Министерство образования РФ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Самарский государственный технический университет
Кафедра: «Процессы и аппараты»
Курсовая работа
«Гидравлические сопротивления трубопроводов и гидромашин. Испытание центробежного насоса»
Cамара, 2005 г.
Цель работы: определить зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; рассчитать для определенного значения критерия Re: а) коэффициенты местных сопротивлений ? для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; б) коэффициент трения ?; сравнить опытные значения коэффициентов сопротивлений с табличными.
Табл. 1 Результаты снятых показаний:
|
|
№ опыта
|
Показания дифманометра, мм. рт. ст.
|
Расход воды Q, 10-3 м3/с
|
Потери напора на участках трубопровода
|
|
|
|
|
На повороте под прямым углом hм.с.1, мм. вод. ст.
|
При внезапном расширении hм.с.2, мм. вод. ст.
|
при внезапном сужении hм.с.3, мм. вод. ст.
|
на кране hм.с.4, мм. вод. ст.
|
на нормальном вентиле hм.с.5, мм. рт. ст.
|
на прямом участке АВ hтр., мм. рт. ст.
|
|
|
5
|
20
|
0.39
|
58
|
105
|
272
|
410
|
160
|
79
|
|
|
Обработка опытных данных:
По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.
По известному расходу воды, зная сечение трубопровода, находим среднюю линейную скорость потока:
,
где - расход воды, м3/с;
d - диаметр трубопровода, 0,019 м.
3. Для каждого значения скорости потока вычисляем соответствующее значение критерия Рейнольдса
,
где ? - плотность воды при температуре опыта, 998,23 кг/м3;
? - динамическая вязкость воды, 0,00102 Нс/м2;
4. Напор, затрачиваемый на создание скорости в трубопроводе (скоростной напор) рассчитываем по формуле
Потерянный напор определяем по уравнению
Сопротивление сети рассчитываем по формуле:
Коэффициенты сопротивления и коэффициент трения рассчитываем из выражений
.
Результаты расчетов приведены в таблицах.
Табл. 2 Результаты расчетов
|
|
№ опыта
|
Расход воды Q, м3/с
|
Средняя скорость w, м/с
|
Критерий Рейнольдса Re
|
Геометрический напор hг, м. вод. ст
|
Скоростной напор hск, м. вод. ст
|
Потерянный напор hпот, м. вод. ст
|
Сопротивление сети Нс, м. вод. ст.
|
|
|
5
|
0.0004
|
1.38
|
25590.0889
|
2.3
|
0.0965
|
4.0954
|
6.49
|
|
|
Табл. 3 Результаты расчетов
|
|
Виды сопротивлений
|
|
|
|
Потери напора hпот, м
|
Коэффициент сопротивления
|
Коэффициент трения
|
|
|
|
опытный
|
табличный
|
опытный ?
|
табличный ?Т
|
|
|
Поворот под углом 900
|
0.058
|
0.601
|
1.1…1.3
|
|
|
|
|
Внезапное расширение
|
0.105
|
1.088
|
0.5
|
|
|
|
|
Внезапное сужение
|
0.272
|
2.818
|
0.85
|
|
|
|
|
Кран пробочный
|
0.410
|
4.247
|
0.2…11
|
|
|
|
|
Вентиль нормальный
|
2.176
|
22.541
|
4.5…5.5
|
|
|
|
|
Прямой участок
|
1.074
|
|
|
0.037762
|
0.0373
|
|
|
По полученным данным построим график зависимости :
Рис. 2 График зависимости .
Вывод: экспериментально определена графическая зависимость сопротивления сети от линейной скорости потока ; графически зависимость представляет собой параболу, т.е. сопротивление сети параболически увеличивается при возрастании средней скорости потока.
Для определенного значения критерия Re = 25590,1 рассчитаны:
а) коэффициенты местных сопротивлений ? для нормального вентиля, крана; внезапного расширения и внезапного сужения и поворота по углом 900; для пробочного крана значение местного сопротивления сходится с табличным, для остальных элементов сети опытные значения местных сопротивлений не сходятся с табличными. Подобное несоответствие, возможно, объясняется высокими погрешностями эксперимента вследствие изношенности оборудования, невысокой точности приборов и т.д.
б) коэффициент трения ?=0,0378; при сравнении с табличным значением коэффициента абсолютная погрешность составила ?абс=0,0462; относительная погрешность ?отн=1,24%.
Цель работы: практическое знакомство с насосной установкой и проведение испытания с необходимыми замерами для последующего построения характеристик H-Q; N-Q; ?-Q; построение характеристики сети (Нс-Q); определение рабочей точки насоса.
Табл. 1. Результаты снятых показаний
|
|
№ опыта
|
Показания диф- манометра, мм. Рт. Ст.
|
Подача насоса Q,10-3 м3/с
|
Давление в нагне-тательном трубо-проводе Рн, Н/м2
|
Давление во всасы-вающем трубо-проводе Рвс, Н/м2
|
Полный напор Н, м вод. Ст.
|
Потребляемая мощность
|
КПД,%
|
|
|
|
|
|
|
|
Nтеор., кВт
|
Nгидр., кВт
|
|
|
|
5
|
20
|
0.39
|
1.8
|
-0.06
|
19.160245
|
0.073305
|
0.26
|
28.1943
|
|
|
1. По калибровочному графику определяем расход воды , м3/с в зависимости от перепада давления на дифманометре.
2. Напор насоса определяется по уравнению:
, где:
- давление на линии нагнетания, Н/м2
- давление на линии всасывания, Н/м2
g - ускорение свободного падения, м/с2
- плотность воды при t=200C, 1000 кг/м3
- расстояние между местами присоединения приборов, 0,2м
3. Теоретическая мощность насоса
4. Коэффициент полезного действия:
По полученным данным строим графические зависимости H-Q; N-Q; ?-Q, строим характеристику сети (Н-Q):
Рис. 2. Характеристика сети (Н-Q)
Рис. 3. Графическая зависимость N-Q.
Рис. 4. Графическая зависимость ?-Q
Вывод: осуществлено практическое знакомство с насосной установкой и проведены испытания с необходимыми замерами. Построена характеристика сети (Н-Q); наложение графиков H=b(Q) и Hc=b(Q) показало, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была получена.
Построены характеристики H-Q; N-Q; ?-Q, откуда следует, что при увеличении подачи воды полный напор насоса незначительно уменьшается; при этом возрастают КПД насоса и потребляемая мощность. Данные тенденции объясняются тем, что в процессе эксперимента рабочая точка насоса не была достигнута.
|
