Розрахунок гідравлічних мереж та гідравлічних машин

ІІ. Змістовна частина

І. Зміст.

Лекція 3. Розрахунок процесів аеро – гідродинаміки

V. Література.

1. Бурдо О.Г., Калинин Л.Г. Прикладное моделирование процессов переноса в технологических системах: Учебник. - Одесса, ОНАХТ, 2008-348 с.

2.

3. Щуп Т. Решение инженерных задач на ЕВМ. – М.: Мир, 1982. – 235с.

4. Демидович Б. П., Марон И. А. Основы вычислительной математики. – М.: Наука, 1970. – 664 с.

5. Турчак Л. И. Основы численных методов. – М.: Наука, 1987.

6. Волков Е. А. Численные методы. – М.: Наука, 1988.

7. Численные методы / Н. И. Данилина, Н. С. Дубровская, О. П. Кваша и др. – М.: Висшая шк., 1976. – 368 с.

8. Иванов В. В. Методы вычислений на ЕВМ. – Киев: Наук. 1986. – 584 с.

9.

1. Розрахунок гідравлічних мереж та гідравлічних машин.

2. Розрахунок гдравлічних опорів апаратів.

3. Основи та схеми розрахунку апаратів для перемішування, осадження, фільтрування, псевдозрідження

И1 144-160

Процеси, пов'язані з різними видами руху рідких середовищ зустрічаються повсюдно в інженерній практиці і складають основу багатьох технологічних процесів. При цьому не існує принципових відмінностей при моделюванні процесів тепло- і масопереносу, що реалізовуються з використанням рідин як спеціальні носії, і опис гідравлічних процесів, якщо вони самі складають основу технології.

Гідравлічні мережі (трубопроводи) широко використовуються для транспортування рідин, газів і їх сумішей. Всі існуючі мережі можна умовно розділити на два типи: магістральні і розгалужені системи.

Головним завданням при розрахунку гідравлічної мережі є визначення мінімальної потужності, необхідної для переміщення заданої кількості рідини або газу в задану точку (тобто на певну відстань). Цю задачу вирішують за допомогою простого співвідношення

, Вт

(33)

Оскільки об'ємна витрата G_V, як правило, заданий, завдання зводиться до знаходження значення ΔР – перепаду (різниці) тиску, необхідного для транспортування середовища на відстань l, яке також відоме.

У загальному випадку, перепад тиску витрачається на подолання сил в'язкого тертя на стінці каналу ΔР_тр і місцевих опорів ΔР _м, які враховують втрати енергії на перебудову внутрішніх складових потоку (на зміни профілю швидкостей).

Для магістрального трубопроводу, в якому діаметр каналу залишається постійним по всій довжині, а місцеві опори відсутні

(34)

де λ – коефіцієнт опору, величина якого залежить від режиму течії

де - число Рейнольдса.

Для ламинарного режиму течії (Re<2,3.103)

(35)

Для турбулентного (Re>104)

(36)

Використовуючи (34) з урахуванням (35) або (36)36) для горизонтального трубопроводу постійного перетину отримаємо

(37)

(8.9)

(38)

Якщо початкову і кінцеву ділянки мають різні рівні z1 і z2 (зазвичай z1 < z2), то в рівнянні (34) в праву частину слід додати величину

- втрати на подолання дії сил тяжіння.

Якщо магістральний трубопровід складається з ділянок з різними діаметрами, то розрахунок по формулі (34) повинен проводитися для кожної ділянки з урахуванням зміни швидкості, яка визначається для цих ділянок з урахуванням рівняння

(39)

де Gм=const для всього трубопроводу (масова витрата незмінна на всьому його протязі);

сi – щільність переміщуваного середовища на даній ділянці, в загальному випадку, тобто залежить від температури і тиску по ділянках,

прохідний перетин кожної ділянки.

Втрати тиску для всього трубопроводу визначають рівнянням

(40)

де всі параметри з індексом " і" відносяться до кожної з ділянок магістралі з урахуванням залежностей (35) або (36), а також (39).

Якщо при проектуванні задається величина перепаду тиску (натиск, що створюється нагнітачем) ΔР, що розташовується, то об'ємна витрата може бути оцінений по співвідношеннях:

для ламинарного режиму течії

(41)

для турбулентного

(42)

Як вже наголошувалося, рівняння (40) застосовне для розрахунку одиночного горизонтального трубопроводу, який складається з " і" ділянок з відомими значеннями li, di при постійній масовій витраті і різними значеннями wi для кожної ділянки.

Для одиночного трубопроводу, в якому крім втрат на тертя є так звані місцеві втрати, залежність (40) матиме вигляд

(43)

де ΔРм – місцеві втрати тиск (натиску), який умовно можна розділити на 2 групи. 1 група – втрати, пов'язані з перебудовою профілю швидкості в потоці (вхід і вихід, розширення або звуження потоку, повороти, завихорювачі і тому подібне). 2 група – втрати, пов'язані з подоланням локальних, місцевих опорів (крани, засувки, грати, розподільні вузли і ін.). Переважна більшість місцевих втрат табульована (у таблицях приводяться значення коефіцієнтів місцевого опору " ξ", які входять в розрахункову формулу)

(44)

Значення швидкості у формулі (44) приймається рівним швидкості потоку на вході в місцевий опір.

Дата добавления: 2013-12-14