Расчет (Проект 5-3-3)
Описание файла
Файл "Расчет" внутри архива находится в следующих папках: Проект 5-3-3, Второй этап. Документ из архива "Проект 5-3-3", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "механика жидкости и газа (мжг или гидравлика)" из , которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "курсовые/домашние работы", в предмете "механика жидкости и газа (мжг или гидравлика)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Расчет"
Текст из документа "Расчет"
Расчет гидросистемы
По второму этапу курсовой работы
по курсу МЖГ
ВАРИАНТ 5-3-3
ТЕМА
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Выполнил студент группы Э5-51
Подпись, дата сдачи на проверку
Д опустил к защите Кузнецов В.С.
Подпись, дата допуска к защите
Описание объекта расчета
Объектом расчета является гидросистема деривационной гидроэлектростанции, схема которой представлена на рис. 1. В деривационной ГЭС напор создаётся за счет естественного понижения местности от напорного бассейна (отметка - ▽A) до отводящего канала (отметка - ▽B). Основным элементом ГЭС является гидротурбина, вал которой соединен с генератором, вырабатывающим электроэнергию. Гидротурбина представляет собой расположенное в корпусе лопастное колесо, которое преобразует механическую энергию, несомую протекающим потоком воды (расход воды – Q), в механическую энергию вращающегося вала турбины. Вода подводится по напорному водоводу длиной – L, диаметром – D, эквивалентная шероховатость стенок водовода - ∆1. Отработавшая вода по отсасывающей трубе поступает из турбины в отводящий канал.
Для регулирования частоты вращения n турбины на водоводе установлен дисковый затвор (отметка уровня расположения цапфы затвора -▽C, угол наклона канала водовода в месте установки затвора - α, диаметр цапфы затвора - dз, коэффициент трения скольжения в цапфах – f).
Смазка и охлаждение подшипника турбины осуществляются самосмазом (см. рис. 2а), представляющим собой закрепленный на вале турбины барабан (радиус - R0, высота - b) c отверстием в крышке. Часть W объема барабана заполнена смазочным маслом (плотность - ρ, кинематический коэффициент вязкости или просто кинематическая вязкость - ν). При вращении турбины масло в барабане вращается с той же частотой, что и барабан. Для его подачи к подшипнику (на высоту h) служит труба (длина трубы - l, диаметр трубы - d, эквивалентная шероховатость стенок трубы - ∆2 ), приемное отверстие которой расположено внутри слоя смазочного масла на радиусе R1 перпендикулярно линейной скорости V0 на этом радиусе вращения (рис. 2б). Расход смазочного масла, необходимый для полноценной работы подшипника скольжения – q. Отработавшая смазка сливается обратно в барабан самотеком.
Задание
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при следующих данных:
отметка уровня воды в бассейне ▽A – 300 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 1,5 м;
эквивалентная шероховатость стенок турбинного водовода Δ1 - 2 мм;
отметка уровня расположения цапфы затвора ▽C – 50 м;
угол наклона канала водовода в месте установки затвора α – 15о;
диаметр цапфы затвора dз – 0,22 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 0,2;
отметка уровня воды в отводящем канале ▽B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 0,15м;
плотность смазочного масла ρм – 800 кг/м3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного масла ν – 0,36 Ст;
объем смазочного масла, заливаемого в барабан самосмаза
W – 0,09 м3;
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 4,0 м;
длина трубки самосмаза l – 5 м;
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 0,1 мм;
частота вращения турбинного колеса n –140 об/мин.
плотность воды в = 103 кг/м3;
кинематический коэффициент вязкости воды =10-2 Ст.
Этап второй
-
Пренебрегая влиянием силы тяжести на распределение давления в барабане самосмаза, определить, на каком радиусе R1 следует разместить приемное отверстие трубки самосмаза, чтобы при заданной частоте вращения турбинного колеса подача смазки равнялась 0,16л/с.
-
Постройте график зависимости потерь напора в водоводе в функции от протекающего расхода (затвор в турбинном водоводе считать полностью открытым и его коэффициент сопротивления принять равным ζз = 4).
Решение
1. Запишем уравнение Бернулли для системы самосмаза. За первое сечение возьмем нижний край трубки, за второе верхний , где , (из первой части проекта для случая, когда отсутствует поле силы тяжести);
- скорость масла при входе в трубку самосмаза;
для жидкости текущей в трубке - ламинарный режим, следовательно ;
- скорость жидкости в трубке самосмаза;
, для ламинарного течения жидкости ; потерями жидкости на вход из барабана в трубку самосмаза пренебрежем из-за малости расхода и большой длины трубки.
В итоге получаем , или если упростить и подставить значение формулу числа Рейнольдса .
2. Запишем, чему будут равны потери напора на трубопроводе по его длине без учета потерь на входе и выходе, т.к. они на много меньше потерь трение. .
Выразим зависимость числа Рейнольдса от расхода : .
Для ламинарного режима течения жидкости для круглого сечения . .
Зона турбулентности начинается при .
Найдем расход, при котором наступает зона автомодельности ( ): .
Поскольку при турбулентном режиме зависит от числа Рейнольдса, который в свою очередь зависит от расхода, то для упрощения расчетов применим универсальную формулу Альтшуля: (формула приведена в “Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов/ Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвидза и др.; Под ред. И.И. Куколевского, Л.Г. Подвидза. – 5-е изд., стереотипное. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 448с., ил.).
м
л/с
7