Пьезометрический график см. Приложение А.
1.5 Выбор насоса.
Выбираем насос по напору, вычисляемому по формуле:
м
и по расходу Q=q1-2=140 л/с;
Марка насоса 8К12а, выдаваемый напор Н=24 м, расход Q=69,5 л/с, допустимая вакуумметрическая высота всасывания = 6,1 м.
1.6 Расчёт всасывающего участка трубопровода.
Коэффициент местного сопротивления колена равен: к = 2,705, найдём скорость течения воды по формуле:
м/с,
тогда потери в колене равны:
м;
Диаметр трубы d=250 мм, тогда квадрат модуля скорости равен К2=379948,96 л2/с2;
Длина участка равна l=2 м, расход на нём равен q=140 л/с.
Найдём потери на трение на этом участке:
м;
Вычислим потери на фильтре:
t=6 мм;
а=5 мм;
dф=200 мм;
Общая площадь поверхности фильтра:
м2;
Площадь отверстий:
Находим потери напора в фильтре:
м
Вычисляем общую потерю напора на всасывающем участке:
м;
Следовательно максимальная высота поднятия воды
hmax= – hвс= 5 – 3,3292 = 2,7708 м.
2 ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОРОТКОГО ТРУБОПРОВОДА.
2.1 Изображение схемы трубопровода
2.2 Расчёт первого участка – резкое сужение.
Определяем скорость на первом участке:
;
ρ=870 κг/м3;
м/с;
Число Рейнольдса на первом участке определяется по формуле:
;
где: ν – кинематическая вязкость:
ν= м2/с;
;
Абсолютная шероховатость для стальных труб определяется по приложению 2 методических указаний.
Δ=0,5 мм;
Находим относительную шероховатость на первом участке:
;
Определяем режим течения на первом участке:
;
Сравним и с числом Рейнольдса.
> Re1 следовательно, на первом участке имеем область гидравлически гладких труб.
Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Блазиуса:
;
Определяем потери на трение по длине трубопровода:
м;
Вычислим потери на местных сопротивлениях на первом участке:
;
;
м;
2.3 Расчёт второго участка – диффузор.
Определяем скорость на втором участке:
;
ρ=870 κг/м3;
м/с;
Число Рейнольдса на втором участке определяется по формуле:
;
ν= м2/с;
;
Абсолютная шероховатость для стальных труб определяется по приложению 2 методических указаний.
Δ=0,5 мм;
Находим относительную шероховатость на втором участке:
;
Определяем режим течения на втором участке:
;
;
Сравним и с числом Рейнольдса.
> Re1 следовательно, на втором участке имеем область гидравлически гладких труб.
Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Блазиуса:
;
Определяем потери на трение по длине трубопровода:
м;
Вычислим потери на местных сопротивлениях на втором участке:
;
;
l=0,0298 м,
;
м;
2.4 Расчёт третьего участка – вентиль прямоточный.
Определяем скорость на третьем участке:
;
ρ=870 κг/м3;
м/с;
Число Рейнольдса на третьем участке определяется по формуле:
;
ν= м2/с;
;
Абсолютная шероховатость для стальных труб определяется по приложению 2 методических указаний 160-96.
Δ=0,5 мм;
Находим относительную шероховатость на третьем участке:
;
Определяем режим течения на третьем участке:
;
;
Сравним и с числом Рейнольдса.
> Re1 следовательно, на третьем участке имеем область гидравлически гладких труб.
Коэффициент гидравлического трения определяем по формуле Блазиуса:
;
Определяем по длине трубопровода:
м;
Вычислим потери на местных сопротивлениях на третьем участке:
для d=0,2.
м;
2.5 Расчёт суммарных потерь. Определение типа трубопровода.
Вычислим суммарные потери по длине трубопровода:
hΣтр = hтр.1 + hтр.2 + hтр.3 = 0,0015 + 0,0201 + 0,0015 = 0,0231 м;
Найдём суммарные потери на местных сопротивлениях:
H МΣ = hМ1 + hМ2 + hМ3 = 0,0005 + 0,0078 + 0,0013 = 0,0096 м;
Общие суммарные потери составили:
НΣ = hΣтр + hΣМ = 0,0231 + 0,0096 = 0,0327 м;
Так , то трубопровод является гидравлически коротким.
3. ГАЗОДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ СОПЛА ЛАВАЛЯ.
3.1 Расчёт параметров газа в критическом сечении.
Находим газовую постоянную для кислорода:
Дж/(кг•К);
где – молярная масса кислорода.
Из уравнения Менделеева - Клайперона находим плотность газа при полной остановке:
кг/м3;
Находим скорость звука при полной остановке газа:
м/с;
где k – показатель адиабаты, равный 1,41 для двухатомного газа.
Определим скорость звука в критическом сечении:
м/с;
Максимальную скорость газового потока находим по формуле:
м/с;
При расчёте будем пользоваться следующими газодинамическими функциями:
В критическом сечении коэффициент скорости Wкр и число Маха Мкр равны единице:
, откуда находим скорость газового потока в критическом сечении:
м/с;
Мкр=1;
Используя газодинамическую функцию (λ), находим температуру газа в критическом сечении:
К;
Рассчитаем давление газа в критическом сечении, используя газодинамическую функцию (λ):
Па;
Найдём плотность газа в критическом сечении, используя газодинамическую функцию (λ):
кг/м3;
Из уравнения неразрывности потока находим площадь критического сечения:
м2;
Находим диаметр критического сечения:
м;
3.2 Расчёт параметров газа во входном сечении.
Находим коэффициент скорости во входном сечении:
;
Используя газодинамическую функцию (λ), находим температуру газа во входном сечении:
К;
Рассчитаем давление газа во входном сечении, используя газодинамическую функцию (λ):
Па;
Найдём плотность газа во входном сечении, используя газодинамическую функцию (λ):
кг/м3;
Из уравнения неразрывности потока находим площадь входного сечения:
м2;
Находим диаметр входного сечения:
м;
Вычисляем скорость звука во входном сечении:
м/с;
Определяем число Маха во входном сечении:
;
3.3 Расчёт параметров газа в выходном сечении.
Давление газа в выходном сечении Рвых равно давлению на срезе сопла Рср:
Рвых=Рср=0,0001 МПа.
Используя газодинамическую функцию (λ), находим коэффициент скорости в выходном сечении:
;
Используя газодинамическую функцию (λ), находим температуру газа в выходном сечении:
К;
Найдём плотность газа в выходном сечении, используя газодинамическую