Прикладная гидрогазодинамика Сергель О.С. (1014106), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Решение выполняется грзфознзлнтнческнм скоссбом: !) задается ряд знзченнй диаметров !т; 2) для каждого значения г( определяется йе, ьг, ь,р н Н„,ь 1см, решенне задачи (10.2Ц; 3) строятся график Н р гф)! 4) по этому графику и заданному Ньь определяется диаметр трубопровода г( н выбирается ближайший к стандартному; 5) уточняется величина расхода Ц для выбранного стандартного диаметра. С и ф о и — это простой самотечный трубопровод, одна часть !0.2. СЛОЖНЫЕ ТРУБОПРОВОДЫ Последовательное соединение труб.
Рассмотрим соединение трех труб различпото диаметра (рис. 10.3). В этом случае расход жидкости через весь трубопровод равен расходу через каждую трубу, а сопротивление всего трубопровода равно сумме сопротивлений последовательно соединенных труб че Ят — ч)2 — чсз !та (А — В) =(тат+(ттв Г" ткь (10.
7) Выразим потребный (располагаемый) напор по формуле (10.5), чтем, что в общем случае ипчьил и ив~ил и запишем уравнение ернулли (7.25) для трубопровода А--В: з 2 а иа атил 1 Ноеч = — + — (т(д-аз=С'т;!е+СФ" (10 3) 2л 2е л Построим характеристики 7, 2 и 3 труб (см. рис. 10.3).
Характеристику трубопровода А — В получим, складывая все три пот- 178 где которого расположена выше свободной поверхности питающей его жидкости, а другая — ниже (рис. 10.2). Жидкость движется в сифоне за счет разности уровней ае. Для того, чтобы сифон начал действовать, необходимо всю трус бу заполнить жидкостью. Учтем, что для свободных поверхностей 9 — О и 2 — 2 рз=ре, из=из=0 н г суммарное сопротивление сифона складывается нз потерь линейных и местных при входе в трубу, в отводе и при «ударе» БорРпс. Ю.2.
Сифон да — Карно на выходе из трубы и запишем уравнение Бернулли (7.25) . аз=~С,» — +С.х+~.т.+С.„.) — =.кС(~, (1О б) / М где га представляет потребный (располагаемый) напор Нп„р. Вопрос 10.8. Чем определается расход жпдкостп через спфокт Формула (!0.5) показътвает, что расход жидкости через сифон не зависит от высоты ее подъема гъ Однако прн увеличении г1 давление жидкости р, уменьшается вплоть до давления паров, насышатоших пространство, при котором в сечении 7 — !,возникает кавитация и расход жидкости уменьшается вплоть до полного прекращения подачи. Предельное значение р1.вхрт рассчитывается по уравнению Бернулли для участка Π— й Сифон рассчитывается по методике расчета простых трубопроводов 1см. задачи (10.2), (10.3), (10.4)). лВаь Дз кл Врое Вз Э РФс а, Рнс.
10.3. Последовательное соединение труб Рнс. 1ОА. Параллельное соединение труб ребных напора ори одинаковых расходах, как это следует из (10.7). Последовательное соединение труб рассчитывается после этого по методике расчета простого трубопровода (задачи (10.2), (10.3), (10.4)). Параллельное соединение трубопроводов. Пусть в сечениях А н В соединяются три различных трубопровода 7, 3 и 8 (рис. 10.4). Расход жидкости Я до разветвленпя в сечении А и после слияния в сечении В равен сумме расходов через параллельные трубопроводы, т.
е. (с (с>+От+аз (!0. 0 НА НВ С> "с> ННА — НВ = Сз(сз ' НА — Л — — Сз(сз ' (10. 11) В (!О.1!) величины коэффициентов Со и, определяются обычно по формулам (10.3) н (10.4). 17Э ) 1 Суммарные гидравлические потери всего разветвления — з р >А-в> К равны суммарным гидравлическим потерям каждого трубопровода 1 — (,р> и равны по уравнению Бернулли (7,25) разности полных напоров в сечениях А и В (ВА — Ни), т. е. ! 1 ! 1 Утр>А — и>.= (тр>= (т>В= >тра=НА НВ.
(1О. 10) У Суммарные гидравлические потери можно выразить через расходы жидкости Для построения характеристики параллельного соединения труб необходимо сложить расходы (10.9) при одинаковых потерях полного напора (см. рпс, 10.4). При этом характеристики отдельных труб строятся по формулам (10.11). Задача 10.6, Составьте методику определения расходон жидкости н параллельно соединенных трубах До Яз, Яз, 0о если заданы суммарный расход жидкости, О, и размеры трубопроводоа н их местные сопротивления. р, л~/з Рис. 1бтх Разветвленной трубопронод Разветвленный трубопровод. Разветвленным называется трубопровод, состоящий нз нескольких труб, имеющих одно общее се~ение разветвления нлн соединения этих труб. Разветвленные трубопроводы наиболее часто применяются в авиационной технике, например подача топлива к двигателю нз раиных баков (рнс.
10.5). Возможность обратного течения в трубах 1, 2, 3 предотвращается пастаноокой обратных клапанов. Общий расход жидкости через разветвленный трубопровод равен сумме расходов через отдельные трубопроводы (10.9). Учтем, что скорость жидкости в начале и в конце каждого трубопровода одинакова и запишем уражзенне Бернулли (7.25) для первой трубы Р! РА ! РА Рз 1 л,—,' — = — + — 1,„или — =-х, + — — — 1„. И' чь к Ео ЮК К Выразим для труб 1, 2, 8 сумму потерь через расход жидкости н получнм РА Р1 — =я+ — — СФ ' ох ол — =аз+= — Сиз ' РА Рз Ш~ оя зл — = аз+ — — Сз(гз РА Рз п~з И.' ах '1 (10.
12) где С; и жч — определяются из формул (10.3) или (10.4) в зависимости от режима течения, Таким образом, для нашего случая получена система из четырех уравнений (!0.9) и (!0.12), содержащих четыре неизвестных Яь !ез, Оз и рл, Решение задач удобно выполнять графическим способом: 1) строится зависимость рх/Од=~Я) для каждого разветвления !см. рнс, (10.5)); 2) складываются расходы Я=Я1+зез+Оз нрн постоанных значениЯх Рз/ОК. Полученная кривая 1+2+3 является характеристикой всего разветвленного трубопровода прн заданных размерах трубопроводов и их местных сопротивлениях, свойствах жидкости и значениях рь рм рз и яь зз, гз. Как видим, с уменьшением давления рх расход возрастает, Предел увеличения расхода обусловлен возникновением навигации в сечении А. Трубопроводы, состоящие из нескольких параллельных н последовательных соединений, рассчитываются графе-аналитически с использованием характеристик.
Трубопровод разбивается на ряд простых. Строятся характеристики параллельно соединенных простых трубопроводов и характеристики этих соединений, затем складываются все последователыю соединенныс участки и получается характеристика, всего трубопровода. 10Л. ТРУБОПРОВОД С НАСОСНОЙ ПОДАЧЕЙ ЖИДКОСТИ В пп, 10.1 н 10.2 были рассмотрены лишь отдельные участки трубопроводов без анализа работы всей гидравлической системы, включающей источник энергии.
Исключением являлась лишь простейшая самотечная система — сифон. Рассмотрим теперь совместную работу трубопровода с насосом. Насосная подача жидкости в авиационной и ракетной технике наиболее распространена вследствие ее надежности, хороших характеристик и минимального веса. На рис, 10,6 представлена схема топливной системы двигателя.
Насос подает топливо из бака к двигателю, где оио впрыскивается через форсунку с большой скоростью в камеру сгорания. Часть трубопровода до насоса называется асасываюи!ей, а за насосом— нагнетаюи(ей или напорной. Всасывающий тр уб оззр о в од. Запишем уравнение Бернулли (7.25) для всасывающего трубопровода 0 — 1, полагая и,=О. из =х1+ + "1 + 1ом — 0 Рз Р "~ ! (10.
13) ы ы ха а' Уравнение (1О.!3) показывает, что процесс всасывания, осуществляемый насосом, создающим пониженное давление р~<р», обеспечивается давлением р» в баке. Давление р» расходуется иа подъем топлива на высоту гь сообщсние ему кинетической энергии а1и1»/2д, преодоление всех гидравлических сопротивлений всасывающего трубопровода и сохраняется в виде давления рь которое долж- а Ряс. 10,6, Няс»свая п»дача на обеспечивать бескавитациаииую работу насоса (см.
п. 4.7). Если бак оообщается с атмосферой, та пря увеличении высоты валета давление р, уменьшается, а вместе с ним и рь что ограничивает высотность системы ввиду вазможности возникновения кавитации. Для предотвращения кавнтацни следует снижать температуру топлива (р~) и увеличивать давленнс рь уменьшая высоту всасываиия з~ и гидравлическое сопротивление всасывающего тру'бопровода и повышать давление р», иаддувая бак. Наддув бака ограничен прочностью бака, а следовательно, его весом.
Поэтому часта непосредственно пад баком устанавливается подкачивающий насос (см. рнс. 10.8), падающий топливо к основному насосу .под необходимым да~влением р1=рс+Ьр, где Лр — запас по кавитации. Для расчета всасывающего трубопровода используется уравнение (10.13), позволяющее, например, определить потребноедавление в баке р» при заданных з, рь Я и (,р н решать другие задачи. П о т р е б н ы й н а и о р — это лааор, который необходимо сообщить одному килограмму топлива в насосе для обеспечения заданных параметров работы системы.
Для ега определения запи- 182 шем уравнение Бернулли (7.25) для всего трубопровода, т. е. Для участка 0 — 3; О е( Рг — Ро ~ Саггг+Сц И (10. 15) Уравнение (10.15) является характеристикой всего трубопровода, изображенного на рис. 10,6. Работу, которую насос сообщает жидкости или полезную работу насоса можно подсчитать по уравнению Бернулли (в Дж/кг нли в м), составленного для участка 1 — 2 при условии й~— - аРм и1 — — им с~а яо 1 Рг — Ро Н Рг — Рг ааа ааа е ' " оя Формула (10.16) показывает, что работа насоса заключается в повышении давления топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
