 |
Список литературных источников
|
|
|
|
РАСЧЕТ ПРОСТОГО ТРУБОПРОВОДА
НА ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАР
Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине «Гидравлика» для студентов очной и заочной форм обучения специальностей:
110302 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства»
110303 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции»
110304 – «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК»
260511 – «Технологии продуктов общественного питания»
280102 – «Безопасность технологических процессов и производств»
Мичуринск–наукоград 2010
Пример расчета
Исходные данные: Жидкость – керасин; 
= 135 л/с; 
=652.5 Кпа; труба – полиэт; 
=830 м; 
=11 мм; 
= 7 мм; 
= 30 с; 
= 200 мм.
Решение:
Определяем неизвестные параметры потока до удара:
- скорость установившегося движения жидкости (см. ф-лу (5)):
;
- соответствующий этой скорости напор (ф-лы (3),(4)):
.
Параметры гидравлического удара:
- скорость распространения ударной волны (ф-ла (7) с учетом табл. А2):
С 
;
- фаза гидроудара (ф-ла (9)):
;
- ударный параметр (ф-ла (8)):
> 
.
Расчет на гидроудар необходим!
Так как > 
(30>2) – удар непрямой. Поэтому расчет ведем по приведенной выше последовательности.
Определяем постоянные величины:
- отношение диаметров:
;
- коэффициент местного сопротивления задвижки в начальный момент времени, при установившемся движении (задвижка полностью открыта 
) (Табл. А.3):
;
- полный коэффициент сопротивления трубопровода при установившемся движении:
;
- коэффициент скорости в начальный момент времени:
.
Далее определяем количество расчетных промежутков времени, в течение которых параметры потока предполагаются постоянными (ф-ла (11)):
|
|
|
и закон закрытия задвижки:
.
Время расчетного промежутка находим по зависимости (ф-ла (12)):
, 
Результаты расчета сводим в таблицу 1.
Для первого расчетного промежутка времени 
:
.
Значения 
, не попавшие в узлы таблицы Приложения 3, находим по интерполяционной формуле:
, (23)
где 
- номер строки таблицы.
Средняя скорость движения жидкости в течение первого расчетного промежутка времени (ф-ла (13)):
,м/с
а изменение давления составляет (ф-ла (14)):
Далее используем сокращенную методику расчета полагая, что при увеличении коэффициента сопротивления задвижки 
до половины коэффициента полного сопротивления трубопровода 
повышение давления незначительно (см. значение 
).
Если 
, то (см. табл. А3) 
. Тогда следующий шаг в расчете (ф-ла (22))
.
:
Из закона закрытия задвижки: 
; коэффициент сопротивления задвижки (ф-ла (23)): 
; результаты промежуточных расчетов:
, 
,
; изменение давления в трубопроводе за данный промежуток времени (ф-ла (15)):
;
давление перед задвижкой (ф-ла (16)):
.
:
; 
;
; 
; 
; 
;
.
:
;
; 
; 
; 
;
.
:
; 
;
; 
; 
; 
;
.
:
; 
; 
; 
;
;
; 
.
Понижение давления в трубопроводе (ф-ла (18)):
.
Скорость обратного течения (ф-ла (19)):
.
Статическое давление в трубопроводе (ф-ла (20)):
.Кпа
Так как 
< 
, то разрыва сплошности не будет.
Поэтому исходным данным для расчета данного трубопровода на механическую прочность является величина 
Таблица 1 - Результаты расчета
| № |
|
|
|
|
|
|
КПа
|
КПа
|
| .. | ..... | 0,93 ..... 0,25 0,187 0,125 0,06 | 0,3
0,66
.....
47,0
110.0
226.0
1500,0
| - - ....... 0,0846 0,0703 0,0528 0,0251 | - - ..... 7,765 6,452 4,846 2,3039 | - - ..... 9,356 9,278 9,103 8,733 7,609 | - 22.3 ....... 9,689 21,688 45,724 138,954 376.440 | 674.8 ....... 684.489 706.177 751.901 890.855 1267,295 |
Примечание. При выполнении работы предусматривается сравнение ручного подсчета и результатов, полученных при помощи программы Mathcad, воспользовавшись которой студент заполняет таблицу 2 и проводит сравнение результатов в виде графика (рис. 2).
|
|
|
Таблица 2 - Результаты расчета на ЭВМ
|  КПа
|  КПа
|
Рисунок 2 – График изменения давления перед задвижкой
Контрольные вопросы
1. Какие трубопроводы называются простыми и сложными, короткими и длинными? В чем особенности гидравлического расчета таких трубопроводов?
2. Что называется прямым и непрямым гидравлическим ударом? Что называется фазой гидравлического удара? Как она влияет на повышение давления при гидравлическом ударе?
3. Что такое скорость распространения ударной волны? От каких величин она зависит?
4. Чем гасится колебательный процесс, имеющий место при гидравлическом ударе?
5. Как можно уменьшить или предотвратить ударное повышение давления?
6. Что называется отрицательным гидравлическим ударом и когда он возникает?
Список литературных источников
1. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: - КолосС, 2007. - 656с.
2. Ловкис Э.В., Бердышев В.Е. и др. Гидравлика и гидравлические машины. М.: - Колос, 1995. - 303с.
3. Курганов А.М., Федоров Н.Ф. Гидравлические расчеты систем водоснабжения и водоответвления. Л.: - Стройиздат, 1986.
4. Шевелев Ф.А., Шевелев А.Ф. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. М.: - Стройиздат, 1984.
5. Штеренлихт Д.В. и др. Гидравлические расчеты. М.: - Колос, 1982.- 287 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
Таблица А.1 - Исходные данные к выполнению расчетно-графической работы
| № вар-та |  ,
л/с
|  ,
КПа
| Материал труб |  ,
м
|  ,
мм
|  ,
мм
|  ,
с
|  ,
мм
|
| 652,5 655,5 657,5 660,5 662,5 664,5 667,5 669,5 671,5 674,5 676,5 679,5 | сталь полиэт чугун сталь чугун ж/б сталь полиэт чугун сталь ж/б чугун полиэт сталь ж/б полиэт сталь чугун полиэт чугун сталь полиэт полиэт ж/б чугун сталь чугун полиэт ж/б сталь чугун полиэт чугун сталь полиэт сталь чугун | 302,2311 352,4 352,4 302,2 302,2 200,8 200,8251 |
Продолжение Таблицы А.1
| 684,5 | сталь полиэт чугун сталь полиэт чугун | 200,8 |
|
|
|
Таблица А.2 - Характеристики жидкости и материала труб
| Жидкость или материал труб |
Плотность жидкости  , кг/м3
| Модуль упругости жидкости  или материала стенок  труб, Па×106
| Отношение модулей упругости жидкостей и материала труб 
| |||
| Вода | Нефть | Керосин | Масло индустр. | |||
| Вода Нефть Керосин Масло индустр. Ж/бетон. трубы Полиэтил. трубы Чугунные трубы Стальные трубы | - - - - | 2,03 1,324 1,37 1,56 19,62 1,45 98,1 | - - - 0,103 1,40 0,021 0,011 | - - - 0,067 0,913 0,014 0,007 | - - - 0,070 0,945 0,014 0,007 | - - - 0,080 1,076 0,016 0,008 |
Таблица А.3 - Значения коэффициента гидравлического сопротивления задвижки
| 
| ||
| 
| 
| |
| 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,180 0,160 0,140 0,120 0,100 0,090 0,080 0,070 0,060 0,050 0,045 0,040 0,035 0,030 0,025 0,020 0,018 0,016 0,014 0,012 0,010 | 0,1 0,2 0,5 0,8 1,3 2,5 3,7 5,0 7,1 11,5 19,5 35,0 47,0 66,0 95,0 | 0,2 0,4 0,7 1,0 1,6 3,0 4,3 6,1 9,0 14,0 23,0 41,0 57,0 75,0 98,0 | 0,3 1,0 1,6 2,8 4,5 8,0 11,0 15,0 21,0 30,0 47,0 80,0 |
Таблица А.4 - Варианты жидкости для различных специальностей
| Специальность | Вариант жидкости |
| 260511 – «Технологии продуктов общественного питания» | Вода |
| 110303 – «Механизация переработки сельскохозяйственной продукции» | Нефть |
| 110304 – «Технология обслуживания и ремонта машин в АПК» | Керосин |
| 110302 – «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» | Масло индустриальное |
|
|
|
