Расчет скорости течения жидкости в трубопроводе

Размещено на http://www.allbest.ru/

Задача 1

Автоклав объёмом 25,0 л наполнен жидкостью и закрыт герметически. Коэффициент температурного расширения жидкости , её модуль упругости Е. Определить повышение давления в автоклаве при увеличении температуры жидкости на величину Т. Объёмной деформацией автоклава пренебречь.

Дано:

= 536*10-6 1/

E = 4,08*109 Па

T = 21,0

V0 = 25,0л = 25*10-3 м3

Найти:

Р = ?

Решение:

Из-за повышения температуры объем жидкости увеличится на величину.

V = V0T

V = 536*10-6*25*10-3*21=0,2814*10-3 м3

Коэффициент объемного сжатия сведем с модулем упругости.

= 2,451*10-10 Па-1

Он представляет собой относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления.

=

Величина повышения давления.

,

Или

,

Ответ: P =

Задача 2

Вертикальная цилиндрическая цистерна с полусферической крышкой до самого верха заполнена жидкостью, плотность которой . Диаметр цистерны D, высота её цилиндрической части Н. Манометр М показывает манометрическое давление Рм. Определить силу, растягивающую болты А, и горизонтальную силу, разрывающую цистерну по сечению 1-1.

Силой тяжести крышки пренебречь. Векторы сил показать на схеме.

Дано:

D = 1,60 м

H = 3,20 м

Рм = 0,00кПа

= 998 кг/м3

Найти:

Fz = ?

Fx = ?

Решение:

Вертикальная сила Fz, растягивающую болты.

Fz = gV1

где V - объем тела давления

Расстояние по вертикали до пьезометрической плоскости (пп).

h =

Объем тела давления как разность объемов цилиндра и полусферы.

V =

Сила растягивающая болты.

Fz =*g*=998*9,81*=5249 Н



Горизонтальная сила, действующая на вертикальную полуцилиндрическую часть.

F1 = p1*A1

где p1 = рм+gh = g*0,288 D

- давление в центре тяжести С1 вертикальной проекции верхней полуцилиндрической части,

,

- площадь этой проекции (полукруг).

F1 = g *0,288D* = 0,036 П* g = 0,036П*998*9,81*1,63=4535Н

Горизонтальная сила, действующая на цилиндрическую часть.

F2 = p2*A2

Где p2 = g (

- давление в центре тяжести вертикальной проекции цилиндрической части.

А2 - площадь этой проекции.

А2 = НD

F2 = g ( НD =998*9,81*(.

Полная горизонтальная сила равна.

FX = F1 + F2 = 4535+120304=124839 Н.

Ответ: Fz = 5249H, Fx = 124839H.

Задача 3

Центробежный насос, перекачивающий жидкость Ж при температуре 20С, развивает подачу Q. Определить допустимую высоту всасывания hв, если длина всасывающего трубопровода l, диаметр d, эквивалентная шероховатость э, коэффициент сопротивления обратного клапана к, а показание вакуумметра не превышало бы pв.

Построить пьезометрическую и напорную линии. Данные в соответствии с вариантом задания выбрать из табл. 4.

Дано:

Ж Керосин Т1

t = 20С

Q = 1,9 л/с=1,9*10-3 м3/с

Н = 4,80м

l = 14,1м

э = 0,120мм

d = 40мм = 0,04 м

рв = 75,6кПа

к = 7,4

=0,025*10-4 м2/с

- кинематическая вязкость Ж

= 808 кг/м3 - плотность Ж

Найти:

hв = ?

Решение:

Выбираем два живых сечения в потоке, где известно наибольшее число входящих в уравнение Бернулли гидравлических параметров. За первое сечение 1-1 берем свободную поверхность жидкости в резервуаре А, за второе сечение 2-2 принимаем место подключения вакуумметра.

3. Для выбранных сечений уравнение Бернулли будет иметь вид:

Намечаем горизонтальную плоскость сравнения проходящую через центр тяжести сечения 1-1.

Геометрическая высота: Z1 = 0; Z2 = hв.

Давление: р1 = Ратм; р2 = Ратм - рв.

Скоростной напор:

- из-зи малости.

Гидравлические потерия

h=hтр+hм (сумма потерь на трение и местные потери)

Уравнение Бернулли.

Скорость течения жидкости в трубопроводе

Определяем режим течения жидкости, исходя из значения числа Рейнольдса по формуле:

,

- режим течения турбулентности.

Коэффициента гидравлического трения по формуле Альтшуля.

Потери напора от трения по длине трубопровода

hтр= м

Местные гидравлические потери.

hм= м

,

- сумма коэффициентов местных сопротивлений (вход в трубу, клапан, поворот). жидкость пьезометрический гидравлический трение

Суммарные потери

Допустимая высота всасывания

hв= м

Ответ: hв = 7,40 м.

Задача 4

Рабочая жидкость масло Ж, температура которого 50С, из насоса подводится к гидроцилиндру Ц через дроссель ДР. Поршень цилиндра со штоком перемещается против нагрузки Fсо скоростью п. Вытесняемая поршнем жидкость со штоковой полости попадает в бак Б через сливную линию, длина которой равна lc, а диаметр равен dc.

Определить внешнюю силу F, преодолеваемую штоком при его движении. Давление на входе в дроссель определяется показанием манометра М, а противодавление в штоковой полости цилиндра потерями давления в сливной линии. Коэффициент расхода дросселя принять равным = 0,64, а диаметр отверстия дросселя dд. Диаметр поршня Dп, а диаметр штока Dш. К.п.д. гидроцилиндра: объёмный 0 = 1,0, механический м.

Дано:

п = 6,00см/сек=0,06м/с

lc = 2,20м

dc = 18мм=0,018м

PM = 1,80Мпа

dд = 8,50мм=0,0085м

Dп = 140мм =0,14

Dш = 45мм=0,045м

м = 0,86мм.

Найти:

F = ?

Решение:

Площадь поршня и штока



Расход масла

м3/с

Площадь проходного отверстия в дросселе

где - плотность жидкости,

Скорость движения жидкости по трубе

c==3,28 м/с

где м3/с

Потери в сливной линии определяются

Число Рэймонда



Где =

м2/сек кинематическая вязкость жидкости масла при t = 50С.

Для стальных трубопроводов гидроприводов коэффициент гидравлического трения.

,

Потери давления

Па

Давление в поршневой полости

Давление в штоковой части

Сила давления жидкости на поршень

Справа

Слева

Без учета силы трения сила преодолеваемую штоком

= Р1 Р2 = 23035-776 = 22309Н

С учетом механического КПД

F= * = 22309*0,86=19186Н

Ответ: F = 19186 Н.

Задача 5

Центробежный насос, характеристика которого задана в условии (табл. 3), работает в системе, перекачивая воду, температура которой Т = 40С, из закрытого резервуараА в открытый резервуар Б. Стальные трубы всасывания и нагнетания соответственно имеют диаметр dВ и dН, длину lВ и lН, а их эквивалентная шероховатость э = 0,1мм. Перепад горизонтов в резервуарах равен HГ, а избыточное давление в резервуаре А равно р0.

Найти рабочую точку при работе насоса в установке (определить напор, подачу и мощность на валу насоса).

При построении характеристики насосной установки местные гидравлические сопротивления учесть в крутых поворотах и при входе нагнетательного трубопровода в резервуар.

Дано:

НГ = 12,50м

р0 = 60,00кПа - избыточное

lВ = 17,00м

lН = 40,00м

dВ = 80мм

dН = 50мм

= 992кг/м3 - плотность воды

= 0,0065*10-4 м2/с - кинетическая вязкость

Характеристика насоса

Решение:

Характеристику насоса строим по точкам, заполним в таблице. График потребного напора определяем по уравнению.

,

= рат - (рат + р0) = -60 кПа - разность давлений в приемном и напорном резервуарах;

- сумма потерь во всасывающем нагнетательном резервуарах.

- потери во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.



- коэффициент местных сопротивлений на резких поворотах и при входе в резервуар.

Q, м/с	2	4	6	8	10
м/с	0,398	0,796	1,193	1,592	1,989
,	48971	97942	146912	195884	244854
	0,0249	0,0231	0,0224	0,0220	0,0217
, м/с	1,02	2,04	3,056	4,08	5,093
,	78462	156706	235059	313412	391767
	0,0255	0,0244	0,0241	0,0239	0,0238
, м	1,25	4,79	10,7	18,8	29,2
Hпотр.,м	7,62	11,2	17,0	25,2	35,6

На пересечении характеристик насоса Н=f(Q) c графиком потребного напора получаем рабочую таблицу. Напор Н=12,7 м, подача Q=4,3л/с, к.п.д. = 0,60.

Мощность на волу насоса

Вт

Размещено на Allbest.ru

...