Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин
Министерство образования РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Самарский государственный технический университет
Кафедра: «Процессы и аппараты»
Курсовая работа
«Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин. Испытание центробежного насоса»
Cамара, 2005 г.
Цель работы: определить зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; рассчитать для определенного значения критерия Re: а) коэффициенты местных сопротивлений ? для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; б) коэффициент трения ?; сравнить опытные значения коэффициентов сопротивлений с табличными.
Табл. 1 Результаты снятых показаний:
|
№ опыта | Показания дифманометра, мм. рт. ст. | Расход воды Q, 10-3 м3/с | Потери напора на участках трубопровода | |
| | | На повороте под прямым углом hм.с.1, мм. вод. ст. | При внезапном расширении hм.с.2, мм. вод. ст. | при внезапном сужении hм.с.3, мм. вод. ст. | на кране hм.с.4, мм. вод. ст. | на нормальном вентиле hм.с.5, мм. рт. ст. | на прямом участке АВ hтр., мм. рт. ст. | |
5 | 20 | 0.39 | 58 | 105 | 272 | 410 | 160 | 79 | |
|
Обработка опытных данных:
По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.
По известному расходу воды, зная сечение трубопровода, находим среднюю линейную скорость потока:
,
где - расход воды, м3/с;
d - диаметр трубопровода, 0,019 м.
3. Для каждого значения скорости потока вычисляем соответствующее значение критерия Рейнольдса
,
где ? - плотность воды при температуре опыта, 998,23 кг/м3;
? - динамическая вязкость воды, 0,00102 Нс/м2;
4. Напор, затрачиваемый на создание скорости в трубопроводе (скоростной напор) рассчитываем по формуле
Потерянный напор определяем по уравнению
Сопротивление сети рассчитываем по формуле:
Коэффициенты сопротивления и коэффициент трения рассчитываем из выражений
.
Результаты расчетов приведены в таблицах.
Табл. 2 Результаты расчетов
|
№ опыта | Расход воды Q, м3/с | Средняя скорость w, м/с | Критерий Рейнольдса Re | Геометрический напор hг, м. вод. ст | Скоростной напор hск, м. вод. ст | Потерянный напор hпот, м. вод. ст | Сопротивление сети Нс, м. вод. ст. | |
5 | 0.0004 | 1.38 | 25590.0889 | 2.3 | 0.0965 | 4.0954 | 6.49 | |
|
Табл. 3 Результаты расчетов
|
Виды сопротивлений | | |
| Потери напора hпот, м | Коэффициент сопротивления | Коэффициент трения | |
| | опытный | табличный | опытный ? | табличный ?Т | |
Поворот под углом 900 | 0.058 | 0.601 | 1.1…1.3 | | | |
Внезапное расширение | 0.105 | 1.088 | 0.5 | | | |
Внезапное сужение | 0.272 | 2.818 | 0.85 | | | |
Кран пробочный | 0.410 | 4.247 | 0.2…11 | | | |
Вентиль нормальный | 2.176 | 22.541 | 4.5…5.5 | | | |
Прямой участок | 1.074 | | | 0.037762 | 0.0373 | |
|
По полученным данным построим график зависимости :
Рис. 2 График зависимости .
Вывод: экспериментально определена графическая зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; графически зависимость представляет собой параболу, т.е. сопротивление сети параболически увеличивается при возрастании средней скорости потока.
Для определенного значения критерия Re = 25590,1 рассчитаны:
а) коэффициенты местных сопротивлений ? для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; для пробочного крана значение местного сопротивления сходится с табличным, для остальных элементов сети опытные значения местных сопротивлений не сходятся с табличными. Подобное несоответствие, возможно, объясняется высокими погрешностями эксперимента вследствие изношенности оборудования, невысокой точности приборов и т.д.
б) коэффициент трения ?=0,0378; при сравнении с табличным значением коэффициента абсолютная погрешность составила ?абс=0,0462; относительная погрешность ?отн=1,24%.
Цель работы: практическое знакомство с насосной установкой и проведение испытания с необходимыми замерами для последующего построения характеристик H-Q; N-Q; ?-Q; построение характеристики сети (Нс-Q); определение рабочей точки насоса.
Табл. 1. Результаты снятых показаний
|
№ опыта | Показания диф- манометра, мм. Рт. Ст. | Подача насоса Q,10-3 м3/с | Давление в нагне-тательном трубо-проводе Рн, Н/м2 | Давление во всасы-вающем трубо-проводе Рвс, Н/м2 | Полный напор Н, м вод. Ст. | Потребляемая мощность | КПД,% | |
| | | | | | Nтеор., кВт | Nгидр., кВт | | |
5 | 20 | 0.39 | 1.8 | -0.06 | 19.160245 | 0.073305 | 0.26 | 28.1943 | |
|
1. По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.
2. Напор насоса определяется по уравнению:
, где:
- давление на линии нагнетания, Н/м2
- давление на линии всасывания, Н/м2
g - ускорение свободного падения, м/с2
- плотность воды при t=200C, 1000 кг/м3
- расстояние между местами присоединения приборов, 0,2м
3. Теоретическая мощность насоса
4. Коэффициент полезного действия:
По полученным данным строим графические зависимости H-Q; N-Q; ?-Q, строим характеристику сети (Н-Q):
Рис. 2. Характеристика сети (Н-Q)
Рис. 3. Графическая зависимость N-Q.
Рис. 4. Графическая зависимость ?-Q
Вывод: осуществлено практическое знакомство с насосной установкой и проведены испытания с необходимыми замерами. Построена характеристика сети (Н-Q); наложение графиков H=b(Q) и Hc=b(Q) показало, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была получена.
Построены характеристики H-Q; N-Q; ?-Q, откуда следует, что при увеличении подачи воды полный напор насоса незначительно уменьшается; при этом возрастают КПД насоса и потребляемая мощность. Данные тенденции объясняются тем, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была достигнута.
