36

Лабораторная работа № 1-2

ИЗУЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ КОТЛА. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТРУБОПРОВОДА

1. Цель работы

- изучить систему питания котла, назначение и устройство конструктив­ных элементов;

- определить потери напора на трение и местные сопротивления нагнета­тельного участка трубопровода;

- построить характеристику нагнетательного участка трубопровода.

2. Теоретические сведения

Техническая эксплуатация судовых систем неразрывно связана с арматурой. Низкое качество арматуры часто приводит к необходимости вывода из действия обслуживаемого данной системой агрегата (механизма, установки).

Конструктивное исполнение арматуры должно быть продуманным в отношении надежной работы, удобства эксплуатации и возможности ремонта в судовых условиях.

При монтаже арматуры и трубопроводов высокого давления необходимо обращать внимание на состояние фланцевых соединений. Если фланец дефор­мирован по посадочному месту, надежного соединения не получится. Проклад­ка ставится между болтами на посадочное место либо в канавку посадочного соединения типа «ШИП-ПАЗ». Перед постановкой прокладки из клингерита или паронита желательно ее слегка смочить в теплой воде и смазать графитом. Не рекомендуется ставить толстый прокладочный материал - это понижает дол­говечность соединения. Обычно ходовым материалом считается клингерит или паронит толщиной 1,5-2мм. После прогрева соединения рекомендуется обжать. Ставить длинные болты или шпильки на соединениях не рекомендуется, это создает большие неудобства при демонтаже (резьба должна выступать выше гайки не более чем на 1,5 нитки).

Если фланцевое соединение пропускает, можно сделать попытку его поджать. Для этого необходимо поочередно отдать и снять по одному болту, расходить их, смазать маслом с графитом и поставить на место. После этого со­единение должно быть хорошо обжато.

Пропуски соединений высокого давления должны немедленно устранят­ся, промедление может привести к разрушению соединения, последствие кото­рого трудно будет устранить (паром при его истечении прорезается не только прокладка но и ме­талл).

Шпильки на ответственной арматуре, особенно сальниковые, рекомендуется ставить из нержавеющей стали, а на арматуре, работающей в условиях низких температур – из прутковой латуни.

В современных высоконапряженных котельных установках время, в течение которого происходит изменение уровня воды в котлах от наивысшего допускаемого до наинизшего, часто измеряется секундами. Поэтому отказы в системе недопустимы. Среди устройств, обслуживающих котлы, особая роль отводится автоматам питания. Точность поддержания уровня на постоянных нагрузках должна быть не ниже ±10мм.

Следует помнить, что клапаны и задвижки обычной конструкции нельзя применять в качестве дросселирующих устройств, так как при этом быстро разрушаются уплотнительные поверхности и существенно увеличивается гидравлическое сопротивление трубопровода, которое отрицательно сказывается на работе механизмов, обслуживающих данную систему. На величину гидравличесчкого сопротивления трубопровода также существенно влияет качество монтажа фланцевых соединений, прокладок, чистота сварных швов труб и др.

На практике часто приходится рассчитывать напор, расходуемый на преодоление гидравлического сопротивления трубопровода, чтобы обоснованно выбирать гидравлический механизм этой системы, либо, имея механизм определять параметры на выходе обслуживаемой им системы. Можно решать и обратную задачу – по изданному напору и подаче определять диаметр трубопровода и параметры движения жидкости в нём.

Трубопроводы систем рассчитываются различными методами. Наибольшее применение получили аналитический метод, метод потерянного напора на единицу длины трубопровода и метод характеристик.

Независимо от выбранного метода расчет трубопровода начинают с вычерчивания расчетной схемы и нанесения на нее обслуживающих систему механизмов и арматуры. Трубопровод разбивают на отдельные участки (простые трубопроводы), в пределах которых значения расходов и внутренние диаметры труб постоянны. Участки обычно обозначаются двумя цифрами: 1-2; 2-3; …, первая из которых указывает начало, вторая – конец участка по ходу расчета. Около каждого участка на выносной линии показывают диаметр трубы и длину участка, а иногда расход и скорость протекающей жидкости.

Кроме того на схему наносят значения возвышения узловых расчетных точек над плоскостью.

Например:

Полное сопротивление трубопровода, которое должен преодолеть насос, складывается из:

h_c - статического сопротивления в виде противодавления в сосуде (коллекторе), в который подается жидкость или статитической высоты подачи жидкости;

h_Т - сопротивления трения в трубопроводе;

h_М - местных сопротивлений в арматуре, поворотах труб и т.д.

Потеря напора на трение жидкости в трубопроводе определяется как

.

где - коэффициент гидравлического трения;

l, d_в - длина участка трубопровода и его внутренний диаметр, м;

V– скорость жидкости в трубе, м/с.

Коэффициент гидравлического трения для технических гладких трубопроводов определяется как

при Re≤2300;

при 2300≤Re≤10⁵;

при Re≥2300 и k ≈0;

при Re≥3000 и шероховатых труб

где - коэффициент кинематической вязкости движущейся по трубопроводу жидкости, м²/с (значения его для некоторых жидкостей приведены в приложении);

k_э - эквивалентная шероховатость труб, обычно k_э =0,02 0,2 мм.

Потери напора, происходящие при протекании жидкости через расширения, сужения и повороты трубопровода, через краны, клапаны, задвижки, сетки и т.п., определяются как

где ξ – коэффициент местных сопротивлений, определяется экспериментально для различных элементов (имеется в учебной и справочной литературе по судовым системам, значения его для некоторых элементов судовых водопроводов приведены в приложении).

Коэффициент местных сопротивлений следует считать в той или иной степени зависящим от режима течения и вязкости жидкости.

В общем случае полный напор трубопровода- состоит из статической - и динамической - составляющих, т.е. .

Статическая составляющая зависит от давления -Р, развиваемого гидравлической машиной, и возвышения опорных точек и равна:

Динамическая составляющая учитывает гидравлическое сопротивле­ние трубопровода и состоит из суммы местных сопротивлений и сопротивле­ний за счет трения жидкости в трубопроводе:

Учитывая, что скорость жидкости в трубопроводе- зависит от подачи- площади проходного сечения трубы – , т.е. = / . можно рассчитать зависимость полного напора в трубопроводе от подачи:

Графическое отображение этой зависимости - H_mp=f(Q) для конкретного трубопровода называется характеристикой трубопровода. Она иллюстрирует потребность трубопровода в напоре для подачи по нему того или иного количе­ства жидкости.

3. Описание стенда

Стендом является действующий котел типа КВВ 1/5-А машинного зала, на­гнетательный участок системы питания которого расположен в районе перед­него фронта котла и доступен для снятия всех необходимых данных.

4. Порядок выполнения работы

1. Уяснить цель работы и изучить теоретическую часть.

2. Изучить систему питания котла и вычертить схему нагнетательного участка трубопровода питания (по своему варианту), разбив его на отдельные участки с нанесением требуемых данных.

3. В табличной форме дать информацию о местных сопро­тивлениях этого участка трубопровода (название, условные характеристики, угол поворота, числовые значения сопротивления), определить сумму мест­ных сопротивлений.

4. Определить потерю напора на преодоление сопротивления трения.

4.5 Выполнить необходимые расчеты для получения зависимости H_тр=f(Q), построить рабочую характеристику (по пяти точкам).