Министерство образования и науки

Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Самарский государственный аэрокосмический университет

имени академика С.П.Королева»

Факультет Двигатели летательных аппаратов

Кафедра " Теплотехники и тепловых двигателей"

Методическое пособие

по курсу "Механика жидкости и газа"

РАСЧЁТ ГАЗОПРОВОДА

Список обозначений, сокращений и символов

D, d – диаметр, м;

F – площадь, м²;

G – массовый расход, кг/с;

P – давление, Па;

P – площадь, м²;

T – температура, К;

V – объем, м³;

W – скорость, м/с;

X, Y – текущие координаты, м;

 – плотность, ;

t – время, c;

ЗАДАНИЕ

1 Произвести расчёт заданного варианта газопровода по всем пунктам алгоритма;

2 Повторить расчёт для уменьшенной вдвое и при прочих неизменных параметрах ;

3 Повторить расчёт для уменьшенного вдвое при прочих неизменных параметрах;

4 Повторить расчёт для рабочей среды - воздух (k=1,4; R=287 Дж/кг*К);

5 Оформить пояснительную записку, приведя в ней:

-схему газопровода;

-результаты вычисления искомых параметров по алгоритму;

-сравнительный анализ по влиянию изменения и газа (k,R) на .

№				Параметры для всех вариантов
1	0,5	2	10
2	1,0	2,5	10
3	1,5	3	10
4	0,5	2	15
5	1,0	2,5	15
6	1,5	3	15
7	0,5	2	20
8	1,0	2,5	20
9	1,5	3	20
10	0,5	2	5

РЕФЕРАТ

Курсовая работа: 11 стр., 2 рис., 1 таблица.

ГАЗОПРОВОД, КОМПРЕССОРНАЯ СТАНЦИЯ, ДАВЛЕНИЕ, СКОРОСТЬ, ДИАМЕТР, РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИ, СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ КОМПРЕССОРА, МАССОВЫЙ РАСХОД, СТАТИЧЕСКИЕ ДАВЛЕНИЯ, АДИАБАТНАЯ РАБОТА КОМПРЕССОРА.

В данной работе произведён расчёт газопровода по заданным параметрам, расчёты при новых заданных скорости, давлении и параметрах среды. По результатам расчёта искомых параметров нарисованы графики изменения . по длине газопровода, проведён сравнительный анализ по влиянию изменения и газа (k,R) на .

Содержание

1 Введение 6

2 Схема газопровода 9

3 Алгоритм расчёта 10

4 Расчёт газопровода 12

5 Сравнительный анализ 15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

Вывод……………………………………………………………………………………………

1 Введение

Рассмотрим сначала установившееся движение жидкости и газа в трубе постоянного сечения при наличии трения, но без теплообмена с внешней средой (рис. 1).

Рисунок 1- схема течения газа в цилиндрической трубе с трением

и подогревом

В этом случае отсутствуют воздействия: расходное ( ), геометрическое ( ), механическое ( ) и тепловое ( ).

При установившемся движении несжимаемой жидкости ( ) из уравнения расхода

(1)

и уравнения Бернулли

, (2),

где - плотность газа, с – скорость движения, S – площадь сечения потока, p – статическое давление следует, что несжимаемая жидкость движется вдоль трубы с постоянной скоростью, а перепад статических давлений на концах трубы создается для преодоления сил трения в процессе движения по трубе, т. е. .

При движении газов в трубах проявляются специфические особенности, свойственные сжимаемым средам. Используя уравнения неразрывности (1), энергии (2) и ряд зависимостей, можно найти соотношение, связывающее изменение скорости движения газа вдоль трубки постоянного сечения с работой сил трения:

(3)

Существенно, что трение является односторонним воздействием: работа сил трения всегда положительна ( ). Поэтому согласно соотношению (3) под влиянием трения дозвуковой поток газа ( ) ускоряется в трубе ( ), а сверхзвуковой ( ) – замедляется ( ). Непрерывный переход через скорость звука ( ), т. е. переход дозвукового потока к сверхзвуковому, или, наоборот, при воздействии только трением невозможен.

Исследуем влияние трения на изменение параметров газового потока в трубах постоянного диаметра. Для этого запишем работу сил трения в соотношении (3) общепринятым в гидравлике выражением

;

здесь - коэффициент трения в трубе, D – диаметр трубы, - длина элементарного участка трубы. Тогда получим

(4)

Поскольку и между числом и существует связь , то соотношение (4) можно представить в виде: (5)

Анализ дифференциального уравнения (5) показывает, что в трубе постоянного диаметра критическая скорость может быть получена только в выходном сечении. В промежуточном сечении трубы скорость не может достигнуть критической величины, так как при левая часть уравнения (5) обращается в нуль, а правая сохраняет конечное значение. Проинтегрируем зависимость (5), считая коэффициент сопротивления постоянной величиной от и Re. Это допущение не вносит в окончательные выводы принципиальной ошибки, но существенно упрощает анализ рассматриваемого процесса.

Тогда , (6)

где D – внутренний диаметр трубы, - безразмерная скорость во входном сечении трубы; - безразмерная скорость в произвольном сечении трубы на расстоянии от входного сечения, к – показатель идеальной адиабаты. Полученное соотношение (6) показывает, что при величина приведенной длины трубы достигает максимального значения при заданной и постоянной величине во входном сечении.

Формула (6) может быть использована для определения коэффициента трения .

Из уравнения расхода (1) изменение скорости движения газа вдоль трубы постоянного сечения связано с изменением его плотности. При дозвуковой скорости на входе ( ) ускорение газа вдоль трубы обусловлено уменьшением его плотности.

Из уравнения Бернулли (2) следует, что потенциальная энергия сил давления газа затрачивается на увеличение его кинетической энергии и совершения работы против сил трения. Очевидно, что в случае отсутствия сил трении, когда газ идеальный, увеличение кинетической его энергии (скорости движения) будет иметь большую величину при одной и той же величине затрачиваемой потенциальной энергии сил давления. При достаточно малом запасе потенциальной энергии сил давления, затрачиваемому только на преодоление трения, дозвуковой поток газа может двигаться в трубе без ускорения, т. е. с постоянной скоростью. Это наблюдается при движении газа с относительно малыми скоростями, , когда его сжимаемостью можно пренебречь.

Из уравнения энергии, записанного с помощью энтальпии ,

(7)

следует, что в трубе без теплообмена с окружающей средой ( ) ускоренно движущийся поток ( ) охлаждается ( ). Таким образом, несмотря на наличие трения, связанного с выделением теплоты, статическая температура Т движущегося с ускорением вязкого газа на выходе из трубы ниже начальной . Из уравнения (7) так же следует, что температура торможения газа не изменяется, т. е. . В то время, как давление торможения при наличии трения в трубе без теплообмена с внешней средой согласно уравнению (2) уменьшается, т. е. .

.