Полезное:

Категории:

Архитектура Астрономия Биология География Геология Информатика Искусство История Кулинария Культура Маркетинг Математика Медицина Менеджмент Охрана труда Право Производство Психология Религия Социология Спорт Техника Физика Философия Химия Экология Экономика Электроника

гидролинии, местными гидравлическими сопротивлениями и вязкостью жидкости (наибольшее влияние вязкость оказывает при ламинарном режиме)

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 4

Суммарную потерю напора в общем случае удобно выразить формулой:

, (13)

где А и m – коэффициент пропорциональности и показатель степени, учитывающие сопротивление гидролинии.

4. Построение пьезометрической и напорной линии энергии

Для двух сечений потока, соответствующих началу и концу гидролинии, уравнение Д.Бернулли имеет вид:

(14)

Сумма трех членов:

(15)

есть полный напор H, т.е. полный запас удельной энергии жидкости в данном сечении потока, равный сумме удельных энергий потока – потенциальных энергий положения - z, давления – p/ и кинетической энергии - .

С учетом соотношения (15) уравнение Бернулли (14) можно записать в виде:

, (16)

где - суммарные потери напора по длине потока hl и в местных сопротивлениях – hм,т.е. удельная механическая энергия, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению жидкости между рассматриваемыми сечениями потока.

Статический напор Hp отличается от полного напора на величину скоростного напора и равен:

, (17)

График полного напора H-H строится по значениям полных напоров в начале и в конце каждого участка гидролинии. Полный напор в сечении 1-1 равен напору насоса Н , см. рис.3

Полный напор в конце участка трубопровода находится из выражения (16),

соответствующему схеме гидропривода на рис.1 при Q =0:

для сечения 2: - ,

для сечения 3: - и т.д. (18)

для участка n: - .

Так как общий запас удельной энергии вдоль потока непрерывно уменьшается, то линия полного напора понижается, а в местах установки гидравлических аппаратов (Р, Ф) она снижается скачком.

График статического напора р-р расположен ниже графика полного напора на величину скоростного напора .

Рисунок 3 - Пример построения графиков удельной энергии

Результаты расчетов потерь удельной энергии, полного, скоростного и статического напоров, по которым строятся линии удельных энергий, заносятся в табл.5.

Таблица 5

Расчет удельных энергий

Номер участка	Полный напор в начале участка Hi(i=1,2…n), м	Потери напора, м	Высота скоростного напора , м	Статический напор Hpi, м

…… n

5.Расчёт инерционного напора

Для неустановившегося движения несжимаемой жидкости в жёстких трубах уравнение Д. Бернулли имеет вид:

, (16)

где инерционный напор; для нагнетательной гидролинии при срабатывании распределителя Р1, см. рис.1,

- ускорение движения жидкости на участке гидролинии между сечениями 1 и 2 (см. рис.3); V – скорость движения жидкости в гидролинии; - время изменения скорости V; принять =0,001с.;

g - ускорение свободного падения;

l - длина участка гидролинии постоянного диаметра от насоса Н до распределителя Р1.

Инерционное изменение давления определяется по формуле: ,где плотность минерального масла =900 кг/м .

Если гидролиния состоит из нескольких участков с сечением разных диаметров d_i и разных длин l _i, то инерционный напор для всего трубопровода:

, (20)

где i - номер участка трубопровода постоянного диаметра d_i;

- ускорение движения жидкости на i-ом участке гидролинии;

Знак инерционного напора соответствует знаку ускорения. При разгоне потока ускорение положительно. При торможении потока ускорение отрицательно.

Значение инерционного напора сравнить с напором насоса на рис.3.

6.Расчет повышения давления при гидроударе

В рассматриваемой гидросистеме, см. рис.1, гидроудар возникает при срабатывании гидрораспределителей Р1 и Р2. Гидроударом называется резкое изменение давления, вызванное торможением или разгоном потока жидкости. Теория гидроудара, разработанная Н.Е. Жуковским, рассматривает модель сжимаемой жидкости с распределёнными параметрами.

Повышение давления при гидроударе, возникающее при срабатывании распределителей Р1 и Р2 определяется зависимостями:

,когда ; (21)

,когда , (22) где - повышение давления при прямом гидроударе;

- повышение давления при непрямом гидроударе;

- плотность жидкости, принять для минерального масла 900 кг/м³;

- скорость движения жидкости в гидролинии до срабатывания распределителя;

- длина гидролинии от насоса до распределителя;

-время изменения скорости V, принять =0,001 сек;

- фаза гидроудара;

- скорость распространения ударной волны;

Е-объёмный модуль упругости жидкости; принять для минерального масла гидросистемы Е=1500 МПа;

d- внутренний диаметр гидролинии перед распределителем;

- толщина стенки трубопровода;

-модуль упругости материала гидролинии; принять

для стальной гидролинии 200000 МПа.

Полученные значения ударного повышения давления сравнить с

рабочим давлением насоса.

7. Тепловой расчет гидропривода

Для обеспечения нормального теплового режима работы гидропривода без теплообменника определяем усреднённый температурный скачок и необходимый объём рабочей жидкости в баке насосной установки.

Причиной разогрева масла являются потери мощности δN, обусловленные вязкостным и инерционным сопротивлением элементов гидропривода. Стенки элементов гидропривода отдают тепловую энергию в окружающую среду. При известной общей площади поверхности теплообмена F_C, включающей в себя площадь стенок бака F_БАКА, стенок гидромашин F_ГМ, стенок аппаратов F_АПП и стенок трубопроводов F_СТ, превышение установившейся температуры масла в баке над температурой окружающей среды δT определяем из выражения:

δT= δN/k ^. F_C,

где k – коэффициент теплопередачи (k = 15 Вт/м^{2 О}C при отсутствии интенсивной циркуляции воздуха вблизи стенок бака).

Объём бака W _БАКА принимаем равным 0,1м³, F_ГМ = 0,3 м², F_АПП = 0,2 м²,

F_БАКА = 6,7 (W _БАКА²)^1/3,

F_СТ =3,14 ^. [ (dвс + δ вс) Lвс + (dнаг + δ наг) Lнаг + (dсл + δ сл) Lсл ],

F_C = F_СТ + F_АПП + F_ГМ + F_БАКА,

dвс, dнаг, dсл – внутренние диаметры всасывающего, нагнетательного и сливного трубопроводов, Lвс, Lнаг, Lсл – длина.

δ вс, δ наг, δ сл – толщина стенок трубопроводов.

Потеря мощности δN в гидролинии равна сумме потерь мощности на всех её участках:

где δN_i – потери мощности на каждом из участков гидролинии,

, , – потери давления в линейных и местных сопротивлениях и расходы на участках.

Если принять температуру масла в баке равной 50^оС, то допускаемая температура окружающей среды Т_ОС определяется по формуле:

Т_ОС = 50 – δT.

Принимаем фактическую температуру окружающей среды равной 20^оС. Тогда, если Т_ОС < 20^оС, необходима установка теплообменного аппарата, мощность которого N_ТА можно определить по формуле:

N_ТА = δN – k ^. F_C (50 -20).

8.Исходные данные для расчета,см.рис.1

I вариант:

Q₁= (4 +0.4* N)*10^-4 /с; Q2 =(320 -3* N)*10^-5 /с;