Министерство транспорта Российской Федерации Федерального Агентство Воздушного Транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение

среднего образования «Красноярский авиационный технический колледж гражданской авиации»

Курсовая работа по гидравлике

Тема: Расчет гидравлической системы склада ГСМ

Выполнил:

студент гр. М-21 Ксенофонтов Кэскил Анатольевич

Проверил:

Саттарова А.Ю

г. Красноярск, 2017 г.

Содержание:

1. Цель работы…………………………………………………………..3
2. Теоретическая часть…………………………………………………4
3. Характеристика насоса……………………………………………....9
4. Расчеты……………………………………………………………….11
5. Вывод………………………………………………………………...20
6. Литература…………………………………………………………...21

Цель работы: Для гидравлической системы перекачивания топлива из резервуара в железнодорожную цистерну и топливозаправщик (рис. 1) необходимо выбрать насос, определить расходы жидкости в трубопроводах и абсолютное давление на входе в насос.

Рис.1. Гидравлическая схема перекачивания топлива

Исходные данные:

• Диаметры d участков трубопровода: АБ – 67мм, ВГ-67мм, ГД-40мм, ГЕ – 40мм

• Длины L участков трубопровода: АБ – 3,6м, ВГ-7,0м, ГД –49м,

ГЕ –46м.

• Высоты подъема жидкости Z: АБ – 3,6м, ВГ-5,0м, ГД – 29м,

ГЕ –22м

Теоретическое введение.

Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости.

На поток реальной жидкости, имеющий конечные размеры и ограниченный стенками, влияют силы вязкости и силы молекулярного сцепления между жидкостью и стенками, что приводит к неравномерному распределению скоростей по сечению и потерям удельной энергии (полного напора).

Таким образом, уравнение Бернулли для потока реальной вязкой жидкости принимает вид –

Z₁+P₁\ρ+α₁V_ср1²\2g= Z₂+P₂\ρ+α₂V_ср2²\2g+∑h,

где α – коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения скоростей по сечению и равный отношению действительной кинетической энергии потока в сечении к кинетической энергии того же потока, в том же сечении, но при равномерном распределении скоростей;

∑h – суммарная потеря удельной энергии (напора) на участке между рассматриваемыми сечениями.

Физический смысл уравнения Бернулли для потока реальной жидкости – это уравнение баланса энергии с учетом потерь.

Расход.

Расходом называется количество жидкости, протекающее через живое сечение потока в единицу времени.

Различают три разновидности расхода: объемный (Q=м³/с), весовой (G=Н/с) и массовый (М=кг/с).

Обычно в рассмотрение вводится средняя по сечению скорость

V_ср=Q\S; Q=V_срS (2)

Режимы течения жидкости, число Рейнольдса.

Возможны два режима течения жидкости: ламинарное и турбулентное.

Ламинарное – это слоистое течение без перемешивания частиц жидкости и без пульсации скорости.

Турбулентное – это течение, сопровождающиеся интенсивным перемешиванием частиц жидкости и пульсациями скорости и давления.

Смена режима течения жидкости в трубе происходит при определенной скорости, которую называют критической. Как показывают опыты значение её прямо пропорционально кинематической вязкости и обратно пропорционально диаметру трубы.

V_кр=kυ\d,

где k- безразмерный коэффициент пропорциональности, имеющий универсальное значение.

Это означает, что смена режима течения происходит при вполне определенном соотношении между скоростью, диаметром трубы и вязкостью.

k_кр=V_крd\υ =Re_кр (число Рейнольдса)

Как показывают опыты, критическое значение числа Рейнольдса примерно равно 2300. Однако можно говорить не только о критическом значении числа Рейнольдса, но и о его фактическом значении для того или иного потока и выражать его через фактическую скорость.

Re= Vd\υ (3)

При значениях числа Рейнольдса меньше критического режим течения ламинарный, больше критического – турбулентный.

Физический смысл числа Рейнольдса:

Число Рейнольдса может рассматриваться как мера отношения кинетической энергии рассматриваемого элемента жидкости к работе сил вязкого трения. Таким образом, число Рейнольдса характеризует относительную роль сил вязкости. Чем меньше число Рейнольдса, тем большую роль играют силы вязкости при движении жидкости. Чем больше число Рейнольдса, тем больше влияние сил инерции в потоке по сравнению с силами вязкости.

Гидравлические сопротивления

Потери напора на трение можно наблюдать по разности пьезометрических высот на различных сечениях горизонтального участка трубы постоянного сечения. Определяются по формуле Дарси:

h_тр=λLV_ср²\d2g, где (5)

λ- коэффициент потерь напора на трение, зависящий от числа Рейнольдса и относительной шероховатости трубы (d\∆_э).

При турбулентном режиме течения в гидравлически гладких трубах, т.е. таких трубах, все выступы шероховатости стенки которых находятся в ламинарном подслое и не оказывают заметного влияния на гидравлические потери, λ является функцией числа Рейнольдса и определяется по формуле Блазиуса.

λ=0,3164/Re^0.25 (4)

Местные гидравлические сопротивления.

Местные гидравлические сопротивления – это такие элементы трубопровода, в которых из-за изменения в размерах или конфигурации канала, происходит изменение скорости потока и, обычно, возникают вихреобразования.

Простейшие: расширение, сужение, поворот. Могут быть как внезапными, так и плавными.

Более сложные случаи местных сопротивлений – это комбинации простейших местных гидравлических сопротивлений.

h_м=∑ξV²/2g,где (6)

ξ – коэффициент местного сопротивления, V²/2g – скоростной напор.

Коэффициент местного сопротивления ξ при турбулентном режиме течения определяется почти исключительно формой местного сопротивления и очень мало меняется с изменением размеров трубы, скорости потока и вязкости, т.е. от перепадов числа Рейнольдса. Поэтому обычно считают, что ξ≠f(Re).

Гидравлический расчет трубопроводов.

Кривой потребного напора называется график зависимости потребного напора от расхода жидкости в трубопроводе. Для простого трубопровода постоянного сечения (рис. 3) длиной L, произвольно расположенного в пространстве и содержащего ряд местных гидравлических сопротивлений, потребным напором H_потр называется пьезометрический напор в начальном сечении, обеспечивающий расход жидкости в трубопроводе. Из уравнения Бернулли, записанного для начального и конечного сечений трубопровода, получим:

Н_потр=p₁/ρg=∆z^`+∑h, где (8)

- статический напор;

- суммарные потери напора.

Суммарные потери напора складываются из двух составляющих: потери напора на трение и потери напора в местных сопротивлениях:

∑h = h_тр + h_м. (7)