Расчет гидравлической системы трубопроводов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Описание гидравлической системы

1.1 Основные понятия и расчетные формулы

2. Расчет гидравлической системы

2.1 теплофизические характеристики рабочей жидкости

2.2 Атмосферное давление на заданной высоте

2.3 Выбор скорости течения жидкости

2.4 Диаметры трубопроводов

2.5 По ГОСТ 9940-72 выбираем внутренний диаметр труб

2.6 Уточняем значение скорости

2.7 Определяем расход и скорость жидкости после разветвления

2.8 Определяем значения сgz и сu2/2 для всех элементов гидравлической системы

2.9 Определяем режимы течений на всех участках

2.10 Определение путевых потерь

2.11 Определение местных потерь

2.12 Давление во входном патрубке насоса

2.13 Распределение статического давления во всасывающей магистрали

2.14 Сравнение давления в баке с атмосферным давлением на высоте полета

2.15 Нахождение давления на выходе из напорной магистрали

2.16 Определение базовой форсунки

2.17 Расчет статического давления в нагнетающей магистрали

2.18 Расчет струйной форсунки

2.19 Вычисление перепада давления на насосе

Список использованной литературы

1. ОПИСАНИЕ ГИРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

Примером гидравлической системы являются системы топливоподачи и смазки ВРД.

Рассматриваемую гидравлическую систему делят на две части: всасывающую и напорную магистрали. Определяют теплофизические характеристики рабочей жидкости и давление на входе и выходе из системы.

Затем задают скорость течения жидкости в трубопроводах магистралей и определяют диаметр трубопроводов. В пределах рассматриваемой магистрали диаметр трубопроводов считают одинаковым. При наличии разветвления магистрали определяют расход и скорость течения жидкости после разветвления.

Далее определяются потери в гидравлических элементах магистралей. Порядок определения потерь при этом значения не имеет. Затем рассчитывают распределение статического давления вдоль магистралей с учетом изменения скорости течения жидкости и высоты расположения элементов системы. При этом считают, что местные сопротивления имеют бесконечно малую протяженность в направлении течения. Расчет начинают с сечения, где давление известно, и ведут последовательно от одного элемента к другому. Расчет распределения статического давления во всасывающей магистрали удобно вести от насоса к топливному баку или радиатору, а в напорной магистрали - против течения жидкости, к насосу.

В результате расчета всасывающей и напорной магистралей должны быть определены давления перед и за насосом. Разность этих давлений называется повышением давления в насосе. По этой величине и заданному расходу жидкости можно подобрать насос по каталогам или спроектировать его.

Система топливопитания ВРД.

Топливная система ВРД предназначена для подачи топлива в необходимом количестве из топливного бака в камеру сгорания. Система имеет определенный набор гидравлических элементов. Топливо из бака 1 подается насосом 14 к топливному коллектору 30 и далее распределяется по форсункам. Форсунки расположены равномерно по окружности камеры сгорания. Для хорошей организации процесса горения топливо должно поступать в камеру сгорания в распыленном состоянии. Качественное распиливание топлива происходит при определенном и одинаковом перепаде Дpф давления на всех форсунках.

Давление воздуха на свободную поверхность топлива в баке считают равным атмосферному давлению pH на заданной высоте Н полета. За время полета уровень топлива в баке уменьшается. Это приводит к снижению давления на входе в насос. В связи с этим имеет смысл проводить расчет для минимального уровня топлива в баке.

Температура топлива за время полета будет уменьшаться. Так как наступление кавитации в системе более вероятно при большей температуре топлива, то расчет проводят при температуре 50°С.

Давление pкс воздуха, поступающего в камеру сгорания, больше атмосферного давления pH , в результате сжатия его во входном устройстве и компрессоре двигателя: ркс =рДВpH, где рДВ- степень повышения давления в двигателе.

Система работает следующим образом. Топливо поступает из топливного бака во всасывающую магистраль. Далее, минуя различные гидравлические сопротивления, топливо поступает на вход в насос. Давление на входе насоса должно быть не менее pmin=pнп+Дpнп для избегания кавитации. На выходе насоса должно быть создано давление, достаточное для преодоления гидравлического сопротивления напорной магистрали и создания заданного перепада давления на форсунках.

1.1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И РАСЧЕТНЫЕ ФОРМУЛЫ

Все уравнения и зависимости записываются для контрольного объема, представляющего неподвижный в пространстве объем, через который протекает жидкость. Поскольку гидравлическая система представляет в общем случае канал с твердыми стенками, направляющими движение жидкости, в качестве контрольного объема выступает либо вся система в целом, либо ее участок, ограниченный входным и выходным сечением.

Уравнение неразрывности в гидравлике называют уравнением расхода. Для участка системы, ограниченного сечениями 1-1 и 2-2 (рис.1), оно может быть записано в виде:

с1u1S1=с2u2S2 , (1)

или

G = puS = const, (1а) где

с - плотность жидкости [кг/м3], представляющая массу жидкости, заключенную в единице объема;

u - средняя скорость жидкости в сечении [м/с]; S - площадь поперечного сечения канала [м2];

G - массовый расход жидкости (масса жидкости, протекающая через поперечное сечение канала в единицу времени) [кг/с].

Для несжимаемой жидкости плотность постоянна в любой точке потока, ввиду чего уравнение неразрывности (расхода) может быть записано: u1S1=u2S2 , (2) или

Q=uS = const, (2а)

то есть объем жидкости, протекающий через любое сечение выделенного участка системы в единицу времени, постоянен. Величина Q [м3/с] называется объемным расходом.

Дня разветвленного участка, изображенного на рис.2, уравнение расхода имеет вид:G1 = G2 + G3 или Q1= Q2 + Q3.

Уравнение энергии в гидравлике записывают в форме, которая называется уравнением Бернулли. Применительно к рис.2 это уравнение записывается следующим образом:

сgz1+p1+б1сu12/2= сgz2+p2+б2сu22/2+Дpr [Па]. (3)

В этом уравнении:

сgz - энергия положения единицы объема жидкости в сечении, находящемся на высоте z от плоскости сравнения 0-0 [Па];

р - энергия давления единицы объема жидкости в сечении [Па];

б1сu12/2- кинетическая энергия единицы объема жидкости в сечении [Па];

б - коэффициент Кориолиса, учитывающий неравномерность распределения кинетической энергии по сечению;

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

Дpr - потери энергии единицы объема жидкости в участке системы, выделенном сечениями 1-1 и 2-2 [Па].

Различают два вида потерь полного давления на гидравлическом сопротивлении.

Местные потери. Проявляются в местах изменения формы, размеров или изменения направления движения, по отдельности или вместе. Вычисляются по формуле Вейсбаха:

Дpм=жсu2/2 (4)

где ж - коэффициент местного сопротивления, величина справочная;

u - средняя скорость в определяющем сечении.

Путевые потери. Это потери полного давления по длине трубы с прямой осью. Вычисляются по формуле Дарси:

ДpП=лlсu2/2d (5)

где л - коэффициент Дарси (коэффициент путевых потерь).

Значения коэффициента Кориолиса и коэффициентов потерь зависят от режимов течения жидкости на рассматриваемом участке системы. Различают ламинарный (частицы жидкости движутся по параллельным траекториям без перемешивания слоев) и турбулентный (слои перемериваются) режимы. Режим течения характеризуется числом Рейнольдса:

Re=сud/м (6)

где м - динамический коэффициент вязкости

Ламинарный режим течения устойчиво существует при Re?2300. при Re>2300 режим течения можно условно считать турбулентным. При ламинарном режиме течения коэффициент путевых потерь определяют по формуле Пуазейля:

л=64/Re

при турбулентном режиме л вычисляется по формуле Блазиуса:

л=0,3164/Re0,25 (для Re<105 )

2. РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

2.1 теплофизические характеристики рабочей жидкости [табл. приложения]

Плотность жидкости:

с50=с40+(с60-с40)10/(60-40)=(808+781)/2=794,5 (кг/м3)

динамический коэффициент вязкости:

м=(1,08 + 0,832)/2*103=0,956*10-3 (Па/с)

Давление насыщенных паров:

Рнп=(25+30)/2=27,5 (мм. рт. ст.)

2.2 Атмосферное давление на заданной высоте полета

Н=2500 (м) [исходные данные]

(Па)

2.3 Выбор скорости течения жидкости

Uв'=3 (м/с) Uн'=10 (м/с)

2.4 Диаметры трубопроводов

(м)

(м)

2.5 По ГОСТ 9940 -72 выбираем внутренний диаметр труб

dB=0,01 (м)

dH=0,005 (м)

2.6 Уточняем значение скорости

(м/с)

(м/с)

2.7 Определяем расход и скорость жидкости после разветвления

G=0,152 (кг/с) [исходные данные]

После тройника 20:

(кг/с)

(м/с)

После тройника 22:

(кг/с)

(м/с)

После тройника 25:

(кг/с)

(м/с)

Расход и скорость на каждой из форсунок:

(кг/с)

(м/с)

2.8 Определяем значения сgz и сu2/2 для всех элементов гидравлической системы

Проведем плоскость сравнения 0-0:

1) топливный бак:

сgz1= сg(l4+l6)=794,5*9,81*(2,15+1,7)=28487,234 (Па)

сgz2= сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)= 28487,234 (Па)

сu12/2=0

сu22/2= сuв2/2=794,5*3,022/2=3 623,08 (Па)

2) вход в трубопровод:

сgz1= сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)= 28487,234 (Па)

сgz2= сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)= 28487,234 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

3) насос подкачки:

сgz1= сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)= 28487,234 (Па)

сgz2= сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)= 28487,234 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

4 трубопровод l4 :

сgz1=сg(l4+l6)= 794,5*9,81*(2,15+1,7)=34 683,5 (Па)

сgz2= сgl6=794,5*9,81*1,7=13249,876 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

5 запорный кран:

сgz1= сgl6=794,5*9,81*1,7=13236,37 (Па)

сgz2= сgl6=794,5*9,81*1,7=13236,37 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

6 трубопровод l6:

сgz1= сgl6=794,5*9,81*1,7=13236,37 (Па)

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

7 отвод:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

8) фильтр:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

9) трубопровод l9:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

10) датчик расходометра:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

11) трубопровод l11:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

12) отвод:

сgz1= 0

сgz2= 0

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

13) трубопровод l13:

сgz1= 0

сgz2= сgl13=794,5*9,81*1,7=10121,93 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

14) насос:

сgz1= сgl13=794,5*9,81*1,3=10121,93 (Па)

сgz2= сgl13=794,5*9,81*1,3=10121,93 (Па)

сu12/2= сuв2/2=794,5*2,432/2=2,345,72 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

15) трубопровод l15:

давление форсунка насос магистраль

сgz1= сgl13=794,5*9,81*1,3=10121,93 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15)=794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

16) отвод:

сgz1= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

17) трубопровод l17:

сgz1= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

18) фильтр:

сgz1= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

18А) колено :

сgz1= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

19) трубопровод l19 :

сgz1= сg(l13+ l15)= 794,5*9,81*(1,3+1,8)=24136,91 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)=794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

20) тройник :

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= сuн2/2=794,5*9,742/2=37686,154 (Па)

сu22/2= с(uн/2) 2/2=794,5*(9,74/2)2/2=9 421,53 (Па)

21) трубопровод l21 :

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/2) 2/2=794,5*(9,74/2)2/2=9 421,53 (Па)

сu22/2= с(uн/2) 2/2=794,5*(9,74/2)2/2=9 421,53 (Па)

22) тройник:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/2) 2/2=794,5*(9,74/2)2/2=9 421,53 (Па)

сu22/2= с(uн/3) 2/2=794,5*(9,74/3)2/2=4 187,35 (Па)

24) трубопровод l24:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/3) 2/2=794,5*(9,74/3)2/2=4 187,35 (Па)

сu22/2= с(uн/3) 2/2=794,5*(9,74/3)2/2=4 187,35 (Па)

25) тройник:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/3) 2/2=794,5*(9,74/3)2/2=4 187,35 (Па)

сu22/2= с(uн/6) 2/2=794,5*(9,74/6)2/2=1 046,83(Па)

27) трубопровод l27:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/6) 2/2=794,5*(9,74/6)2/2=1 046,83 (Па)

сu22/2= с(uн/6) 2/2=794,5*(9,74/6)2/2=1 046,83 (Па)

28) колено:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu12/2= с(uн/6) 2/2=794,5*(9,74/6)2/2=1 046,83 (Па)

сu22/2= с(uн/6) 2/2=794,5*(9,74/6)2/2=1 046,83 (Па)

23), 26), 29) форсунка:

сgz1= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сgz2= сg(l13+ l15- l19)= 794,5*9,81*(1,3+1,8-0,6)=19465,25 (Па)

сu22/2= сuф 2/2=794,5*1,622/2=1 042,54 (Па)

2.9 Определяем режимы течений на всех участках

Режим течения характеризуется числом Рейнольдса: Re=сud/м [uв, dв, uн,dн-п 2.5,2.6]

На участке от топливного бака 1 до насоса 14:

Re2-14=сuвdв/м=794,5*2,43*0,01/(0,956*10-3)=20194,92

На участке от насоса 14 до тройника 20:

Re14-20=сuнdн/м=794,5*9,74*0,005/(0,956*10-3)=40472,96

На участке от тройника 20 до тройника 22:

Re20-22=сuнdн/2м=794,5*9,74*0,0056/(2*0,956*10-3)=202364,8

На участке от тройника 22 до тройника 25:

Re22-25= сuнdн/3м=794,5*9,74*0,005/(3*0,956*10-3)=13490,986

На участке от тройника 25 до форсунки 29:

Re25-29= сuнdн/6м=794,5*9,74*0,005/(6*0,956*10-3)=6745,49

На всех участках турбулентный режим течения, так как Re>2 320.

2.10 Определение путевых потерь

Путевые потери вычисляются по формуле Дарси: Дpп=лlсu2/2d

Путевые потери в трубопроводе l4:

Дpп4=л4l4сuв2/2dв;

л4=0,3164/(Re2-14)0,25=0,3164/(25349,2)0,25=0,025

Дpп4=0,025*2,15*794,5*2 /(2*0,01) =12617,861 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l6:

Дpп6=л6l6сuв2/2dв;

л6=0,3164/( Re2-14)0,25=0,3164/(25 349,2)0,25=0,025

Дpп6=0,025*1,7*794,5*2 /(2*0,01) =9976,91 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l9:

Дpп9=л9l9сuв2/2dв;

л9=0,3164/( Re2-14)0,25=0,3164/(25349,2)0,25=0,025

Дpп9=0,025*1,2*794,5*2 /(2*0,01) =7037,16 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l11:

Дpп11=л11l11сuв2/2dв;

л11=0,3164/( Re2-14)0,25=0,3164/(25349,2)0,25=0,025

Дpп11=0,025*1,4*794,5*2 /(2*0,01) =8210,02 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l13:

Дpп13=л13l13сuв2/2dв;

л13=0,3164/( Re2-14)0,25=0,3164/(40660,78)0,25=0,025

Дpп13=0,025*1,3*794,5*2 /(2*0,01) =7623,59 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l15:

Дpп15=л15l15сuн2/2dн;

л15=0,3164/(Re14-20)0,25=0,3164/(45 608,95)0,25=0,022

Дpп15=0,022*1,8*794,5*9,742 /(2*0,005) =298481,89 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l17:

Дpп17=л17l17сuн2/2dн;

л17=0,3164/(Re14-20)0,25=0,3164/(45 608,95)0,25=0,022

Дpп17=0,022*1,2*794,5*9,742 /(2*0,005) =198987,92 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l19:

Дpп19=л19l19сuн2/2dн;

л19=0,3164/(Re14-20)0,25=0,3164/(45 608,95)0,25=0,022

Дpп19=0,022*0,6*794,5*9,742 /(2*0,005) =122035,07 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l21:

Дpп21=л21l21сu212/2dн;

л21=0,3164/(Re20-22)0,25=0,3164/(22 804,48)0,25=0,026

Дpп21=0,026*0,7*794,5*4,872 /(2*0,005) =34294,4 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l24:

Дpп24=л24l24сu242/2dн;

л24=0,3164/(Re22-25)0,25=0,3164/(15 202,98)0,25=0,028

Дpп24=0,028*0,7*794,5*3,242 /(2*0,005) =16350,81 (Па)

Путевые потери в трубопроводе l27:

Дpп27=л27l27сu272/2dн;

л27=0,3164/(Re25-29)0,25=0,3164/(7 601,5)0,25=0,034

Дpп27=0,034*0,7*794,5*1,622 /(2*0,005) =4954,18 (Па)

2.11 Определение местных потерь

Местные потери вычисляются по формуле Вейсбаха: Дpм=жсu2/2 ж - коэффициент местного сопротивления, величина справочная;

u - средняя скорость в определяющем сечении.

а) вход в трубопровод:

ж=0,61 [таблица приложения]

(Па)

б) запорный кран:

ж=1,075 [таблица приложения]

(Па)

в) отвод 7:

и=900; R/d=4 [исходные данные]

Re2-14=25 349,2

(Па)

г) фильтр из металлической сетки (8):

а) внезапное расширение:

d1=dв; d2=5dв [исходные данные]

 (Па)

б) металлическая сетка:

(мм), [исходные данные]

(м/с)

Re=U0*dc*с/µ=*0,2*10-3*794,5/(0,956*10-3)=46,29

При 50<Re<1000

(Па)

в) внезапное сужение:

d2=dв; d1=5dв [исходные данные]

Так как у нас турбулентный режим течения(Re2-14=25 349,2>10 000), то для определения коэффициента сопротивления применяем формулу Идельчика:

(Па)

д) датчик расходометра:

[исходные данные]

[Па]

е) отвод 12:

и=900; R/d=4[исходные данные]

Re2-14=25 349,2

(Па)

ж) отвод 16:

и=900; R/d=4[исходные данные]

Re14-20=45 608,95

(Па)

з) фильтр из металлической сетки (18):

а) внезапное расширение:

d1=dн; d2=5dн

(Па)

б) металлическая сетка:

(мм)

(м/с)

Re=U0*dc*с/µ=1,57*0,1*10-3*794,5/(0,956*10-3)=130,48

При 50<Re<1000

(Па)

в) внезапное сужение:

d2=dн; d1=5dн

Так как у нас турбулентный режим течения(Re14-20=45 608,95>10 000), то для определения коэффициента сопротивления применяем формулу Идельчика:

(Па)

и) колено 18:

и=900

Для круглой трубы С1=1

А=1,2; [таблица приложения]

(Па)

к) тройник 20:

k=0,3 для сварных тройников

(Па)

л) тройник 22:

[таблица приложения]

(Па)

(Па)

м) тройник 25:

[таблица приложения]

(Па)

(Па)

н) колено 28:

и=900

Для круглой трубы С1=1

А=1,2; [таблица приложения]

(Па)

2.12 Давление во входном патрубке насоса

Pнп=27,5мм рт.ст.=3666,3825 (Па)

Pmin=Pнп+ДPин=3666,3825+30000=33666,3825 (Па)

2.13 Распределение статического давления во всасывающей магистрали

Уравнение Бернулли:



1) Трубопровод l13

P1=Pmin+сgl13+Дpп13=33666,3825+13 249,88 +15 245,63=62 161,8925 (Па)

2) Отвод 12

Р1=Р2+Дpм12=62 161,8925+1 047,07=63 208,96

3) Трубопровод l11

Р1=Р2+Дpп11=63 208,96+16 142,43=79 351,39 (Па)

4) Датчик расходометра 10

Р1=Р2+Дpм10=79 351,39+10 144,62=89 496,01 (Па)

5) Трубопровод l9



Р1=Р2+Дpп9=89 496,01+14 348,83=103 844,84 (Па)

6)Фильтр 8

а) внезапное сужение

б) металлическая сетка

Р1=Р2+Дpм8б=109 179,46+251,54=109 431 (Па)

в)внезапное расширение

=109 192,6 (Па)

7) Отвод 7



Р1=Р2+Дpм7=109 192,6+1 047,07=110 239,67 (Па)

8) Трубопровод l6

Р1=Р2 -сgl6+ ДpП6=110 239,67-16 367,5+10 350,238 = 104 222,4 (Па)

9) Запорный кран 5

Р1=Р2+Дpм5=104 222,4 + 3 894,8 = 108 117,2 (Па)

10) Трубопровод l4

11) Вход в трубопровод 2

Р1=Р2+Дpм2=110 876,04+2 210,08=113 086,12 (Па)

12)Топливный бак



Рн=74 160 (Па)

2.14 Сравнение давления в баке с атмосферным давлением на высоте полета

Если нет подкачивающего насоса 3, то требуемое давление перед входом 2 должно быть: Р2.1=Р4.1-ДРм2=110 876,04 - 2 210,08=108 665,96 (Па)

Так как Рн< Р2.1, значит необходимо применить подкачивающий насос с перепадом давления: ДРн= Р3.2 - Р3.1=Р2.1 - Рат=108 665,96 - 74 160 =34 505,96 (Па)

Давление на входе в насос: Р3.1= Рн - ДРм2 = 74 160 - 2 210,08 = 71 949,92 (Па)

Давление на выходе из насоса: Р3.2= Р2.1+ ДРм2= Р4.1=110 876,04 (Па)

2.15 Нахождение давления на выходе из напорной магистрали

Р=Ркс=рдвРн=18*74 160=1 334 880 (Па)

2.16 Определение базовой форсунки

В качестве базовой выбираем форсунку под номером 29, так как давление до нее от общего сечения системы изменилось на большую величину.

2.17 Распределение статического давления в напорной магистрали

Давление перед отверстием базовой форсунки определяется по формуле:

2) Колено 28

3) Трубопровод l27

4) Тройник 25

5) Трубопровод l24

6) Тройник 22

7) Трубопровод l21

8) Тройник 20

+41 013,28=5 072 786,14

9) Трубопровод l19

10) Колено 18А

11) Фильтр 18

а)внезапное сужение

б)металлическая сетка

в)внезапное расширение

= (Па)

12) Трубопровод l17



=5 386 276,36

13) Отвод 16

14) Трубопровод l15

+30 396,78 -13 249,88 +329 741,33 =5 743 732,6

2.18 Расчет струйной форсунки

Вычисляем давление перед форсункой:

(Па)

,

Рассчитываем отрывное истечение из отверстия в тонкой стенке при несовершенном сжатии.

Определяем скорость истечения идеальной (невязкой) жидкости по формуле

(м/с), где

Рассчитываем по формуле расхода диаметр отверстия перед форсункой для идеальной (невязкой) жидкости

Вычисляем отношение площадей

Вычисляем число Рейнольдса по теоретической скорости для потока в отверстии форсунки

По величине числа Рейнольдса определяем значение коэффициента сужения струи е (приложение):

По формуле еn =е+0,37n2 вычисляем коэффициент сужения струи еn, для истечения из отверстия в тонкой стенке при несовершенном сжатии.

еn =е+0,37n2 =0,732+0,37*0,000292=0,732

Находим реальную скорость истечения жидкости из отверстия форсунки по формуле:

,

предварительно определив коэффициент Кориолиса Ь1, в соответствии с числом Рейнольдса

Reф=сUфdн/µ=794,5*1,63*5,6*10-3/(0,956*10-3)=7585,98

Reф>4000 => течение турбулентное. При турбулентном течении профиль скорости близок к равномерному, в связи с чем принимают Ь1=1.

По известному расходу топлива через форсунку определяем сначала площадь поперечного сечения отверстия форсунки, а затем его диаметр:

(кг/с)

Gф=сU0(еn,s0)

s0= Gф/( сU0еn)=0,032/(794,5*93,598*0,732)=59*10-6 (м2)

2.19 Вычисление перепада давления на насосе

Список использованной литературы

1) Александров Ю.Б., Кузьмин В. А., Панченко В. И. Расчет гидравлических систем: Методическое указание к курсовой работе по механике жидкости и газа/ Казань, 2008. 48 с.

2) Чефанов В. М. Расчет гидравлических систем: Учебное пособие к курсовой работе (расчетно-графической работе) по гидравлике для студентов заочной формы обучения/ Казань: Изд-во Казан. гос. техн. ун-та. 2008. 52с

3) Масленников М.М., Шальман Ю.Н. Авиационные газотурбинные двигатели // М.: Машиностроение. 1975. 576с.

4) Идельчик И. Е. справочник по гидравлическим сопротивлениям М.: Машиностроение. 1992. 672 с.

Размещено на Allbest.ru