ЗАДАНИЕ 4-2-3

6

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

по курсу МЖГ

ВАРИАНТ 4-2-3

ТЕМА

Гидравлический расчет гидросистемы комплекса средств обеспечения мобильной доставки

питьевой воды населению

Описание объекта расчета

Питьевая вода доставляется потребителям автомобильным транспортом в цистерне, размеры которой: D_ц (диаметр цистерны), L (длина цилиндрической части цистерны), W (объем боковой крышки цистерны, выполненной в виде шарового сегмента), h_г (высота заливной горловины цистерны), d_г (диаметр отверстия заливной горловины цистерны).

Наполнение цистерны производится из водохранилища с помощью насосной установки. Уровень свободной поверхности воды в водохранилище находится на отметке В. Насосная установка состоит из трубопровода и центробежного насоса. Трубопровод включает в себя:

- всасывающую стальную трубу длиной l_вс, диметром d_вс и эквивалентной шероховатостью стенок Δ_вс;

- приемный клапан с сеткой, установленный на входе во всасывающую трубу и предназначенный для грубой очистки от механических примесей забираемой из водоема воды и предотвращения обратного слива в водоем хлорированной воды. Коэффициент сопротивления клапана - ζ_к;

- нагнетательную стальную трубу длиной l_н, диметром d_н с эквивалентной шероховатостью стенок Δ_н;

- вентиль, установленный на входе в напорный трубопровод и имеющий в полностью открытом состоянии коэффициент сопротивления ζ_н.

При работе насосной установки вода дезинфицируется раствором хлора, который самотеком по резиновому рукаву (l_хл, d_хл) с имеющимся на его выходе вентилем с коэффициентом сопротивления в полностью открытом состоянии ζ_хл поступает во всасывающую трубу насоса из вакуумного хлоратора. Хлоратор представляет собой герметичный сосуд, в котором создается вакуум (p_в.хл), необходимый для пополнения хлоратора раствором хлора из питателя и для получения разности напоров в хлораторе и на входе в насос, обеспечивающей поступление нужного расхода q раствора во всасывающую трубу насоса.

Убыль раствора в хлораторе пополняется из питателя по трубке из ПВХ (l_п, d_п).

Схема гидросистемы, включающей систему хлорирования воды и насосную установку, обеспечивающую перекачивание жидкости из водохранилища в автоцистерну, представлена на рисунке.

Схема гидросистемы

Задание

Выполнить расчеты элементов гидросистемы и параметров их работы при следующих данных.

Отметки уровней расположения свободных поверхностей и элементов системы:

В=0 м, П=1,3 м, Хл=1,8 м, Н=0,5 м, Т=3 м, Lп = 1,9 м;

Размеры цистерны:

D_ц=1,6 м, L=3,6 м, W=0,22 м³, d_г=0,45 м, h_г=0,4 м;

Размеры труб:

l_вс=2,3 м, d_вс= 40 мм, ∆_вс=0,1 мм;

l_н=11 м, d_н= 30 мм, ∆_н=0,1 мм;

l_п=2,5 м;

l_хл=3,2 м, d_хл=7 мм;

коэффициенты сопротивления вентилей - ζ_н = ζ_хл = 4;

коэффициент сопротивления приемного клапана с сеткой ζ_к = 6;

плотность воды ρ=10³ кг/м³;

кинематический коэффициент вязкости воды (кинематическая вязкость воды) ν = 1 сСт.

Плотность и кинематический коэффициент вязкости (кинематическую вязкость) хлорного раствора принять приближенно такими же как для воды.

Этап первый.

Гидростатические расчеты

Срок выполнения: 7 неделя.

1. Определить, до какого максимального уровня воды в горловине h_в можно заполнять цистерну с тем, чтобы при передвижении автомобиля с ускорением а = 0,1g вода из горловины не выливалась.

2. Определить величины и линии действия сил, действующих на криволинейные торцевые стенки цистерны при движении автомобиля с максимальным ускорением и после его остановки.

Дополнительное задание:

1. Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по разделу «Гидростатика» написать краткий реферат на тему: «Вывод дифференциального уравнения равновесия жидкой среды (уравнения Эйлера)».

2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидростатики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза: I - 25; III – 10; IV – 16.

Этап второй.

Расчеты кинематических и динамических параметров движения жидкости в гидросистеме

Срок выполнения: 13 неделя.

1. Определить графическим методом расход Q воды во всасывающей трубе (l_вс, d_вс, ∆_вс) насоса, если вакуум на входе в насос p_в=30кПа.

Примечание: считать, что резиновый рукав хлоратора присоединяется к всасывающему трубопроводу непосредственно у входа в насос.

2. Вычислить величину вакуума p_вхл в хлораторе, необходимого для самотечного движения раствора хлора из хлоратора на вход в насос в количестве q=0,005 л/с.

3. Подобрать диаметр d_п трубки из ПВХ по которой раствор хлора поступает из питателя в хлоратор, необходимый для поддержания значения вакуума p_вхл в хлораторе неизменным.

Примечание: учитывать только потери на трение по длине.

Коэффициент потерь на трение  для резиновых рукавов и трубок из ПВХ определить:

- при ламинарном режиме движения жидкости по имперической формуле, учитывающей искажение геометрии поперечного сечения по длине рукава или трубки, а также некоторое охлаждение слоев жидкости, прилегающих к их внутренней поверхности:

 = 108 / Re,

- при турбулентном по формуле:

 = 0,316/ Re ^0,25

Критическое число Рейнольдса для резиновых рукавов и трубок из ПВХ ориентировочно принять равным - Re_кр = 1600.

Дополнительное задание:

1. Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по рассматриваемым в курсовой работе разделам «Гидродинамики» написать краткий реферат на тему: «Вывод уравнения Бернулли для установившегося потока вязкой несжимаемой жидкости».

2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидродинамики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза: VII – 10; IX - 21; X – 16.

Этап третий.

Расчет параметров работы насоса на гидросистему

Срок выполнения: 15 неделя.

1. Построить гидравлическую характеристику насосной установки. Определить потребный напор H_потр установки при расходе, вычисленном на втором этапе настоящего гидравлического расчета гидросистемы.

2. При каком числе n_н оборотов насос, характеристика которого изображена на рисунке, обеспечит работу системы при вычисленных значениях подачи Q_н и напора H_потр? Какова будет при этом мощность N_дв, потребляемая насосом от двигателя, и КПД насоса?

Рекомендация: для расчета параметров работы насоса на гидросистему воспользоваться сведениями, приведенными во вводной части к XIV главе “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза.