2010_3915 (1)

УДК 532.5(07) Г 464

Составитель канд. техн. наук, доцент И.А. Сажин

Рецензент канд. техн. наук, доцент А.С. Захаров

Работа подготовлена на кафедре технической теплофизики

© Новосибирский государственный технический университет, 2010

2

3

ВВЕДЕНИЕ

Курсовая работа по дисциплине «Гидравлика газожидкостных систем» состоит из двух частей

1.Гидростатический расчет элементов гидравлических систем.

2.Гидравлический расчет разветвленных трубопроводов. Пояснительная записка к курсовой работе выполняется на стан-

дартных листах формата А4, графическая часть – на листах формата А2. Нумерация страниц, рисунков, формул выполняется в соответствии с нормативными требованиями. Вычисления представляются в системе СИ.

Пояснительная записка должна содержать:

вариант задания к курсовой работе с перечнем исходных данных;

алгоритм формирования расчетных соотношений;

методику решения полученных уравнений;

проверку точности результатов расчетов;

выводы о проделанной работе;

распечатку программы вычислений;

список использованной литературы;

приложения.

В графическую часть курсовой работы следует включить:

схемы резервуара (1-я часть), трубопроводов (2-я часть) с указанием необходимых размеров;

расчетную схему наклонной стенки резервуара;

эпюры давлений, усилий, действующих на наклонную стенку резервуара;

напорно-расходную характеристику разветвленного трубопровода (2-я часть).

Графическая часть выполняется в масштабе. Далее рассмотрена первая часть курсовой работы.

4

1. ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ

1.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ. ЗАДАНИЕ

Условные обозначения:

a– высота резервуара (м),

b– ширина резервуара (м),

α– угол наклона наклонной крышки (град.),

g– ускорение свободного падения (м/с2 ),

р0 – давление на свободной поверхности ртути (Па),

ρводы – плотность воды (кг/м3),

ρртути – плотность ртути (кг/м3),

hводы – высота столба воды (м),

hртути – высота столба ртути в манометре (мм).

= 13600 кг/м3.

p0

р1

hртути

hводы

a

2

Рис. 1.1. Расчетная схема резервуара и ртутного манометра

5

Т а б л и ц а 1.1

Исходные данные

Задание на первую часть курсовой работы

1.Найти давление воды в среднем горизонтальном сечении резер-

вуара.

2.Найти величины гидростатического давления в верхней и нижней частях резервуара. Построить эпюру давления, действующего на наклонную крышку резервуара.

3.Вычислить координату центра давления.

4.Обосновать и изобразить расчетную схему наклонной крышки резервуара.

5.Методами сопротивления материалов рассчитать величину сил, действующих на верхние и нижние болты крепления наклонной крышки резервуара прямоугольного сечения. Построить эпюру перерезывающих сил.

6

1.2. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ ПЕРВОЙ ЧАСТИ КУРСОВОЙ РАБОТЫ «ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ»

1.2.2.Вычисление давления воды

всреднем горизонтальном сечении резервуара

Всоответствии с основным уравнением гидростатики вычислим значение давления р1 в пространстве манометра между ртутью и во-

дой (см. рис. 1.1):

Далее найдем давление воды в среднем горизонтальном сечении резервуара ( рa/2 ):

1.2.3.Вычисление величин гидростатического давления

вверхней и нижней частях резервуара

Для построения эпюры давлений, (рис. 1.2) действующих на наклонную крышку резервуара, вычислим ее длину:

«Эпюра давлений» (Па)

1.04 105

0.891 105

низ верх

L

Рис. 1.2. Распределение давления на наклонную крышку

1.2.4. Вычисление координаты центра давления

Следуя методике определения центра давления жидкости на наклонную крышку, запишем следующее соотношение:

где yD – координата центра давления (точка приложения равнодействующей распределенного гидростатического давления силы FD – в дальнейшем: просто «равнодействующей»); yc – координата центра тяжести наклонной крышки резервуара; Ic – момент инерции сечения относительно его центра тяжести; S – площадь наклонной крышки резервуара.

В данном конкретном случае крышка резервуара имеет форму прямоугольника (ее размеры:L b), тогда

После очевидных преобразований можно получить

1.2.5. Определение равнодействующей давления жидкости, приходящейся на наклонную крышку резервуара

Так как равнодействующая гидростатического давления (рис. 1.3) сила FD расположена в вертикальной продольной плоскости симмет-

рии резервуара (точка уD ), то необходимо определить наибольшее возможное расчетное значение усилий в болтовых соединениях крепления наклонной крышки резервуара. Следовательно наклонная крышка резервуара вместе со связями в виде болтовых соединений рассматривается как шарнирно опертая балка (рис. 1.4). Для уточнения значений полученных силовых факторов можно реализовать более точные методики расчета, например, метод конечных элементов. В рамках курсовой работы достаточно «балочной» схемы расчета усилий в болтовых соединениях.

FD L

Y

Низ

Рис. 1.3. Схема приложения равнодействующей силы FD

9

Величина равнодействующей гидростатического давления, действующего на наклонную крышку резервуара, в общем случае находится следующим образом:

где dS – элементарная площадка на поверхности S наклонной крышки резервуара; p(S) – величина гидростатического давления, действующего на площадкеdS .

В данном конкретном случае давление p(S) распределено линейно

относительно координаты Y (см. рис. 1.2). Поэтому величина равнодействующей гидростатического давления, действующей на наклонную крышку резервуара:

1.2.6.Определение сил, действующих на верхние

инижние болты крепления наклонной крышки резервуара

Значения усилий в болтовых соединениях креплений наклонной крышки к корпусу резервуара определяются из «балочной» схемы, т. е. достаточно вычислить реакции опор в шарнирно опертой балке постоянного поперечного сечения, на которую действует сосредоточенная сила FD на расстоянии уD 2 м от верхнего крепления (рис. 1.4).

LD

L

Рис. 1.4. Расчетная схема наклонной крышки резервуара

10