісінің бөлімі жоғалған қысым немесе қысым шығындары Λрпот деп аталады.

Геометриялық жағдайларға және процестің мәніне қарай ұзындығы бойынша гидравликалық кедергілер және жергілікті кедергілер болып ажыратылады.


      1. Гидравликалық үйкеліс коэффицентін есептеу


Ұзындығы бойынша кедергілер құбырдың бүкіл ұзындығы бойынша гидравликалық үйкеліс түрінде бірдей бөлінген. Орташа жылдамдықтың мәні мен жылдамдықтардың бөлінуі құбырдың ұзындығы бойынша өзгермей қалса, онда қысымның таза күйдегі үйкеліске шығындары тұрақты қималы тура құбырларда сұйықтың біркелкі қозғалысында орын алады.

Қысымның үйкеліске шығындары Дарси-Вейсбах формуласы арқылы анықталады


Λртр=λl/dэ*ρw2/2, (1)


мұнда λ-гидравликалық үйкеліс коэфиценті;

l-құбыр ұзындығы,м.;

dэ – каналдың эквиваленттік диаметрі, м.;

ρ-тығыздығы, кг/м3.;

w-қима бойынша орташа жылдамдық, м/с.


Гидравликалық үйкеліс коэффиценті λ жалпы жағдайда Рейнольдс


2

санына және салыстырмалы кедір-бұдыр Λ/d-ге байланысты болады, яғни


λ=f(Re, Λ/dэ), (2)


мұнда Λ-эквиваленттік абсолюттік кедір-бұдыр.

Ламинарлы режимде сұйық қабырғаға жабысады, сұйықтың сұйыққа үйкелісі туады, нәтижесінде үйкеліс коэффиценті λ құбырдың ішкі бетінің жағдайына тәуелді болмайды және Пуазейль формуласымен анықталады



λ=64/Re, (3)


мұнда Re=w*dэ/v – Рейнольдс саны;

v – кинематикалық тұтқырлық, м2/с.


Турбулентті режимде λ Рейнольдс санына және Λ/d-ға тәуелді болады. Бұл факторлардың әсер ету сипаты мен дәрежесі бойынша турбулентті режимде өтпелі аймақпен бөлінген гидравликалық тегіс және гидравликалық кедір-бұдырлы құбырлар аймақтарын ажыратады. Үйкеліс коэффиценті λ қабырғалардың кедір-бұдырынан емес, тек қана Re санынан тәуелді болса, мұндай құбырларды гидравликалық тегіс деп атайды. Бұл жағдайда үйкеліс коэффиценті λ Блазиус формуласы бойынша анықталады


λ=0,316/ Re0,25 (4)


мұнда λ-үйкеліс коэффиценті.


Квадратты деңгейде аймақта λ үйкеліс коэффиценті тек қана салыстырмалы кедір-бұдырдың функциясы болады және Шифринсон формуласы бойынша анықталады


λ=0,11(Λ/d)0,25 . (5)


Re санына байланысты бір құбырдың өзі гидравликалық тегіс және толық кедір-бұдырлы болуы мүмкін. Өтпелі аймақта λ Re-ден және салыстырмалы кедір-бұдырдан тәуелді болып, А.Д.Альтшуль формуласы бойынша анықталады


λ=0,11(Λ/dэ + 68/ Re)0,25 (6)


3

А.Д.Альтшуль формуласын сұйықтың қозғалысының турбуленттік режимінің барлық түрлерінде λ коэффицентін анықтауға қолдануға болады. Барлық осы формулаларда (2-5) формуласымен есептелінетін эквиваленттік диаметр алынады.


      1. Жергілікті кедергілердің коэффиценттерін есептеу

Диафрагманың кедергі коэффицентін мына формула бойынша анықтауға болады


ξД =(d2 /d02 * ε - l)2 , (7)


мұнда ε-ағыншаның сығу коэффиценті мына формуламен анықталады

ε = 0,57 + 0,043 / 1,1 - (d0 /d )2 . (8)



Құбырдың бір қалыпты бұрылуы


α=900 бұрышты дөңгелек қималы бұрулар үшін ξ кол коэффицентінің мәні дөңгелектену радиусының құбырдың диаметріне қатынасына (R/d) және гидравликалық үйкелістің λ коэффицентінің мәніне байланысты А.Д.Альтшуль формуласы бойынша анықталады


ξ кол3= ξ 90=2000λ2,5+0,106(d/R)2,5 (9)


немесе Некрасов формуласы бойынша


ξ 90=0,05+0,19d/R (10)


Кез келген α бұрышқа бұрғанда жуықтап алуға болады


ξ кол= ξ 900 * а, (11)


мұнда ξ 900 – 900-қа бұрғанда кедергі коэффиценті

а- α бұрылу бұрышына байланысты коэффицент.

а коэффиценттің шамасын α<900 болғанда А.Я.Милович формуласымен анықтауға болады


а=sinα, (12)


α<900 болғанда Б.Б.Некрасов формуласымен анықтауға болады


а=0,7+0,35*(α/900). (13)

4

1 кесте - Күрделі құбыр элементтерінің құралымдық және режимді сипаттамалары


Сұйық



GG0 кг/с



PP, бар

tt0 С


Иіртүтікті жылуалмастырғыш

Екінші тармақта жылуалмастырғыштың түрі

Секция диаметрі dзм мм

Секция ұзындығы lзм м

Секция саны

nзм

1800 бұрылыс саны


Бу


00,75

44,6

1149

45

65

55

18

ТНтиптес,типтік өлшем БП-90м,түтікшелер арасында




Тығынды кранның бұрылу бұрышыα, град

Вентиль түрі

Диафрагма тесігінің диаметріd0 м

Ысырма ашылымы h, мм

Құбыр қабырғаның материалы және жағдайы

Жылу алмастырғыштардың құбырлары

Сорғыштың п.ә.к.

ή

15

Қисық шпинделі бар

66

43

Цинктелген ескі

Латуньнен жасалған

0,82


2 кесте - Жай құбырдың құрылымдық өлшемдері

dd1, мм


dd2, мм

dd3, мм

dd4, мм

dd5,мм

dd6, мм

dd7, мм

dd8, мм

dd9, мм

ll1, мм

ll2, мм

ll3, мм

ll4, мм

ll5, мм

ll6, мм

ll7, мм


ll7, мм

75

150

75

75

75

75

75

100

75

100

50

20

50

50

50

150

50




1l7 ''м

1l7’’’ м


1l8м

ll9

ll9

α 1

α 2

α 3

4

R1мм

R2мм

R3мм

R4мм

75

35

100

300

180

90°

150°

90°

1300

75

75

150

150


Құбырлардың жалпы саны nт = 488,құбыр ұзындығы lт = 3170 мм; өтпелі қиманың сумен екі жүрістегі бір жүрісінің ауданы Ат = 0,586 м.


5

3 Шығарылуы


3.1 Қысымның қосынды шығынының есептелуі кедергінің квадраттық заңы болжауына орай.


Бірінші тармақ үшін қысым шығындары келесі түрде жазылады

ΛрΣвен.ρw12/2+λ1l1/d1ρw12/2+ξв.р2ρw22/2+λ2l2/2ρw22/2+ξв.с3ρw32/2+λ3l3/d3ρw32/2+ξкол1ρw32/2+ξвх.кρw32/2+ξвх.тρw2зм/2+λзмlзм/dзмρw2зм/2+mξuρw2зм/2+ξв.тρw2зм/2+ξкρw42/2+ξкол2 ρw42/2+λ4l4/d4ρw42/2


(14)


(14) формулада жылдамдықтарды бірінші тармақта жаппайшығын арқылы білдіреміз


w1=G1/ρA1=4G1/ρπd12;


w2=4G2/ρπd22;



w3=4G3/ρπd32;


w4=4G4/ρπd42;


wзм=G1/ρAзм=4G1/ρπdзм2nзм;


мұнда Аi= πd2/4-құбырдың i-телімінің көлденең қимасының ауданы;

Aзм=πdзм2/4-иіртүтіктің бір түтігінің көлденең қимасының ауданы;


Жылдамдықтар үшін формуланы (14) теңдеуге қойып, жақша сыртына жалпы көбейткіштерді шығарып, мына нәтижеге келеміз


ΛрΣ=8G122ρ((ξвен.1l1/d1)/d14+(ξв.р22l2/d2)/d24+(ξв.с3+λ3l3/d3кол1+ξв.к)/d34+(λзм lзм /dзм+ξвх.т+mξu+ξв.т)1/dзм 4nзм2 )+(ξв.к +ξкол2 +λ4l4/d4) /d44 )

(15)

Екінші тармақ үшін қысым шығындары



ΛрΣ5l5/d5ρw52/2+ξкрρw52/2+ξвх.кρw52/2+zξвх.тρwт2/2+zλТlТ/dТρwт2/2+ξповρwт2/2+ zξв.тρwт2/2+ξв.к ρw62/2+λ6l6/d6ρw62/2

(16)


6


Жылдамдықтарды екінші тармақтағы жаппай шығын арқылы білдіреміз


w 5=G2/ρA5=4G2/ρπd52;


w6=4G2/ρπd62;


wт=G2/ρAт=4G2z/ρπdт2nт;


және (16) теңдеуіне қоямыз, сонда


ΛрΣ=8G22/π2ρ((λ5l5/d5крвх.к)/d54+(zξвх.к+zλТlТ/dТпов+zξв.т)z2/dт4nт2+(ξв.к6l6/d6)/dТ4)

(17)

мұнда z-жылу алмастырғыштағы жүрістер саны;


Үшінші тармақ үшін қысым шығындары

ΛрΣ7l7/d7ρw72/2+ξзадρw72/2+ξкол3ρw72/2+ξдиафρw72/2+ξв.р8ρw82/2+λ8l8/d8ρw82/2+ξв.с9 ρw92/2+λ9l9/d9ρw92/2+ξкол4ρw92/2


(18)


Жылдамдықтарды үшінші тармақтағы жаппай шығын арқылы білдіреміз


w 7=4G3/ρπd72;


w8=4G3/ρπd82;


w9=4G3/ρπd92;


және (17) теңдеуіне қоямыз, сонда


ΛрΣ=8G322ρ((λ7l7/d7задкол3диаф)/d74+(ξв.р88l8/d8)/d84+(ξв.с9+λ9*l9/d9+ ξкол4)/d94


(19)


Бірінші жақындауда λi және ξi Rе санынан тәуелді болмайды деп есептейміз. Сонда гидравликалық үйкеліс коэффиценттерінің мәндері Шифринсон формуласымен анықталады (1). Бірнеше жыл қолданылған болат құбыры үшін Λ = 0,5 мм., эквиваленттік кедір-бұдырлылықты таңдаймыз, ал кірленген жезді түтікшелер үшін Λ = 0,015мм. Онда әртүрлі диаметрлі құбырларына арналған гидравликалық үйкеліс коэффиценттері бірдей болады


7


λ1= 0,11 (0,5/75)0.25= 0,031

d1=d2 =d3 =d4 =d5 =d6 =d7 =d8 =d9 = 75 мм болғандықтан,

λ3456789 =0,031 болады

λ2=0,11(0,5/150)0,25= 0,026

λ8=0,11( 0,5/100)0,25= 0,029

змеевиктің құбыры үшін:

λзм= 0,11(0,015/45)0,25 = 0,014

жылу алмастырғыш құбыр үшін:

λт= 0,11( 0,015/ dт) 0.25 = 0,11(0,015/0,0031)0.25 = 0,16

мұнда жылуалмастырғыш құбырларының диаметрі мына формуламен анықталады:


d Т= 4Ат*Z/π nт осыдан,

d Т= √ 4*0,58*2/3,14*488 = 0,0031 м



следующая страница >>