- •Гидравлический расчёт судовой системы
- •Описание конденсатной и питательной систем
- •4. Алгоритм решения обратной задачи
- •5.Гидравлические сопротивления систем в случае двухфазной среды.
- •7. Требования к оформлению курсовой работы
- •Оформление углового штампа
- •Кафедра № 7
- •8. Список рекомендуемой литературы
- •Сдано в производство Подписано в печать
- •164500, Г. Северодвинск, ул. Воронина, 6.
4. Алгоритм решения обратной задачи
Задачи данного типа могут быть решены аналитическим или графоаналитическим методами. По аналитическому методу расчет выполняется от насоса к самой удаленной точке системы. К заданным параметрам относятся:
- вид транспортируемой жидкости;
- напор насоса НН, Дж/кг.
Требуется определить скорость движения жидкости Сi,i+1, м/с, а также расходы жидкости Qi,i+1, м3/с и напоры Hi+1, Дж/кг у потребителей. Внутренним диаметром предварительно задаются. Задача такого типа в конечном виде решена не может быть, поэтому решается методом последовательных приближений.
ПРИБЛИЖЕНИЕ ПЕРВОЕ. Зададимся напором у потребителя , Дж/кг. Определим расход жидкости у потребителя:
, м3/с.
Скорость жидкости на участке:
, м/с.
Критерий Рейнольдса:
.
Коэффициент гидравлического трения: .
Коэффициенты местных сопротивлений: .
Полный коэффициент сопротивления участка определяется по тем же формулам, что и при решении прямой задачи. Потеря напора на участке:
, Дж/кг.
ПРИБЛИЖЕНИЕ ВТОРОЕ. Напор в i+1 точке у потребителя:
, Дж/кг.
Расход жидкости: , м3/с.
Скорость движения жидкости: , м/c.
Критерий Рейнольдса: .
Коэффициент гидравлического трения: .
Коэффициент местных сопротивлений и полный коэффициент сопротивлений участка .
Потеря напора на участке i, i+1:
, Дж/кг.
Приближения выполняются до тех пор, пока не станут равными напоры у потребителя в двух последовательных приближениях, т.е.
.
При решении задачи графоаналитическим методом задаемся тремя произвольными напоров у потребителя Дж/кг (с таким расчетом, чтобы в указанный диапазон попадал действительный напор у потребителя). Далее решаем прямую задачу и находим для каждого напора соответствующий расход среды . Полученные результаты обобщаются в графики - рис.3.
Рис. 3
Зная истинный напор в точке i, по графику определяют расход на участке i, i+1 Qi,i+1. Далее:
.
Таким образом, обратная задача может быть решена методом последовательных приближений, либо графоаналитическим способом. При выполнении гидравлических расчетов следует помнить, что для параллельного соединения трубопроводов справедливы утверждения:
а для последовательного соединения трубопроводов:
5.Гидравлические сопротивления систем в случае двухфазной среды.
Двухфазное течение характерно для парогенераторов СЭУ. В общем случае гидравлическое сопротивление складывается из четырех слагаемых:
где ΔРТР – потери вследствие сопротивления трения;
ΔРMi – потери от местных сопротивлений;
ΔРУСК – потери вследствие ускорения (замедления) потока;
ΔРНИВ – потери давления на преодоление нивелирного напора.
По нормативному методу ЦКТИ [6]:
,
где λ – коэффициент гидравлического сопротивления трения для стабилизированного потока. λ определяется точно так же, как и для однофазного потока. Если канал выполнен в виде змеевика, то это учитывается следующим образом:
где λпр.тр коэффициент сопротивления прямой трубы;
dвн – внутренний диаметр трубы;
Dзм – диаметр змеевика;
l, d – длина и диаметр парогенерирующего канала;
ψ – коэффициент негомогенности;
А0 – 1,0; A1 – 1,7; A2 – 2,8; A3 – 5,7; A4 – 4,6;
μ́, μ˝ - коэффициенты динамической вязкости.
Формула справедлива при следующих условиях:
ΔРуск учитывается не всегда (например, при нагревании воды скорость ее меняется незначительно, и поэтому ΔРуск будет пренебрежительно мало).
ΔРнив < 0 (при совпадении направления движения потока и направления действия сил гравитации);
ΔРнив > 0 (в противоположном случае);
ΔРнив учитывается в относительно высоких поверхностях нагрева при условии, что внутри находятся жидкости с большой плотностью (например, в экономайзерах). В других случаях этой составляющей пренебрегают.
6. АЛГОРИТМ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОЙ РАБОЫ.
-
Вычерчиваем расчетную схему заданной системы.
-
Производим разбивку напорной части системы на простые трубопроводы (нумерация участков идет от самой удаленной от насоса точки системы).
-
Согласно табл.4 выбираем скорость движения жидкости на расчетном участке 1 – 2 С1-2.
-
Рассчитываем диаметр трубопровода на участке 1 – 2:
-
Выполняем корректировку d1-2 и С1-2 по соответствующим нормативным материалам.
-
Определяем критерий Рейнольдса:
.
-
По полученному значению критерия Рейнольдса определяем коэффициент гидравлического трения и из справочной литературы находим значения коэффициентов местных сопротивлений.
-
Находим потери напора на участке 1 – 2:
.
-
Находим расчетный напор в точке 2:
Если на участке имеется теплообменный аппарат, то необходимо учесть потери напора в нем и только после этого рассчитывать напор в точке 2.
-
Рассмотрим методику расчета потерь напора в теплообменном аппарате, схема которого представлена на рис. 4.
Рис. 4
Полные потери напора будут складываться из потерь напора местных сопротивлений (внезапное расширение, внезапное сужение, поворот потока и т.д.) и потерь напора на трение при движении жидкости в трубном пучке. Следует учесть, что скорость на входе в теплообменный аппарат будет определяться величиной расхода жидкости, поступающей в аппарат, а не циркулирующей в системе. Потери напора в теплообменном аппарате найдем:
,
где СТОА – средняя скорость жидкости на входе и выходе теплообменного аппарата;
СТП – средняя скорость жидкости в трубном пучке.
Кроме определения потерь напора следует рассчитать величину коэффициента местного сопротивления байпасного клапана по следующему выражению:
,
Сотв рассчитывается по принятому (заданному) диаметру байпасной магистрали и количеству жидкости, проходящей по ней.
-
Рассчитав последовательно все участки от первого до последнего у насоса, находят значение напора в нагнетательном патрубке насоса Hнаг.
-
Переходим к расчету всасывающей магистрали, который осуществляется аналогичным образом (опять же от самой удалённой точки к насосу), в итоге определяем значение напора во всасывающем патрубке насоса Hвс. При этом расчете проверяют условия всасывания. Надежная (без срыва) работа насоса в гидравлической системе обеспечивается при соблюдении следующего условия: избыточное давление в трубопроводе (сверх давления насыщения) должно быть больше или равно величине допускаемого кавитационного запаса энергии для данного насоса
,
где Р0 – давление на поверхности жидкости, Па;
Ps – давление насыщения при заданной температуре, Па;
ΔРВС.ПОТ. – потери давления во всасывающем патрубке, Па;
НВС – геометрическая высота всасывания, м;
hдоп – допускаемый кавитационный запас энергии, м (обычно принимается в диапазоне (2 – 4 м).
если условие не выполняется, следует увеличить диаметр всасывающего патрубка.
-
Определяем полный напор насоса:
НН=Ннаг – Нвс, Дж/кг,
где Hвс - напор во всасывающем патрубке насоса (из расчёта всасывающей магистрали);
Ннаг – напор в нагнетательном патрубке насоса (из расчёта напорной магистрали).
-
Строим характеристику системы из условия:
,
,
где z1 и z2 – геометрические высоты питателя и приёмника, P1 и P2 – давления в питателе и приёмнике.
Находим полный коэффициент сопротивления системы:
.
Затем, задаваясь значениями расхода в диапазоне от 0 до Q через 10%, находим значения потребного напора Hi и строим графическую зависимость Н = f(Qi), называемую характеристикой сети. Типичная характеристика приведена на рис.5.
Рис. 5