Расчет (Проект 5-3-3)
Описание файла
Файл "Расчет" внутри архива находится в следующих папках: Проект 5-3-3, Первый 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 "остальное", в предмете "механика жидкости и газа (мжг или гидравлика)" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "Расчет"
Текст из документа "Расчет"
Расчет гидросистемы
По первому 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 первый
-
Вычислите силу давления воды на дисковый затвор, перекрывающий сечение турбинного водовода. Считать, что за затвором вода отсутствует и давление воздуха равно атмосферному.
Какой внешний момент силы нужно приложить к затвору, чтобы удержать его в закрытом положении?
-
Какая сила действует на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести и при его существовании?
Решение.
1. На центр затвора будет действовать давление . Тогда сила давления будет равна .
Находим центр давления: - расстояние от центра тяжести С площади стенки до линии пересечения плоскости стенки с пьезометрической плоскостью;
- смещение центра давления относительно центра тяжести вдоль плоскости затвора, где - момент инерции площади круглой стенки.
Поскольку момент трения больше момента сил давления, то крышка будет удерживаться в закрытом положении без действия внешнего момента.
2. а) при существовании поля силы тяжести.
При вращении пьезометрическая поверхность масла примет параболическую форму. Турбина вращается с частотой , что соответствует .
О пределим на каком расстоянии от центра (R) на высоте b будет находиться масло: , тогда и .
Определим закон распределения избыточного в жидкости: ; при и , т.к. эта точка принадлежит пьезометрической поверхности, в итоге получаем , и если подставить в уравнение .
Давление на верхнюю крышку найдем как интеграл от R0 до R от избыточного давления, умноженного на площадь элементарной площадки:
б) при отсутствии поля силы тяжести.
В этом случае пьезометрическая поверхность выродится в цилиндрическую.
Избыточное давление примет вид: .
Давление на крышку найдем таким же способом, как и в предыдущем пункте:
Ответы.
Сила давления воды на дисковый затвор .
Для удержания затвора внешний момент не нужен.
Сила, действующая на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести , а при его существовании .
8