4. Алгоритм решения обратной задачи

Задачи данного типа могут быть решены аналитическим или графоаналитическим методами. По аналитическому методу расчет выполняется от насоса к самой удаленной точке системы. К заданным параметрам относятся:

- вид транспортируемой жидкости;

- напор насоса Н_Н, Дж/кг.

Требуется определить скорость движения жидкости С_i,i+1, м/с, а также расходы жидкости Q_i,i+1, м³/с и напоры H_i+1, Дж/кг у потребителей. Внутренним диаметром предварительно задаются. Задача такого типа в конечном виде решена не может быть, поэтому решается методом последовательных приближений.

ПРИБЛИЖЕНИЕ ПЕРВОЕ. Зададимся напором у потребителя , Дж/кг. Определим расход жидкости у потребителя:

, м³/с.

Скорость жидкости на участке:

, м/с.

Критерий Рейнольдса:

.

Коэффициент гидравлического трения: .

Коэффициенты местных сопротивлений: .

Полный коэффициент сопротивления участка определяется по тем же формулам, что и при решении прямой задачи. Потеря напора на участке:

, Дж/кг.

ПРИБЛИЖЕНИЕ ВТОРОЕ. Напор в i+1 точке у потребителя:

, Дж/кг.

Расход жидкости: , м³/с.

Скорость движения жидкости: , м/c.

Критерий Рейнольдса: .

Коэффициент гидравлического трения: .

Коэффициент местных сопротивлений и полный коэффициент сопротивлений участка .

Потеря напора на участке i, i+1:

, Дж/кг.

Приближения выполняются до тех пор, пока не станут равными напоры у потребителя в двух последовательных приближениях, т.е.

.

П ри решении задачи графоаналитическим методом задаемся тремя произвольными напоров у потребителя Дж/кг (с таким расчетом, чтобы в указанный диапазон попадал действительный напор у потребителя). Далее решаем прямую задачу и находим для каждого напора соответствующий расход среды . Полученные результаты обобщаются в графики H – f .

Зная истинный напор в точке i, по графику определяют расход на участке i, i+1 Q_i,i+1. Далее:

.

Таким образом, обратная задача может быть решена методом последовательных приближений, либо графоаналитическим способом. При выполнении гидравлических расчетов следует помнить, что для параллельного соединения трубопроводов справедливы утверждения:

а для последовательного соединения трубопроводов:

5.Гидравлические сопротивления систем в случае двухфазной среды.

Двухфазное течение характерно для парогенераторов СЭУ. В общем случае гидравлическое сопротивление складывается из четырех слагаемых:

где ΔР_ТР – потери вследствие сопротивления трения;

ΔР_Mi – потери от местных сопротивлений;

ΔР_УСК – потери вследствие ускорения (замедления) потока;

ΔР_НИВ – потери давления на преодоление нивелирного напора.

По нормативному методу ЦКТИ [6]:

,

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления трения для стабилизированного потока. λ определяется точно так же, как и для однофазного потока. Если канал выполнен в виде змеевика, то это учитывается следующим образом:

где λ_пр.тр коэффициент сопротивления прямой трубы;

d_вн – внутренний диаметр трубы;

D_зм – диаметр змеевика;

l, d – длина и диаметр парогенерирующего канала;

ψ – коэффициент негомогенности;

А0 – 1,0; A1 – 1,7; A2 – 2,8; A3 – 5,7; A4 – 4,6;

μ́, μ˝ - коэффициенты динамической вязкости.

Формула справедлива при следующих условиях:

ΔР_уск учитывается не всегда (например, при нагревании воды скорость ее меняется незначительно, и поэтому ΔР_уск будет пренебрежительно мало).

ΔР_нив < 0 (при совпадении направления движения потока и направления действия сил гравитации);

ΔР_нив > 0 (в противоположном случае);

ΔР_нив учитывается в относительно высоких поверхностях нагрева при условии, что внутри находятся жидкости с большой плотностью (например, в экономайзерах). В других случаях этой составляющей пренебрегают.

6. АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОЫ.

1. Вычерчиваем расчетную схему заданной системы.

2. Производим разбивку напорной части системы на простые трубопроводы (нумерация участков идет от самой удаленной от насоса точки системы).

3. Согласно табл.4 выбираем скорость движения жидкости на расчетном участке 1 – 2 С_1.2.

4. Рассчитываем диаметр трубопровода на участке 1 – 2

5. Выполняем корректировку d_1.2 и С_1.2 по соответствующим нормативным материалам.

6. Определяем критерий Рейнольдса .

7. По полученному значению критерия Рейнольдса определяем коэффициент гидравлического трения и из справочной литературы находим значения коэффициентов местных сопротивлений.

8. находим потери напора на участке 1 – 2:

.

9. находим расчетный напор в точке 2:

Если на участке имеется теплообменный аппарат, то необходимо учесть потери напора в нем и только после этого рассчитывать напор в точке 2.

10. Р ассмотрим методику расчета потерь напора в теплообменном аппарате, схема которого представлена на рис.3.

Рис.3

Полные потери напора будут складываться из потерь напора местных сопротивлений (внезапное расширение, внезапное сужение, поворот потока и т.д.) и потерь напора на трение при движении жидкости в трубном пучке. Следует учесть, что скорость на входе в теплообменный аппарат будет определяться величиной расхода жидкости, поступающей в аппарат, а не циркулирующей в системе. Потери напора в теплообменном аппарате найдем:

,

где С_ТОА – средняя скорость жидкости на входе и выходе теплообменного аппарата;

С_ТП – средняя скорость жидкости в трубном пучке.

Кроме определения потерь напора следует рассчитать величину коэффициента местного сопротивления байпасного клапана по следующему выражению:

,

С_отв рассчитывается по принятому (заданному) диаметру байпасной магистрали и количеству жидкости, проходящей по ней.

11. Рассчитав последовательно все участки от первого до последнего у насоса, переходят к расчету всасывающей магистрали. При этом расчете проверяют условия всасывания. Надежная (без срыва) работа насоса в гидравлической системе обеспечивается при соблюдении следующего условия: избыточное давление в трубопроводе (сверх давления насыщения) должно быть больше или равно величине допускаемого кавитационного запаса энергии для данного насоса

,

где Р₀ – давление на поверхности жидкости, Па;

P_s – давление насыщения при заданной температуре, Па;

ΔР_ВС.ПОТ. – потери давления во всасывающем патрубке, Па (расчет аналогичен напорной части системы);

Н_ВС – геометрическая высота всасывания, м;

h_доп – допускаемый кавитационный запас энергии, м (обычно принимается в диапазоне (2 – 4 м).

если условие не выполняется, следует увеличить диаметр всасывающего патрубка.

12. Определяем полный напор насоса:

Н_Н=Н₂ – Н₁, Дж/кг,

где - напор на входе в насос;

Н₂ – полные потери на напорной части системы.

13. Строим характеристику системы из условия:

Находим полный коэффициент сопротивления системы:

.

Затем, задаваясь значениями расхода в диапазоне от 0 до Q через 10%, находим значения потребного напора H_i и строим графическую зависимость Н – f(Q_i), называемую характеристикой сети. Типичная характеристика приведена на рис.4.

Рис.4

СТРУКТУРА КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Пояснительная записка содержит 20 – 25 листов рукописного текста и содержит следующие разделы:

- назначение и краткое описание системы, предложенной для расчета;

- исходные данные для расчета;

- описание расчетной схемы;

- расчет потерь напора в напорной магистрали;

- расчет потерь напора в теплообменных аппаратах;

- расчет всасывающей магистрали;

- построение характеристики сети;

- выводы по работе.

Графическая часть работы включает лист формата А1:

- пространственная схема системы;

- схема теплообменного аппарата для выполнения расчета потерь напора;

- гидравлическая характеристика сети.

ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Оформление курсовой работы выполняется в соответствии с ГОСТ 7.32 – 91 (ИСО 5966 -82) и требованиями, изложенными в учебном пособии авторов Рижинашвили Г.М., Ерыкалова Н.А. Требования нормоконтроля по оформлению курсовых и дипломных проектов (работ). Севмашвтуз, Северодвинск, 1985.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вильнер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам; Под ред. Б.Б.Некрасова. – Минск: Высшая школа, 1976. – с.112 – 114.

2. Румянцев Н.И., Буллах К.Г., Бургардт К.А. и др. справочник корабельного инженера-механика; Под ред. В.Г.Новикова. – М.: Воениздат, 1984. – 559 с.

3. Куликов А.Т. материалы и арматура для судовых трубопроводов. – Л.: Судостроение, 1973. – 280 с.

4. Идельчик И.Е. справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975. – 559 с.

5. РД 5. 76. 038 – 84. Методика гидравлических расчетов судовых разветвленных трубопроводов.

6. Шаманов Н.П., Пейч Н.Н., Дядик А.Н. Судовые ядерные паропроизводящие установки. – Л.: Судостроение, 1990. – 197 с.

7. Правила классификации и постройки морских судов. – Санкт-Петербург: Морской регистр судоходства, 1995. – Т.2 – 488 с.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………….3

1. Описание конденсатно-питательной систем……………………………3

2. Общие теоретические положения ……………………………………...11

3. Алгоритм решения прямой задачи ……………………………………..12

4. Алгоритм решения обратной задачи …………………………………...17

5. Гидравлические сопротивления систем в случае двухфазной среды...18

6. Алгоритм выполнения курсовой работы ………………………………20

Структура курсовой работы …………………………………….23

Оформление курсовой работы ………………………………….23

Список рекомендуемой литературы …………………………....24

25