Проект 5-3-3 (Расчет)

Посмотреть архив целиком

Расчет гидросистемы

По второму этапу курсовой работы

по курсу МЖГ


ВАРИАНТ 5-3-3






ТЕМА

Гидравлический расчет гидросистемы

деривационной гидроэлектростанции











Выполнил студент группы Э5-51


Подпись, дата сдачи на проверку


Допустил к защите Кузнецов В.С.




Подпись, дата допуска к защите







Описание объекта расчета

Объектом расчета является гидросистема деривационной гидроэлектростанции, схема которой представлена на рис. 1. В деривационной ГЭС напор создаётся за счет естественного понижения местности от напорного бассейна (отметка - A) до отводящего канала (отметка - B). Основным элементом ГЭС является гидротурбина, вал которой соединен с генератором, вырабатывающим электроэнергию. Гидротурбина представляет собой расположенное в корпусе лопастное колесо, которое преобразует механическую энергию, несомую протекающим потоком воды (расход воды – Q), в механическую энергию вращающегося вала турбины. Вода подводится по напорному водоводу длиной – L, диаметром D, эквивалентная шероховатость стенок водовода - 1. Отработавшая вода по отсасывающей трубе поступает из турбины в отводящий канал.

Для регулирования частоты вращения n турбины на водоводе установлен дисковый затвор (отметка уровня расположения цапфы затвора -C, угол наклона канала водовода в месте установки затвора - α, диаметр цапфы затвора - dз, коэффициент трения скольжения в цапфах – f).

Смазка и охлаждение подшипника турбины осуществляются самосмазом (см. рис. 2а), представляющим собой закрепленный на вале турбины барабан (радиус - R0, высота - b) c отверстием в крышке. Часть W объема барабана заполнена смазочным маслом (плотность - ρ, кинематический коэффициент вязкости или просто кинематическая вязкость - ν). При вращении турбины масло в барабане вращается с той же частотой, что и барабан. Для его подачи к подшипнику (на высоту h) служит труба (длина трубы - l, диаметр трубы - d, эквивалентная шероховатость стенок трубы - 2 ), приемное отверстие которой расположено внутри слоя смазочного масла на радиусе R1 перпендикулярно линейной скорости V0 на этом радиусе вращения (рис. 2б). Расход смазочного масла, необходимый для полноценной работы подшипника скольжения – q. Отработавшая смазка сливается обратно в барабан самотеком.



Задание

Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при следующих данных:

отметка уровня воды в бассейне A – 300 м;

длина канала турбинного водовода L – 3000 м;

диаметр канала турбинного водовода D – 1,5 м;

эквивалентная шероховатость стенок турбинного водовода Δ1 - 2 мм;

отметка уровня расположения цапфы затвора C – 50 м;

угол наклона канала водовода в месте установки затвора α – 15о;

диаметр цапфы затвора dз – 0,22 м;

коэффициент трения скольжения в цапфах f – 0,2;

отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;

радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;

высота барабана самосмаза b – 0,15м;

плотность смазочного масла ρм – 800 кг/м3 ;

кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного масла ν – 0,36 Ст;

объем смазочного масла, заливаемого в барабан самосмаза

W – 0,09 м3;

высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 4,0 м;

длина трубки самосмаза l – 5 м;

диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;

эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 0,1 мм;

частота вращения турбинного колеса n –140 об/мин.

плотность воды в = 103 кг/м3;

кинематический коэффициент вязкости воды =10-2 Ст.




Этап второй


  1. Пренебрегая влиянием силы тяжести на распределение давления в барабане самосмаза, определить, на каком радиусе R1 следует разместить приемное отверстие трубки самосмаза, чтобы при заданной частоте вращения турбинного колеса подача смазки равнялась 0,16л/с.

  2. Постройте график зависимости потерь напора в водоводе в функции от протекающего расхода (затвор в турбинном водоводе считать полностью открытым и его коэффициент сопротивления принять равным ζз = 4).


Решение

1. Запишем уравнение Бернулли для системы самосмаза. За первое сечение возьмем нижний край трубки, за второе верхний , где , (из первой части проекта для случая, когда отсутствует поле силы тяжести);

- скорость масла при входе в трубку самосмаза;

для жидкости текущей в трубке - ламинарный режим, следовательно ;

- скорость жидкости в трубке самосмаза;

, для ламинарного течения жидкости ; потерями жидкости на вход из барабана в трубку самосмаза пренебрежем из-за малости расхода и большой длины трубки.

В итоге получаем , или если упростить и подставить значение формулу числа Рейнольдса .

Найдем:

- из первой части проекта.

2. Запишем, чему будут равны потери напора на трубопроводе по его длине без учета потерь на входе и выходе, т.к. они на много меньше потерь трение. .

Выразим зависимость числа Рейнольдса от расхода : .

Для ламинарного режима течения жидкости для круглого сечения . .

Зона турбулентности начинается при .

Найдем расход, при котором наступает зона автомодельности (): .

Поскольку при турбулентном режиме зависит от числа Рейнольдса, который в свою очередь зависит от расхода, то для упрощения расчетов применим универсальную формулу Альтшуля: (формула приведена в “Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб. пособие для машиностроительных вузов/ Д.А. Бутаев, З.А. Калмыкова, Л.Г. Подвидза и др.; Под ред. И.И. Куколевского, Л.Г. Подвидза. – 5-е изд., стереотипное. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. – 448с., ил.).

- для турбулентного режима.

В итоге получаем: .

.


м


л/с



7








Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.