РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

по гидравлике

(2-ое переиздание)

 

Ижевск 2007

 

Сборник задач составлен к.т.н., доцентом кафедры "Процессы и аппараты" Корляковым С. В., к.т.н., старшим преподавателем кафедры "Процессы и аппараты" Васильченко М. Ю., старшим преподавателем кафедры "Процессы и аппараты" Шмыковой Н. В.

Рецензент - Лебедев Л. Я., к. т. н., доцент кафедры "Детали машин".

Общее количество часов на выполнение работы студентами для специальностей: 311500 (МПСХП), 311300 (ФМСХ), 311900 (ТОРМ) и 311400 (ФАЭСХ) 34 часов.

 

 

Рассмотрено и утверждено на заседании кафедры ТМППЖ (протокол № 1 от 28. 08. 2007 года.)

 

Упражнение № 1

 

Центробежный насос марки … с числом оборотов n = 2900 об/мин (рабочее колесо не обточено) поднимает воду из колодца в открытый водонапорный резервуар на высоту h по трубопроводу диаметром d, длиной l. Коэффициент потерь по длине трубопровода принять l = 0,03. Местные потери составляют 10 % от потерь по длине.

Определить по рабочей характеристике (рис. 1, 2, 3, 4) расход насоса и развиваемый им напор, мощность на валу и его КПД, допустимую вакуумметрическую высоту всасывания .

При параллельной работе на общий трубопровод с теми же данными двух одинаковых насосов определить для каждого из них подаваемый расход, а также КПД, потребную мощность и допустимую вакуумметрическую высоту всасывания.

 

Варианты
Марка насоса	К20/18	К20/30
h, м
d, мм
l, м

Варианты
Марка насоса	К45/30	К45/55
h, м
d, мм
l, м

Варианты
Марка насоса	К20/18	К20/30
h, м
d, мм
l, м

 

Упражнение № 2

 

В случае работы насоса на трубопровод (тип насоса и характеристика трубопровода - из упражнения №1) с производительностью Q¢, определить:

1. Какую часть напора Н_з следует затратить на преодоление сопротивления в задвижке и мощность N_з, необходимую для этого, при сохранении числа оборотов насоса и регулировании расхода задвижкой.

2. В случае регулирования расхода изменением числа оборотов вычислить новое число оборотов из условия получения требуемой производительности насоса Q¢.

 

Варианты
Q¢, л/с	4,5	4,0	3,5	3,0	2,5	5,0	4,5	4,0	3,5	3,0

Варианты
Q¢, л/с	6,0	5,5	5,0	4,5	4,0	5,6	5,2	4,8	4,6	4,2

Варианты
Q¢, л/с	3,0	2,6	2,2	1,8	1,4	4,0	3,5	3,0	2,5	2,0

 

Примечание: Графические построения к упражнениям №1 и №2 выполнить на одном листе миллиметровой бумаги.

 

 

 

 

Рис. 1. Характеристики насоса К20/30.

 

 

 

Рис. 2. Характеристики насоса К45/30.

 

 

 

Рис. 3. Характеристики насоса К45/55.

 

Рис. 4. Характеристики насоса К20/18.

Упражнение № 3

 

 

Составить расчет водоснабжения из артскважины центральной усадьбы совхоза, используя следующие данные:

1. План поселка и водопроводной сети с указанием расположения водоисточника (артскважины), а также отметок поверхности земли в узловых и концевых точках (рисунок 5, Приложение 1).

2. Данные о количестве основных потребителей и нормах водопотребления в сутки (Приложение 2).

3. Данные для построения суточного графика водопотребления (Приложение 3).

4. Данные о величине узловых расходов в % от общего пикового расхода (Приложение 4).

5. Значение экономичных скоростей и экономичных расходов при различных диаметрах труб (Приложение 5).

6. Глубина от поверхности земли до динамического уровня воды в скважине по вариантам (Приложение 6).

 

 

Приложение 1

Геометрические высоты водонапорной башни и узловых точек

Варианты	с 1 по 10	с 11 по 20	с 21 по 30
zБ, м	106,5	226,5	120,0
z1, м	104,0	224,0	117,5
z2, м	95,0	215,0	108,5
z3, м	93,5	213,5	107,0
z4, м	85,0	205,0	98,0
z5, м	92,2	212,2	105,7
z6, м	84,5	204,0	98,0
z7, м	95,0	215,0	108,0
z8, м	97,4	217,0	111,0
z9, м	100,6	220,7	114,0
z10, м	87,0	207,0	100,5
z11, м	85,2	205,0	92,7
z12, м	88,0	208,0	104,0
z13, м	87,0	207,0	100,5
z14, м	88,0	208,0	110,7

 

 

 

Рис. 5. План поселка и водонапорной сети.

Приложение 2

Количество основных потребителей и нормы водопотребления в сутки.

 

Потребители	Норма л/сут.	Количество по вариантам
Жители
Автомашины
Тракторы
Крупный рогатый скот
Свиньи
Овцы и козы

 

Потребители	Норма л/сут.	Количество по вариантам
Жители
Автомашины
Тракторы
Крупный рогатый скот
Свиньи
Овцы и козы

 

Потребители	Норма л/сут.	Количество по вариантам
Жители
Автомашины
Тракторы
Крупный рогатый скот
Свиньи
Овцы и козы

 

 

Приложение 3

Данные для построения суточного графика водопотребления.

Часы суток	Часовое водопот-ребление в % от суточного	Часы суток	Часовое водопот-ребление в % от суточного	Часы суток	Часовое водопот-ребление в % от суточного
0-1	0,75	8-9	3,5	16-17	3,5
1-2	0,75	9-10	3,5	17-18	3,5
2-3	1,0	10-11	6,0	18-19	6,0
3-4	1,0	11-12	8,5	19-20	6,0
4-5	3,0	12-13	8,5	20-21	6,0
5-6	5,5	13-14	6,0	21-22	3,0
6-7	5,5	14-15	5,0	22-23	2,0
7-8	5,5	15-16	5,0	23-24	1,0

 

Приложение 4

Данные о величине узловых расходов по отношению к общему пиковому расходу.

№ № узлов
Узловые расходы в % от общего пикового расхода	6,5	7,6	9,0	5,5	11,3	6,5	9,7

 

№ № узлов
Узловые расходы в % от общего пикового расхода	8,5	1,9	3,2	3,6	14,5	6,2	6,0

 

Приложение 5

 

Значения экономичных скоростей и экономичных расходов при различных диаметрах труб.

 

Диаметр труб, мм
Экономичная скорость, м/с	0,4-0,5	05,-0,6	0,65-0,7	0,7-0,75	0,8-0,9
Экономичный расход, л/с	0,8-1,0	2,2-2,6	5,1-5,5	8,5-9,2	14,1-15,9

 

 

Приложение 6

 

Глубина h_д от поверхности земли до динамического уровня воды в скважине

 

Варианты
hд, м

Варианты
hд, м

Варианты
hд, м

 

Порядок расчета

 

1. Определить потребный объем воды в сутки для всего поселка. Расчет свести в таблицу 1.

Таблица 1

Потребители	Количество потребителей	Норма, л/сутки	Суточный объем, л
Жители
Автомашины
Тракторы
Крупный рогатый скот
Свиньи
Овцы и козы
Всего:

 

2. Построить суточный график водопотребления и определить пиковый расход в л/с.

3. Определить узловые расходы, сведя расчет в таблицу 2.

Таблица 2

№ № узлов

Узловые расходы в % от пикового

Узловые расходы в л/с.

 

4. Вычислить расходы в ветвях и подобрать диаметры труб, пользуясь таблицей экономичных скоростей и расходов.

Учесть, что минимально допустимый диаметр внешней водопроводной сети равен 50 мм. Вычислить гидравлические потери в трубах подобранного диаметра.

Местные потери принять равными 10% от потерь по длине.

Расчет свести в таблицу 3.

Таблица 3

№№ ветвей	Длина, м	Расход, л/с	d, мм	hl, м	h=1,1 hl, м
0-1
1-2
…
12-14

 

5. Определить диктующую точку по максимальной сумме z_i + h_Б-i, где z_i - отметка поверхности земли у возможной диктующей точки; h_Б-i - суммарные потери напора на участке от водонапорной башни до возможной диктующей точки.

6. Построить напорную линию вдоль основной магистрали и определить (уточнить) диаметры ответвлений, используя наличный напор.

7. Определить высоту водонапорной башни по формуле:

 

Н_Б=(z_д.т. - z_Б) + h_Б-д.т. + h_св,

 

где h_cв - свободный напор (принять равным 10 м).

8. Определить расчетный расход насосной станции в м³/час, полагая ее работу равномерной в течение 16 часов, с 5 до 21 часа.

Вычислить потребный объем водонапорного бака, используя построенный график суточного водопотребления.

9. Определить напор насосной станции, учитывая глубину h_д динамического уровня в артскважине (Приложение 6) и высоту водонапорной башни Н_Б. Высоту бака принять 2 м. При расчете потерь напора длину стальной водоподъемной трубы считать равной L = h_д + Н_Б + 15 м. Диаметр трубы определить в зависимости от диаметра скважины по следующей таблице:

 

Расход насоса, м3/час	10-13,5	14-17
Диаметр водоподъемной трубы, мм

 

Подсчитать потери в трубе. Местные потери принять равными 10% потерь по длине.

10. Подобрать погружной артезианский насос по каталогу.

Представить следующий графический материал (на одном листе миллиметровки или ватмана):

1. Суточный график водопотребления.

2. План водонапорной сети в масштабе 1:10000 с указанием высотных отметок, а также следующих данных по каждой ветви: а) длины в км; б) диаметра в мм; в) расхода в часы пик в л/с; г) потери напора в м.

3. Сокращенный схематический профиль по артскважине, водонапорной башне и основной магистрали с показанием напорной линии. Принять горизонтальный масштаб 1:10000, вертикальный 1:100. Артскважину показать с разрывом. Глубину промерзания грунта принять равной 2,5 м.