Контрольная работа по "Гидравлике"

,

где ν – коэффициент  кинематической вязкости, принимаем  его при температуре 16˚С равным 1,11· 10^-6 м²/с [4].

 R_e > 2320 (режим турбулентный), значит   нужно определять составной критерий:

,

где D – абсолютная шероховатость, выбирается из [2. с.56],  D = 0,03мм 

Определим коэффициент по формуле Альтшуля , т.к.:

_{Аналогично  определяем потери напора в нагнетательном трубопроводе:}

,

 R_e > 2320 (режим турбулентный), значит   нужно определять составной критерий:

,

Определим коэффициент по формуле Альтшуля , т.к.:

_{Полный  напор насоса с  учетом геометрической высоты подъема:}

По потребному напору насоса Н (6,22 м) и расходу Q (0,004 м³/с = 14,4 м³/ч) выбираем   насос К8/18 [4]. Техническая характеристика насоса представлена в таблице 1.

Таблица 1.

К8/18а, DК =115, DВ =37,5, n =2900
Q, м³/ч	H, м	N, кВт	η
1,8	16	0,42	15,1
3,6	16	0,5	30
5,4	15,9	0,59	40
7,2	15	0,65	48
9,0	14,3	0,74	45
10,8	13,1	0,81	46
12,6	11,9	0,86	46
14,4	10,6	0,9	43

Построим рабочие характеристики насоса H = f(Q) и η = f(Q) (рис. 1).

2. Для построения характеристики  трубопровода запишем потери  напора во всасывающем и нагнетательном  трубопроводах  в зависимости  от расхода:

_{Используем  полученную выше зависимость  вычисляем Нтр в диапазоне работы насоса  и данные сводим в таблицу 2.}

_{Таблица 2.}

Q, м³/ч	1,8	3,6	5,4	7,2	9,0	10,8	12,6	14,4	18
Hтр, м	-1,38	-1,02	- 0,42	0,42	1,49	2,81	4,37	6,16	10,47

 

_{Наносим на характеристику насоса характеристику трубопровода (рис. 1).}

 

_{Рис. 1.}

т. Р – точка пересечения  характеристики насоса с характеристикой  трубопроводов – рабочая точка с координатами: Н_р (8 м) и расходу Q_р (16,5 м³/ч = 0,00458 м³/с), η_р = 71,5%, N_р = 0,9 кВт

_{2. Определим  мощность на валу  насоса.}

_{3. Найдем  изменение напора  и мощности насоса  при уменьшении  подачи воды на 25% с помощью задвижки. Из характеристики  насоса определим  при уменьшении  Qр (16,5 м³/ч) на 25%  расход станет:  Q1 = 12,375 м³/ч = 0,00343 м³/с, напор Н1 = 12,5 м, η1 = 46,5%}

_{Тогда мощность насоса  будет:}

4. Определим изменение  подаваемого объемного расхода,  если будут работать параллельно  два насоса. Построим характеристику одного насоса, затем удвоим абсциссы точек этой кривой и по полученным координатам построим новую характеристику Н = f(2Q), которая характеризует совместную работу двух параллельных насосов (рис.2). Составим уравнение характеристики трубопровода, имея в виду, что при совместной работе двух насосов на один трубопровод подача по каждой из всасывающих труб будет равна половине подачи всей насосной станции, поэтому уравнение потерь напора в водопроводной системе запишется в виде:

_{Используем  полученную выше зависимость  вычисляем Нтр в диапазоне работы насоса  и данные сводим в таблицу 3.}

_{Таблица 3.}

Q, м³/ч	1,8	3,6	5,4	7,2	9,0	10,8	12,6	14,4	18
Hтр, м	-1,38	-1,02	- 0,43	0,40	1,47	2,78	4,33	6,11	10,39

 

Рис.2.

т. 2 – точка пересечения  характеристики насосов с характеристикой  трубопроводов – рабочая точка  с координатами: Н_р (13,5 м) и расходу Q_р (0,0049 м³/с)

 

При параллельном включении  выбранных насосов производительность увеличивается 

Рис. 3. Схема параллельного  подключения двух насосов

 

Задача 61. (Рис. 7.1). Гидравлическая система рулевого управления трактора К-700 состоит из насоса 1 с подачей Q давление на выходе которого р, соединенного нагнетательным трубопроводом 2 длиной l и диаметром d с предохранительным клапаном 3 (установленным на сливном трубопроводе 4), распределителем 5 с размещенным в нем золотником 6 и силовым цилиндром 7 с поршнем 8 диаметром D. Распределитель соединен с силовым цилиндром посредством трубопроводов 9, причем, полости распределителя сообщены с помощью трубопроводов 10, и сливным трубопроводом 11. В качестве рабочей жидкости используется автотракторное масло кинематической вязкостью v и удельным весом γ. Определить усилие N, создаваемое поршнем силового цилиндра для удержания трактора в горизонтальном положении и при его работе на склоне.

 

Дано: l = 10 м, d = 12,5 мм, ν = 0,2 см²/с,

γ = 8,62 кН/м³, D = 60 мм, Q = 137∙10^-6м³/с,

р = 5,6 МПа, h_м = 20%h_l

N = ?

 

Решение.

1. Определим площадь цилиндра  по формуле:

_{2. Площадь  сечения нагнетательного  трубопровода:}

_{3. По  условию задачи  местные потери  равны 20% от потерь  по длине.} 

_{Потери  по длине трубопровода определим по формуле:}

_{Потери  давления по длине:}

_{с учетом местных потерь:}

_{Скорость  движения жидкости в  трубопроводе:}

_{Определим число Рейнольдса по формуле:}

_{Режим движения жидкости –  ламинарный, т.к. число  Рейнольдса меньше критического значения (2320). При  ламинарном режиме коэффициент трения определяется по формуле:}

_{Потерями  напора в сливной  линии и потерями на трение можно пренебречь. Тогда:}

 

Ответ: N = 15,6 кН

 

Задача 80. (Рис. 8.10). Совхоз для полива восьмипольного севооборотного участка использует четыре дождевальные машины «Фрегат» модификации ДМ-454-100. Схема централизованной водоподачи и перемещения дождевальных машин, а также отметка уровня воды в водоисточнике у насосной станции и геодезическая отметка самого удаленного гидранта показаны на рисунке. Ширина захвата машины — l, объемный расход воды машиной — Q, напор на гидранте — h. Трубы принять асбестоцементные, скорость движения воды по трубам V.

Определить напор насосной станции.

Дано: l = 453,5 м, Q = 100 л/с,

h = 63 м, υ = 1,5 м/с, L = 2l, м,

Z_н =  81м, Z_к =  93м

Н_нс = ?

 

Решение.

Определим необходимый напор  насосной станции по формуле:

_{где Нг – геометрическая высота подъема воды, м;  Нг = 93-81 = 12 м}

_{h – требуемый напор на гидранте, м;}

_{Σh – суммарные гидравлические потери от насосной станции до наиболее удаленного гидранта, м.}

_{Для определения  гидравлических потерь по длине воспользуемся  формулой:}

_{В формуле  А – удельное сопротивление  трубопровода (1. с. 97); К – поправочный  коэффициент (1. с. 98); l – длина участка, м; Q – расчетный расход, м³/с.}

_{На орошаемых  участках работают одновременно четыре машины с объемным расходом 100 л/с каждая, поэтому насосная станция должна обеспечивать объемный расход воды Q = 400 л/с.}

_{Определим диаметр трубопровода при различных  значениях расхода  по формуле:}

 

При  Q_р = 400 л/с:

_{Принимаем  ближайший стандартный  больший диаметр  d = 0,6 м.}

При  Q_р = 300 л/с:

_{Принимаем  стандартный диаметр  d = 0,5 м.}

При  Q_р = 200 л/с:

_{Принимаем  ближайший стандартный  больший диаметр  d = 0,45 м.}

При  Q_р = 100 л/с:

 _{Принимаем   ближайший стандартный  больший диаметр  d = 0,3 м.}

_{Рис.1. Расчетная  схема.}

_{Длины участков:}

_{0-1: (L+l) = 2 l + l = 2∙453,5+453,5 = 1360,5 м;}

_{1-2:  l = 453,5 м; 1-3: 2l = 907м; 3-4: l = 453,5 м; 3-5: 2l = 907м;}

_{5-6: l = 453,5 м; 5-7: 3l = 1360,5 м}

_{Используя вышеприведенную  формулу для hl находим значения А и К [1. с. 97- 98] и заполняем таблицу1.}

_{Таблица 1}

Расчетный участок	Длина l, м	Q, м3/с	d, мм	A	K	h, м
0-1	1360,5	0,4	600	0,02262	0,944	4,65
1-2	453,5	0,1	300	0,8466		3,6
1-3	907	0,3	500	0,05784		4,45
3-4	453,5	0,1	300	0,8466		3,6
3-5	907	0,2	450	0,09928		3,4
5-6	453,5	0,1	300	0,8466		3,6
5-7	1360,5	0,1	300	0,8466		10,9
Σ						34,2

Примем потери в местных  сопротивлениях равными 10% потерь напора по длине, тогда:

полная потеря напора:

Определим необходимый напор  насосной станции:

_{Ответ: Ннс = 112,62 м.}

 

 

Задача 83. Для водоснабжения села в качестве водоисточника использованы артезианские воды, залегающие на глубине 26 м, отвечающие по качеству требованиям хозяйственно-питьевого водоснабжения. Подача воды к потребителю осуществляется насосной станцией и регулируется водонапорной башней, причем рельеф местности диктует проектирование разводящей водонапорной сети с проходной башней

 

 

Решение.

Водозаборным сооружением  будет служить шахтный колодец  глубиной 26 м, так как в качестве водоисточника используются артезианские воды, залегающие обычно на глубине 30 м.  Шахтные колодцы можно применять для добычи воды из водоносных пластов, залегающих на глубинах до 30 м (пособие по проектированию сооружений для забора подземных вод (к СНИП 2.04.02-84)). Очистные сооружения не требуются в связи с тем, что артезианские воды отвечают по качеству требованиям хозяйственно-питьевого водоснабжения.

Рис.1. Общая схема водоснабжения  села:

1 – разводящая сеть; 2 – глубинный шахтный колодец; 3 – насосная станция; 4 – водонапорная  башня; 5 – пьезометрическая линия; 6 – потребитель.

 

 

Задача 97. (Рис. 9.7). Централизованная система водоснабжения обеспечивает подачу воды в село для нужд населения, животноводства, в тепличный комбинат, ремонтные мастерские и др. объекты. Расчетный максимальный суточный расход из сети Q_{cyт max.}. Подача воды насосной станцией к потребителю регулируется водонапорной башней, объем пожарного запаса которой W_пож.

Определить:

1. Расчетный максимальный секундный отбор воды q_max из сети при максимальном водопотреблении.
2. Объем регулирующей емкости резервуара W_рег водонапорной башни, построив интегральную кривую суточного водопотребления населенным пунктом и интегральную кривую подачи воды в сеть насосной станцией.
3. Общую емкость резервуара водонапорной башни W_рез

 

Дано: Q_{сут.мах} = 1020 м³/сут,

 W_пож = 6 м³, Т = с 4 до 20ч.

q_мах = ? W_рег = ? W_рез = ?

 

 

Решение.

Определим расчетный максимальный секундный отбор воды q_max из сети при максимальном водопотреблении.