Программа дисциплины (syllabus) (стр. 10 )

λ = 64/Rе.

2.  Зона изменения Rе от 2320 до ~ 4000. Неустойчивая зона

3.  Зона чисел Rе в диапазоне . Поток характеризуется турбулентным ядром и пристенным (пограничным) ламинарным слоем. Здесь трубы работают как «гидравлически гладкие». Для этой зоны, по Блазиусу,

Если число Рейнольдса в пределах , то коэффициент Дарси определяется по формуле Конакова

4. Зона неполной шероховатости в которой пределы зоны определяются соотношением , то коэффициент Дарси определяется по формуле Альтшуля

5. Зона больших чисел и, следовательно, полной шероховатости (турбулентности). Трубы «гидравлически шероховатые». Коэффициент λ не зависит от Rе и является функцией только kэ/d, определяется по формуле Шифринсона

Отверстие называется малым, если можно пренебречь изменением давления по его площади. Насадками называются небольшие по длине трубы ~ l = (3…6)d, присоединенные к таким отверстиям. Прежде всего следует уяснить характер и особенности движения жидкости в процессе истечения (сжатые струи, образование вакуума).

В гидравлике истечения через отверстия и насадки есть много общего. Скорость истечения и вытекающий расход рассчитываются по общим формулам, выведенным на основе уравнения Бернулли, причем потери при истечении определяются как местные потери. Общими являются также гидравлические характеристики (коэффициенты расхода, скорости, сжатия, сопротивления).

Следует знать физический смысл коэффициентов сжатия, скорости и расхода, зависимость их числовых значений от типа и формы отверстий и насадок и от критерия Рейнольдса. Нужно также обратить внимание на то, что при Rе > 105 влияние сил вязкостного трения на коэффициенты истечения практически отсутствует (квадратическая зона сопротивления). При этом коэффициенты истечения зависят только от формы отверстий и насадков. Это позволяет с успехом использовать отверстия с острой кромкой и с насадками в качестве измерителей расхода.

При истечении при переменном напоре (опорожнение сосудов) рассеченными являются формулы для определения времени опорожнения.

Литература: [10] с.176-195.

Тема 8. Интеграл Бернулли для неустановившегося движения жидкости

План

Расчёт повышения давления при прямом и непрямом гидравлическом ударе по формуле Жуковского. Расчёт скорости ударной волны в трубопроводе с жёсткими и деформируемыми стенками.

Задания: Решение задач

Задача 1. Пользуясь характеристикой гидромуфты, определить расчетный и максимальный моменты, передаваемые ею. а также передаточное отношение, коэффициент полезного действия и скольжения при этих режимах, если активный диаметр гидромуфты Da = 500 мм, число оборотов насосного колеса n1 = 1400 об/мин, турбинного – n2 = 1358 об/мин. Рабочей жидкостью служит масло трансформаторное γ = 8900 Н/м3. Как изменится передаваемые крутящий момент и мощность, если увеличить в полтора раза число оборотов?

Задача 2. Определить максимально допустимое значение активного диаметра Da гидромуфты при работе ее с асинхронным электродвигателем, если номинальная мощность приводного двигателя Nном = 29 кВт, максимальный крутящий момент Мmax = 500Н∙м, критическое число оборотов nкр=900об/мин, номинальное число оборотов 1475об/мин. Рабочей жидкостью служит трансформаторное масло (γ=8830Н/м3). при КПД гидромуфты 0,97, коэффициент мощности λN =0,24с2/м, а коэффициент момента λм =0,15с2/м.

Задача 3. Определить коэффициент не равномерности подачи и объем воздушных колпаков насоса двойного действия с диаметром поршня D = 125 и ходом поршня S = 200 мм. Высота всасывания Hвс = 5 м, длина нагнетательного трубопровода lн – 500 м.

Задача 4. Для проектируемой гидросистемы подобрать шестеренный насос, если расчетный расход Qр = 90 л/мин, рабочее давление Рр = 12 МПа (120ат), объемный КПД ηо = 0,92. Определить действительную подачу насоса, относительную и полезную мощность. Приводной двигатель электрический с номинальным числом оборотов n = 1450 об/мин.

Задача 5. Построить график изменения скорости перемещения поршня силового гидроцилиндра в зависимости от угла β наклона шайбы регулируемого аксиально-поршневого насоса. Пределы изменения угла β = 0÷30°. Параметры гидроцилиндра: диаметр поршня Dп һ 100 мм, диаметр штока Dш = 60 мм. Параметры насоса: z = 7, диаметр поршней d = 20 мм, диаметр осей блока цилиндров D = 54 мм, число оборотов ротора n = 800 об/мин. Утечками пренебречь.

Методические рекомендации по выполнению задания

При безнапорном движении жидкости часть периметра живого сечения потока жидкости ограничивается газовой средой, давление в которой равно атмосферному давлению. Типов безнапорных потоков достаточно много, это и безнапорное движение жидкости в трубах, и потоки жидкости в открытых руслах, и т. д. Тем не менее, несмотря на разнообразие таких потоков, с точки зрения гидравлики их можно разделить на установившиеся потоки с равномерным движением жидкости и неустановившиеся потоки, часто называемые быстротоками. Наибольший интерес для нас играют потоки первой группы, с которыми чаще всего приходится встречаться специалистам горной промышленности. Быстротоки, как правило, являются предметом изучения для специальных дисциплин гидротехнического профиля. Поскольку установившиеся потоки жидкости, независимо от их вида совершенно одинаковы, то расчёты параметров таких потоков общие и могут быть продемонстрированы на простом примере.

Равномерное движение жидкости в безнапорном потоке поддерживается за счёт разницы в уровне свободной поверхности между начальным и конечным живыми сечениями потока. Чтобы движение жидкости в потоке было равномерным, должны быть выполнены следующие необходимые условия: живые сечения потока вдоль всего русла должны быть одинаковыми как по размеру, так и по форме, уровень свободной поверхности жидкости должен быть параллелен профилю дна русла, шероховатость стенок русла должна быть одинакова по всей длине русла. При выполнении этих условий гидравлический расчёт сводится в основном к определению расхода в потоке жидкости, а также некоторых параметров потока.

Выделим в потоке жидкости двумя живыми сечениями (1-1 и 2 - 2) отсек потока длиной /. Центры тяжести сечений будут находиться соответственно на уровнях и от произвольно выбранной плоскости сравнения О - О и на глубинах соответственнои под уровнем свободной поверхности жидкости. Тогда запишем уравнение Бернулли для этих двух сечений потока.

Для расчета передаточного отношения гидромуфты воспользуемся формулами , , .

Активный диаметр гидромуфты равен ,

Для определения высоты подачи необходимо находить коэффициент неравномерности подачи, который определяется по следующей формуле

где i = 2 – кратность насоса.

Уметь выбирать марки насоса, который осуществляется по рабочему объему q и номинальному давлению Рн.

При решений задач следует знать формулу скорости перемещения поршня. Которая пропорциональна расходу жидкости, поступающей в силовой гидроцилиндр, и эффективной площади поршня Vп = Qц/Fп, а эффективная площадь поршня

При решений задач необходимо учитывать поправочный коэффициент и гидравлический коэффициент полезного действия.

Литература: [10] с. 198-217.

Тема 9. Гидравлические расчеты напорных трубопроводов

План

Расчёт напорных характеристик трубопроводов и их построение.

Задания: Решение задач

Задача 1. Для проверки высотности самолетной маслосистемы определить абсолютное давление на входе в насос в мм рт. ст. при горизонтальном полете на высоте 16000м давление составляет 77,1 мм. рт. ст. Длина всасывающего маслопровода 2 м, диаметр равен 18 мм, превышение уровня масла в баке над насосом 0,7 м, давление в маслобаке равно атмосферному. Потребная прокачка масла, найденная из условия необходимого теплоотвода в масло на максимальном режиме двигателя, составляет 16 л/мин, вязкость масла МК-8 v = 0,11 см2! сек, удельный вес 900 кг/м3, потери напора в местных сопротивлениях не учитывать.

Задача 2. Определить мощность насоса, перекачивающего воду Q ~ 100 л/с, если показания манометра и вакуумметра равны соответственно рм = 2,45*105Па; рвс = 0,49*105 Па. Принимаем, что нвс = нн и местные гидравлические сопротивления = 0.

Задача 3. Определить высоту всасывания поршневого насоса, перекачивающего воду с t=20°С, если число оборотов кривошипа п=60об/мин, площадь поршня F=1дм2, площадь всасывающей трубы FBС=0,5дм2, а ее длина 5м. Радиус кривошипа R=10см.