 |
Расчет кинематических и динамических параметров
|
|
|
|
ЗАДАНИЕ
На курсовую работу
По курсу МЖГ
ВАРИАНТ 5-2-1
ТЕМА
Гидравлический расчет гидросистемы
Деривационной гидроэлектростанции
Описание объекта расчета
Объектом расчета в данной работе является гидросистема деривационной гидроэлектростанции, схема которой представлена на рис. 1. В деривационной ГЭС напор создаётся за счет естественного понижения местности от напорного бассейна (отметка - ▽ A)до отводящего канала (отметка - ▽ B). Основным элементом ГЭС является гидротурбина, вал которой соединен с генератором, вырабатывающим электроэнергию. Гидротурбина представляет собой расположенное в корпусе лопастное колесо, которое преобразует механическую энергию несомую протекающим потоком воды (расход воды – Q) в механическую энергию вращающегося вала турбины. Вода подводится по напорному водоводу длиной – L, диаметром – D, эквивалентная шероховатость стенок водовода - ∆ 1. Отработавшая вода по отсасывающей трубе поступает из турбины в отводящий канал.
Для регулирования частоты вращения n турбины на водоводе установлен дисковый затвор (отметка уровня расположения цапфы затвора -▽ C, у гол наклона канала водовода в месте установки затвора - α, диаметр цапфы затвора - dз, коэффициент трения скольжения в цапфах – f).
Смазка и охлаждение подшипника турбины осуществляются самосмазом (см. рис. 2а), представляющим собой закрепленный на вале турбины барабан (радиус - R0, высота - b) c отверстием в крышке. Часть W объема барабана заполнена смазочным маслом (плотность - ρ, кинематический коэффициент вязкости или просто кинематическая вязкость вязкость - ν). При вращении турбины масло в барабане вращается с той же частотой, что и барабан. Для его подачи к подшипнику (на высоту h) служит труба (длина трубы - l, диаметр трубы - d, эквивалентная шероховатость стенок трубы - ∆ 2 ), приемное отверстие которой расположено внутри слоя смазочного масла на радиусе R1 перпендикулярно линейной скорости V0 на этом радиусе вращения (рис. 2б). Расход смазочного масла, необходимый для полноценной работы подшипника скольжения – q. Отработавшая смазка сливается обратно в барабан самотеком.
|
|
|
Задание
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при следующих данных:
отметка уровня воды в бассейне ▽A – 180 м;
длина канала турбинного водовода L – 2000 м;
диаметрканала турбинного водовода D – 1,4 м;
эквивалентная шероховатость стенок турбинного водовода Δ1 - 2 мм;
отметка уровня расположения цапфы затвора ▽C – 50 м;
угол наклона канала водовода в месте установки затвора α – 25о;
диаметр цапфы затвора dз – 0,2 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 0,2;
отметка уровня воды в отводящем канале ▽B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 0,15 м;
плотностьсмазочного масла ρ – 800 кг/м3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного масла ν – 0,36 Ст;
объем смазочного масла, заливаемого в барабан самосмаза
W – 0,09 м3;
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 2,5 м;
длина трубки самосмаза l – 3,5 м;
диаметр трубки самосмаза d – 12 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 0,1 мм;
частота вращения турбинного колеса n – 100 об/мин.
плотность воды r = 103 кг/м3;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая
вязкость) воды n = 10-2 Ст.
Этап первый
Гидростатические расчеты.
Срок выполнения: 7 неделя.
|
|
|
1. Вычислите силу давления воды на дисковый затвор, перекрывающий сечение турбинного водовода. Считать, что за затвором вода отсутствует и давление воздуха равно атмосферному.
Какой внешний момент силы нужно приложить к затвору, чтобы удержать его в закрытом положении?
2. Какая сила действует на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести и при его существовании?
Дополнительное задание:
Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по разделу «Гидростатика» написать краткий реферат на тему: «Вывод дифференциального уравнения равновесия жидкой среды (уравнения Эйлера)».
2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидростатики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза : II - 12; III - 12; IV - 7; IV – 19.
Этап второй
Расчет кинематических и динамических параметров
Движения жидкости
Срок выполнения: 13 неделя.
1. Пренебрегая влиянием силы тяжести на распределение давления в барабане самосмаза, определить, на каком радиусе R1 следует разместить приемное отверстие трубки самосмаза, чтобы при заданной частоте вращения турбинного колеса подача смазки q равнялась 0,12 л/с.
2. Постройте график зависимости потерь напора в водоводе в функции от протекающего расхода (затвор в турбинном водоводе считать полностью открытым и его коэффициент сопротивления принять равным ζз = 4).
Дополнительное задание:
Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по рассматриваемым в курсовой работе разделам «Гидродинамики» написать краткий реферат на тему: «Вывод уравнения Бернулли для установившегося потока вязкой несжимаемой жидкости».
2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидродинамики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза : VII – 38; IX - 2; X – 19
.
Этап третий
|
|
|
