2. Расчёт гидравлической системы

1. Определим теплофизические характеристики рабочей жидкости для температуры +50 °C:

- плотность жидкости ρ =794,5 кг/м³ ;

^- коэффициент вязкости μ =0,956*10^-3 Па*с;

- давление насыщенных паров Ρ_Н.П= 3666 Па.

2. Определим атмосферное давление на высоте полёта

Для заданной высоты Н вычисляют атмосферное давление P_Н по формуле работы :

P_Н=Р_Н0 Па

3. Рассчитаем скорость течения жидкости во всасывающей и напорной магистралях. Выбираю скорость течения жидкости в трубопроводах всасывающей u^I_в и напорной u^I_н магистралей, исходя из рекомендованных значений:

u^I_в= 3 м/с; u^I_н= 10 м/с.

4. Расчёт внутреннего диаметра трубопроводов

Используя уравнение расхода (2), рассчитываю внутренний диаметр трубопровода всасывающей и напорной магистралей:

= м

= м

5. Уточнение внутреннего диаметра трубопроводов

Определим ближайший внутренний диаметр трубопроводов всасывающей d_в и напорной d_н магистралей, выпускаемых промышленностью:

d_н =5,5 мм; d_в=10 мм.

6. Уточнение скорости течения жидкости во всасывающей и напорной магистралях

Используя уравнение расхода (1), уточняю значение скорости точения жидкости в соответствии с уточненными диаметрами трубопроводов:

_в м/с

м/с

7. Определение расхода и скорости течения жидкости.

Определение осуществляю после разветвления магистрали, т.е. после прохождения топлива через тройник 21.

Определил расход и скорости на участках 22-31:

G_1-14=G=0,182 кг/с; м/с

G_14-21=G=0,182 кг/с; м/с

G_21-23=G/2=0,182/2=0,091 кг/с; м/с

G_23-26=G/3=0,182/3=0,061 кг/с; м/с

G_26-30=G/6=0,182/6=0,031 кг/с; м/с

8. Определение режима течения жидкости.

Определяю режим течения жидкости на всех участках гидравлической системы по величине числа Рейнольдса.

Участки 1-14:

Участки 15-21:

Участки 22,23:

Участки 24-26:

Участки 27-30:

Режим течения жидкости на всех участках гидравлической системы турбулентный.

9. Расчёт гидростатического и динамического давления.

Вычерчиваю расчётную схему в масштабе по длинам трубопроводов и определяю самый нижний участок и проведу через него плоскость сравнения 0-0, и отсчитаю высоту z.

Определил значение гидростатического давления ρgz, а так же для входа (индекс 1) и выхода (индекс 2) каждого гидравлического элемента.

Так как , то приходим к выводу, что участок 8-11 самый нижний и через нее проводим плоскость сравнения 0-0

1.Топлиный бак:

Па;

Па

2. Вход в трубопровод:

Па

Па

3. Насос подкачки:

Па

Па

4.Трубопровод :

Па

Па

Па

5. Запорный кран:

Па

Па

6. Трубопровод :

Па

Па

Па

7. Отвод:

Па

Па

8. Фильтр:

Па

Па

9. Трубопровод

Па

Па

10. Датчик расходомера

Па

Па

11. Трубопровод :

Па

Па

12. Отвод:

Па

Па

13. Трубопровод :

Па

Па

14.Насос:

Па

Па

Па

15. Трубопровод :

Па

Па

Па

16. Отвод:

Па

Па

17. Трубопровод :

Па

Па

18. Фильтр:

Па

Па

19. Колено:

Па

Па

20. Трубопровод :

Па

Па

Па

21.Тройник:

Па

Па

22. Трубопровод:

Па

Па

23. Тройник:

Па

Па

Па

Па

24. Форсунка:

Па

Па

см. п. 18.

25. Трубопровод :

Па

Па

26. Тройник:

Па

Па

Па

Па

27. Форсунка

Па

Па

см. п. 18.

28.Трубопровод :

Па

Па

29. Колено:

Па

Па

30. Форсунка:

Па

Па

см. п. 18.

10. Определение путевых потерь давления

Рассчитываем путевые потери для всех трубопроводов системы по формуле Дарси (8) и коэффициенты по формуле Блазиуса (12),считая трубы гидравлически гладкими.

, где

Коэффициент путевых потерь трубопроводов 1-14:

Коэффициент путевых потерь трубопроводов 14-21:

Коэффициент путевых потерь трубопроводов 21-23:

Коэффициент путевых потерь трубопроводов 23-26:

Коэффициент путевых потерь трубопроводов 26-30:

Путевые потери трубопроводов:

4. Па

6. Па

9. Па

11. Па

13. Па

15. Па

17. Па

20. Па

22. Па

25. Па

28. Па

11. Определение местных потерь давления

Вычисляем потери полного давления в местных сопротивлениях по формуле Вейсбаха (7). Коэффициенты гидравлического сопротивления для разных видов местных сопротивлений приведены в приложении 3 [1] и задании.

1. Вход в трубопровод (2 участок).

Значение в зависимости от гидравлического диаметра , расстояния от конца трубы до стенки , толщины стенки трубы определяем по таблице. Для круглой трубы

ζ=0,61

Перепад давления на участке определяется по формуле:

Па

2. Запорный кран ( 5 участок):

θ=15^о

Определяем ζ по графику: ζ=1

Перепад давления на участке определяется по формуле:

Па

3. Отвод (7 участок).

, .

Коэффициент путевых потерь определяем по таблице в зависимости от соотношения и числа Re.. =0,0461

0,0461

Перепад давлений определяется по формуле:

Па

4. Фильтр (8 участок):

; ; мм.

Внезапное расширение.

;

Re=24184,05

Коэффициент _м находим по формуле Борда – Карно:

Па

Живое сечение определяется как

Число Re на участке сетки:

При 50<Re<10³ :, можно найти по графику или таблице , где определяем по таблице

;

м/с

Па

Внезапное сужение.

Re=24184,05

Коэффициент сопротивления определяется по формуле Идельчика:

Па

Суммарные потери фильтра 8.

Па

5. Датчик расходомера (10 участок):

Ζ=2,8 по заданию;

Па

6. Отвод ( 12 участок):

, .

Коэффициент путевых потерь определяем по таблице в зависимости от соотношения и числа Re.. =0,0461

0,0461

Перепад давлений определяется по формуле:

Па

7. Отвод (16 участок):

, .

При ,; при , ; для круглой трубы .

Па.

8. Фильтр (18 участок):

; ; мм

Внезапное расширение.

;Re=44094,17

Коэффициент _м находим по формуле Борда – Карно:

Па

Сетка из металлической проволоки, расположенная в фильтре.

Живое сечение определяется как

Число Re на участке сетки:

При 50<Re<10³ :, можно найти по графику или таблице , где определяем по таблице

; ; :

м/с

Па

Внезапное сужение.

Re=44094

Коэффициент сопротивления определяется по формуле Идельчика:

Па

Суммарные потери фильтра 18:

Па

9. Колено ( 19 участок):

Находим по таблице ; ; для круглой трубы ;

;

Па

10. Тройник ( 21 участок):

где =0,3 для сварных тройников.

Па

11. Тройник (23 участок):

;

На боковое ответвление.

; По таблице находим ζ=1,151

На проход потока.

По таблице находим ζ=0,498

Па

12. Тройник ( 26 участок);

На боковое ответвление.

; По таблице находим ζ=1,4

Па

На проход потока.

По таблице находим ζ=0,55

Па

13. Колено ( 29 участок):

Находим по таблице ; ; для круглой трубы ;

;

Результаты расчётов по пп.8, 10, 11 заносим в таблицу, указывая отдельно потери и динамические давления на проход и боковое отверстие.

Таблица 1

Элементы системы ВРД	Вход в элемент 1	ρgz, кПа	кПа	Потери давления
	Выход из элемента 2			Путевые Δ	Местные Δ
1.Топливный бак	1	27562,794	0	0	0
	2	27562,794	3363,95
2.Вход в трубопровод	1	27562,794	3363,95	0	2052,01
	2	27562,794	3363,95
3. Насос подкачки	1	27562,794	3363,95	0	0
	2	27562,794	3363,95
4. Трубопровод	1	27562,794	3363,95	20351,91	0
	2	8720,43	3363,95
5. Запорный кран	1	8720,43	3363,95	0	3363,95
	2	8720,43	3363,95
6. Трубопровод	1	8720,43	3363,95	9419,06	0
	2	0	3363,95
7. Отвод	1	0	3363,95	0	976,99
	2	0	3363,95
8. Фильтр	1	0	3363,95	0	4415,62
	2	0	3363,95
9. Трубопровод	1	0	3363,95	10260,05	0
	2	0	3363,95
10. Датчик расходомера	1	0	3363,95	0	9419,06
	2	0	3363,95
11. Трубопровод	1	0	3363,95	8578,08	0
	2	0	3363,95
12. Отвод	1	0	3363,95	0	976,99
	2	0	3363,95
13. Трубопровод	1	0	3363,95	14464,99	0
	2	13392,092	3363,95
14. Насос	1	13392,092	3363,95	0	0
	2	13392,092	36916,28
15. Трубопровод	1	13392,092	36916,28	209684,49	0
	2	24448,354	36916,28
16. Отвод	1	24448,354	36916,28	0	8084,66
	2	24448,354	36916,28
17. Трубопровод	1	24448,354	36916,28	106318,89	0
	2	24448,354	36916,28
18. Фильтр	1	24448,354	36916,28	0	61018,92
	2	24448,354	36916,28
19. Колено	1	24448,354	36916,28	0	43856,54
	2	24448,354	36916,28
20. Трубопровод	1	24448,354	36916,28	177198,16	0
	2	15105,03	36916,28
21. Тройник	1	15105,03	36916,28	0	39685
	2	15105,03	9229,07
22. Трубопровод	1	15105,03	9229,07	31412,4	0
	2	15105,03	9229,07
23. Тройник	1	15105,03	9229,07	0	Бок. ответ. 10622,66
	2	15105,03	Бок. Отв. 1025,45
					Проход потока 4596,07
			Проход потока. 4101,81
24. Форсунка	1	15105,03	1025,45	0	0
	2	15105,03
25. Трубопровод	1	15105,03	4101,81	15539,67	0
	2	15105,03	4101,81
26. Тройник	1	15105,03	4101,81	0	Бок. ответ. 5730,62
	2	15105,03	Боковое отв. 1025,45
					Проход потока 2251,31
			Проход потока 1025,45
27. Форсунка	1	15105,03	1025,45	0	0
	2	15105,03	1025,45
28. Трубопровод	1	15105,03	1025,45	4526,39	0
	2	15105,03	1025,45
29. Колено	1	15105,03	1025,45	0	1208,14
	2	15105,03	1025,45
30. Форсунка	1	15105,03	1025,45	0	0
	2	15105,03	0

12. Давление во входном патрубке насоса задают равным

Для топливной системы

Па

13. Распределение статического давления во всасывающей магистрали

Расчёт ведём от насоса против течения жидкости, последовательно рассматривая все гидравлические элементы. При расчёте используем уравнение Бернулли (6), учитывая расположение элемента и скорость жидкости на его входе и выходе.

1. Трубопровод 13:

Па

2. Отвод 12:

Па

3. Трубопровод 11:

Па

4. Датчик расходомера 10:

Па

5. Трубопровод 9:

Па

6. Фильтр 8:

7. Отвод 7:

Па

8. Трубопровод 6:

Па

9. Запорный кран 5:

Па

10. Трубопровод 4:

Па

11. Вход в трубопровод 2:

Па

12. Топливный бак 1:

гидравлическая топливная система двигатель

14. Сравнение давления в баке с атмосферным давлением на высоте полёта

После расчёта распределения давления во всасывающей магистрали стало известным давление в баке , при котором давление на входе в насос равно заданной величине .

Па =79823,67 Па

Давление . Следует обеспечить постановку подкачивающего насоса непосредственно за баком. Перепад давления на подкачивающем насосе:

Насос подкачки 3:

Па

Вход в трубопровод 2:

Па

Топливный бак 1:

Па

15. Нахождение давления на выходе из напорной магистрали (давление на выходе из форсунки).

Для системы топливопитания ВРД – это давление в камере сгорания: Па

16. Определение базовой форсунки

При расчёте систем ВРД давление перед форсунками получается неодинаковым в результате различных гидравлических потерь и разного расположения элементов. Для нормальной работы двигателя оно должно быть одинаковым. Поэтому в расчётах (в качестве базовой) рассматривается наиболее удалённая форсунка, перед которой потеря давления максимальна, а избыточный перепад давления на других форсунках компенсируются введением в систему перед ними дополнительных гидравлических сопротивлений, например, жиклеров (калиброванное отверстие для дозирования подачи жидкого топлива или воздуха). Примем форсунку 30 за базовую, так как она наиболее удалена от насоса 14 и значит потери давления на ней будут наибольшими.