Гидравлический расчет гидросистемы деривационной гидроэлектростанции
- Добавлен: 26.04.2026
- Размер: 1 MB
- Закачек: 0
Подписаться на ежедневные обновления каталога:
Описание
Гидравлический расчет гидросистемы деривационной гидроэлектростанции
Состав проекта
|
Чертеж.dwg
|
Расчет3.doc.xmcd
|
|
7.31.mdi
|
|
Чертеж.dwl
|
|
4.8.xmcd
|
|
Mathcad - 9.41.mdi
|
ЗАДАНИЕ 5-3-1.doc
|
|
Титул.mdi
|
|
расчет.xmcd
|
|
Расчет (2).xmcd
|
|
Задачи.doc
|
|
Чертеж.dwl2
|
|
Реферат.doc
|
|
Этап1 г.mdi
|
|
Проект.mdi
|
|
Реферат (2).doc
|
|
4.8 g.mdi
|
|
10.22 g.mdi
|
|
9.41.xmcd
|
|
Расчет (4).xmcd
|
Расчет (3).mcd
|
|
Чертеж.bak
|
|
Требования к выполнению КР.doc
|
|
plot.log
|
|
plot (2).log
|
|
Расчет.mcd
|
|
9.41 g.mdi
|
|
10.22.xmcd
|
|
Этап2.mdi
|
|
Расчет (3).xmcd
|
|
Расчет (3).doc
|
|
Этап3.mdi
|
|
Расчет (2).doc
|
|
7.30.mdi
|
|
Расчет.doc
|
|
Mathcad - 4.8.mdi
|
Расчет.rtf
|
|
Задачи (2).doc
|
|
plot (3).log
|
|
7.30.xmcd
|
|
plot (4).log
|
|
Этап1.mdi
|
|
Этап2 г.mdi
|
|
Итоговый отчет.doc
|
Чертеж.frw
|
|
ЗАДАНИЕ 5-3-3.doc
|
|
Mathcad - 2.13.mdi
|
|
Mathcad - 10.22.mdi
|
|
Расчет (2).mcd
|
|
Mathcad - 7.30.mdi
|
Материал представляет собой zip архив с файлами, которые открываются в программах:
- AutoCAD или DWG TrueView
- Microsoft Word
- MathCAD
- Компас или КОМПАС-3D Viewer
Дополнительная информация
Контент чертежей
Чертеж.dwg
Механика жидкостей и газов
Гидравлический расчет гидросистемы nдеривационной гидроэлектростанции
Консультировал: Шабловский А.С.
ЗАДАНИЕ 5-3-1.doc
деривационной гидроэлектростанции
Описание объекта расчета
Объектом расчета в данной работе 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 -
Отработавшая вода по отсасывающей трубе поступает из турбины в
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 вязкость - ). 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.
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при
отметка уровня воды в бассейне A – 400 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 15 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 – 022 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 02;
отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 24 м;
высота барабана самосмаза b – 025м;
плотность смазочного масла ρ – 800 кгм3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного
объем смазочного масла заливаемого в барабан самосмаза
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения
трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 40 м;
длина трубки самосмаза
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 01 мм;
частота вращения турбинного колеса n – 300 обмин.
плотность воды ( = 103 кгм3;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая
вязкость) воды ( = 10-2 Ст.
Гидростатические расчеты.
Срок выполнения: 7 неделя.
Вычислите силу давления воды на дисковый затвор перекрывающий
сечение турбинного водовода. Считать что за затвором вода
отсутствует и давление воздуха равно атмосферному.
Какой внешний момент силы нужно приложить к затвору чтобы
удержать его в закрытом положении?
Какая сила действует на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с
заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести и при его
Дополнительное задание:
Для углубления знаний теоретических аспектов механики
жидкости и газа по разделу «Гидростатика» написать краткий реферат на тему:
«Закон распределения давления в жидкости находящейся в поле сил тяжести и
движущейся вместе с сосудом в который она налита прямолинейно с
постоянным ускорением или вращающейся вместе с этим сосудом с постоянной
Для освоения методики расчета элементов гидроприводов
основанной на применении законов гидростатики решить задачи из “
Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И.
Куколевского и Л. Г. Подвидза: II - 13; III - 3; IV - 8; IV – 18.
Расчет кинематических и динамических параметров
Срок выполнения: 13 неделя.
На каком радиусе R1 следует разместить приемное отверстие трубки
самосмаза чтобы при заданной частоте вращения турбинного колеса
подача смазки q равнялась 015лс.
Постройте график зависимости напора который поток передает турбинному
колесу в функции от протекающего расхода (потерями напора в
отсасывающей трубе пренебречь; затвор в турбинном водоводе считать
полностью открытым и его коэффициент сопротивления принять равным =
жидкости и газа по рассматриваемым в курсовой работе разделам
«Гидродинамики» написать краткий реферат на тему: «Отличительные
особенности ламинарного и турбулентного режимов течения жидкости. Критерий
перехода ламинарного режима течения в турбулентный в трубах с круглым
поперечным сечением».
основанной на применении законов гидродинамики решить задачи из “
Куколевского и Л. Г. Подвидза: VII – 30; IX - 41; X – 22.
Расчет параметров работы гидромашины в системе.
Срок выполнения: 15 неделя.
Определите расход потока в водоводе при котором мощность турбины
Рекомендация: воспользоваться сведениями приведенными во вводной
части к XIV главе “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под
редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза.
Задачи.doc
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Допустил к защите Кузнецов В.С.
По трубопроводу диаметром [pic] в котором установлена труба Вентури с
горловиной диаметром [pic] вода сливается под постоянный уровень
расположенный ниже оси расходомера на [pic]. Коэффициент потерь в диффузоре
расходомера [pic] и коэффициент сопротивления угольника [pic].
Какой наибольший расход [pic] воды можно пропускать по трубопроводу при
полностью открытом вентиле ([pic]) чтобы вакуумметрическая высота в
горловине расходометра не превышала [pic]?
Каким должен быть коэффициент сопротивления [pic] вентиля чтобы при
найденном выше расходе абсолютное давление в горловине расходомера
равнялось атмосферному?
Потерями на трение по длине пренебречь.
Запишем уравнение Бернулли для первого и второго сечений: [pic].
Предположим что течение жидкости турбулентное т.е. [pic]. Высоту будем
отсчитывать от поверхности жидкости (сечение 2-2). Так как вода сливается
под постоянный уровень то [pic]. В сечении 1-1 вакуумметрическая высота
равна [pic] т.е. [pic]. Поскольку сечение 2-2 совпадает с поверхностью
Распишем потери на трубопроводе [pic]:
[pic]- потери в диффузоре где [pic]- скорости при входе и на выходе из
диффузора соответственно.
[pic]- потери на выходе ([pic]).
С учетом выше указанного: [pic].
Запишем соотношение постоянства расхода: [pic] [pic] или в итоге получаем
[pic]. С учетом этого уравнение Бернулли перепишется в следующем виде:
[pic]. Найдем [pic]: [pic].
Убедимся в том что данное течение жидкости на самом деле турбулентное:
[pic] [pic]- вязкость воды.
Выразим коэффициент потер на вентиле из уравнения при условии что [pic]
(давление в горловине равно атмосферному): [pic]
Вода подается в открытый верхний бак по вертикальной трубе ([p [p
[pic]) за счет избыточного давления [pic] в нижнем замкнутом баке.
Определить давление [pic] при котором расход [pic].
Коэффициент сопротивления полностью открытого вентиля [pic]. Коэффициент
сопротивления трения определить по заданной шероховатости трубы [pic].
Построить график напоров по высоте трубы.
Определим режим течения жидкости: [pic].
Запишем уравнение Бернулли для первого и второго сечений: [pic]. Поскольку
[pic] что течение жидкости турбулентное. Высоту будем отсчитывать от
сечения 1-1. Так как сечения 1-1 и 2-2 совпадают с поверхностями жидкости
то [pic]. Распишем потери на трубопроводе [pic]:
[pic]- потери на входе в трубу ([pic]) где [pic]- скорость жидкости в
[pic]- потери по длине трубы. [pic]- коэффициент сопротивления трения
зависящий от числа Рейнольдса диаметра трубы и шероховатости. В нашем
случае [pic] ([pic] [pic]).
В итоге уравнение Бернулли примет вид: [pic].
Выразим давление: [pic]. [pic].
Баки [pic] [pic] [pic] соединены трубопроводами имеющими размеры [pic]
[pic] и [pic] [pic]. Напор [pic].
При каком избыточном давлении [pic] на поверхности воды в баке [pic] в
бак [pic] будет поступать расход [pic]?
Как нужно изменить давление [pic] чтобы вода не поступала в бак
Коэффициенты сопротивления трения во всех трубопроводах принять равным
[pic] коэффициент сопротивления задвижки [pic].
Запишем систему уравнений:
Потерями на вход и выход потока жидкости пренебрежем из-за их малости по
сравнению с потерями в трубопроводе.
(1)- уравнение Бернулли для сечений 1-1 и 0-0. [pic]- высота столба
жидкости в воображаемом манометре (за начало отсчета высоты возьмем
плоскость 3-3); (2)- уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 2-2.
(3)- уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 3-3. [pic]- приведенная длина 3
(4)- уравнение баланса расходов в узлах.
Из уравнений (1) и (2) получаем: [pic] (5).
Из уравнений (2) и (3): [pic].
Выразим [pic] с учетом того что [pic]: [pic]
Из уравнения (4) находим что [pic].
Подставим [pic] в уравнение (5): [pic].
Чтобы вода не поступала в бак [pic] необходимо чтобы [pic] равнялось
[pic]. Перепишем систему уравнений с учетом этого.
В итоге получаем [pic] [pic].
Реферат.doc
течения жидкости. Критерий перехода ламинарного режима течения в
турбулентный в трубах с круглым поперечным сечением.».
По второму этапу курсовой работы
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции.
Допустил к защите Кузнецов В.С.
Реферат (2).doc
тяжести и движущейся вместе с сосудом в который она налита прямолинейно с
постоянным ускорением или вращающейся вместе с этим сосудом с постоянной
По первому этапу курсовой работы
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции.
Допустил к защите Кузнецов В.С.
Требования к выполнению КР.doc
по курсу «Механика жидкости и газа»
студентами кафедр Э1Э2 Э4 Э5 Э10
Целью курсовой работы является получение студентом навыков применения
теоретических положений дисциплины излагаемых на лекциях семинарах и
знаний приобретаемых при выполнении лабораторных работ к решению
типовых инженерных задач. Достижение цели предполагается через
написание студентом рефератов по основным положениям теоретических
основ дисциплины решением задач из задачника иллюстрирующих связь
теоретических положений с практическими аспектами дисциплины и в
конечном итоге выполнение гидравлического расчета одной из
гидросистем встречающихся в инженерной практике.
Курсовая работа включает три этапа (для студентов кафедры Э10 – два
первых этапа из ниже перечисленных):
- первый этап посвящен задачам гидростатики и включает три раздела
(собственно гидростатический расчет одного из элементов конструкции
гидросистем встречающихся в инженерной практике и в виде дополнительного
задания реферат по одному из теоретических аспектов гидростатики и
решение ряда задач из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике”
под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза);
- второй этап посвящен задачам гидродинамики и включает три раздела
(собственно гидродинамический расчет одной из гидросистем встречающихся
в инженерной практике и в виде дополнительного задания реферат по одному
из теоретических аспектов гидродинамики и решение ряда задач из “ Сборника
задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и
- третий этап посвящен расчету параметров работы насоса на
Порядок выполнения курсовой работы.
Курсовая работа (КР) в соответствии с учебным планом является
самостоятельной работой студента.
КР выполняется поэтапно в сроки оговоренные в тексте задания на
Рекомендуется сначала выполнить разделы предусмотренные
дополнительным заданием по этапу.
В ходе выполнения каждого этапа все возникающие у студента вопросы
разрешаются в индивидуальных консультациях с преподавателем выдавшем
Отчет по этапу выполненный студентом в соответствии с ниже
изложенными требованиями сдается преподавателю на проверку. Целью проверки
является оценка правильности расчетов и полнота ответов на поставленные в
задании вопросы. В случае положительной оценки отчет по этапу допускается
преподавателем к защите и возвращается студенту для формирования итогового
отчета и подготовке к его защите в соответствии с ниже оговоренными
требованиями. В случае отрицательной оценки отчет возвращается студенту для
устранения замечаний и затем повторной сдачи преподавателю на проверку.
Требования к оформлению отчетов по курсовой работе.
1. Требования к оформлению отчета по этапу.
Результаты выполнения заданий предусмотренных на каждом этапе КР
оформляются на белых листах бумаги формата А4.
По каждому разделу отчета по этапу:
- для реферата оформляется титульный лист в соответствии с приложением 2
текст реферата выполняется только в рукописном варианте;
- для дополнительных заданий оформляется титульный лист в соответствии с
приложением 3. При выполнении дополнительных заданий связанных с решением
задач из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией
И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза необходимо привести текст задачи и все
предусмотренные для неё рисунки;
- для результатов расчета гидросистемы оформляется титульный лист в
соответствии с приложением 4. Перед изложением результатов расчета должны
быть приведены описание объекта расчета схема гидросистемы исходные
данные предусмотренные заданием на курсовую работу. При этом расчетные
части заданий сопровождаются пояснительными рисунками и расчетными схемами.
В случае необходимости применения в ходе выполнения расчетов определенной
системы координат эта система координат должна быть обозначена на
пояснительном рисунке. Все необходимые рисунки и схемы предпочтительно
выполнять с помощью компьютера но можно и с помощью карандаша но
обязательно с применением чертежных инструментов. КР в которых рисунки
выполнены небрежно к защите не допускаются. Правомерность
применения всех расчетных формул и уравнений должна быть обоснована.
- при решении задач гидростатики необходимо оговаривать объект равновесие
которого рассматривается в конкретном случае и приводить рисунок расчетной
схемы его нагружения ;
- при решении задач гидродинамики на основе применения уравнения Бернулли
сечения потока для которых пишется уравнение должны быть четко обозначены
на рисунке расчетной схемы гидросистемы.
Все выполненные задания предусмотренные в данном этапе КР
оформляются в виде итогового отчета собранным из отчетов по отдельным
разделам этапа и объединенных титульным листом выполненным в соответствии
с приложением 1 и сдаются преподавателю на проверку в оговоренные заданием
сроки. Текстовую часть реферата выполнять только рукописном варианте.
Текстовую часть других разделов КР предпочтительно оформлять в компьютерном
варианте но допускается и рукопись.
Требования к оформлению итогового отчета.
Допущенные к защите отчеты по этапам КР оформляются в виде объединенного
отчета с титульным литом выполненным в соответствии с приложением 5.
Целью защиты является оценка глубины понимания теоретических основ и
методов расчета гидравлических систем и степени самостоятельности
выполнения этих расчетов. Защита КР проводится в течение двух последних
недель учебного семестра по направлениям из деканата а в зачетную неделю –
по зачетной ведомости. Защита КР проводится перед комиссией в состав
которой входит не менее двух преподавателей. В случае отрицательной оценки
повторная защита проводится по направлению из деканата и уже перед
комиссией назначаемой заведующим кафедрой Э10 в составе не менее трех
По первому (второму третьему) этапу
(или иной – в соответствии с заданием)
Гидравлический расчет гидросистемы наполнения водой из скважины
технологических емкостей
(или иная - в соответствии с заданием)
Допустил к защите (ф.и.о. преподавателя)
Расчет (3).doc
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Подпись дата сдачи на проверку
Допустил к защите Кузнецов В.С.
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 - ). 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.
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при
отметка уровня воды в бассейне A – 300 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 15 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 – 022 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 02;
отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 015м;
плотность смазочного масла ρм – 800 кгм3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного
объем смазочного масла заливаемого в барабан самосмаза
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения
трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 40 м;
длина трубки самосмаза
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 01 мм;
частота вращения турбинного колеса n –140 обмин.
плотность воды (в = 103 кгм3;
кинематический коэффициент вязкости воды ( =10-2 Ст.
Определить максимальную мощность которую можно получить в
турбинной установке предполагая КПД турбины т = 088.
Каковы будут при максимальной мощности турбинной установки расход
через турбину и КПД водовода вд.
Полезная мощность установки [pic] [pic]– потери напора в водоводе.
Пользуясь формулой для потери напора [pic] (где Lэ – эквивалентная
длина водовода при коэффициенте сопротивления затвора [pic]) исследовать на
максимум выражение для мощности N в зависимости от расхода.
Максимальная мощность установки будет зависеть от расхода в трубе:
[pic] где [pic] и [pic] [pic].
Выражение для мощности примет вид: [pic].
Чтобы найти максимум функции возьмем производную от этой функции:
Т.к. значение [pic] зависит от расхода [pic] то задачу будем решать
методом последовательных приближений.
Предположим что максимальная мощность получится при расходе для которого
число Рейнольдса будет лежать в зоне автомодельности. Тогда для [pic] в
зоне автомодельности [pic].
Определим число Рейнольдса для данного расхода жидкости: [pic]. Данное
значение числа Рейнольдса удовлетворяет зоне автомодельности.
Для определения максимального расхода [pic] достаточно одного
Максимальная мощность турбины [pic].
Расход [pic]и КПД водовода [pic] при максимальной мощности турбины.
Расчет (2).doc
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Подпись дата сдачи на проверку
Допустил к защите Кузнецов В.С.
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 - ). 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.
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при
отметка уровня воды в бассейне A – 300 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 15 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 – 022 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 02;
отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 015м;
плотность смазочного масла ρм – 800 кгм3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного
объем смазочного масла заливаемого в барабан самосмаза
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения
трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 40 м;
длина трубки самосмаза
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 01 мм;
частота вращения турбинного колеса n –140 обмин.
плотность воды (в = 103 кгм3;
кинематический коэффициент вязкости воды ( =10-2 Ст.
Вычислите силу давления воды на дисковый затвор перекрывающий
сечение турбинного водовода. Считать что за затвором вода
отсутствует и давление воздуха равно атмосферному.
Какой внешний момент силы нужно приложить к затвору чтобы
удержать его в закрытом положении?
Какая сила действует на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с
заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести и при его
На центр затвора будет действовать давление [pic]. Тогда сила
давления будет равна [pic].
Находим центр давления: [pic]- расстояние от центра тяжести С площади
стенки до линии пересечения плоскости стенки с пьезометрической плоскостью;
[pic]- смещение центра давления относительно центра тяжести вдоль плоскости
затвора где [pic]- момент инерции площади круглой стенки.
Момент силы давления равен [pic].
Момент сил трения равен [pic].
Поскольку момент трения больше момента сил давления то крышка будет
удерживаться в закрытом положении без действия внешнего момента.
а) при существовании поля силы тяжести.
При вращении пьезометрическая поверхность масла примет параболическую
форму. Турбина вращается с частотой [pic] что соответствует [pic].
Определим на каком расстоянии от центра (R) на высоте b будет
находиться масло: [pic] тогда [pic] и [pic].
Определим закон распределения избыточного в жидкости: [p при [pic]
и [pic] [pic] т.к. эта точка принадлежит пьезометрической поверхности в
итоге получаем [pic] и если подставить в уравнение [pic].
Давление на верхнюю крышку найдем как интеграл от R0 до R от
избыточного давления умноженного на площадь элементарной площадки: [pic]
б) при отсутствии поля силы тяжести.
В этом случае пьезометрическая поверхность выродится в цилиндрическую.
Найдем R2: [pic] следовательно [pic].
Избыточное давление примет вид: [pic].
Давление на крышку найдем таким же способом как и в предыдущем
Сила давления воды на дисковый затвор [pic].
Для удержания затвора внешний момент не нужен.
Сила действующая на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с
заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести[pic] а при его
существовании [pic].
Расчет.doc
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Подпись дата сдачи на проверку
Допустил к защите Кузнецов В.С.
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 - ). 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.
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при
отметка уровня воды в бассейне A – 300 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 15 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 – 022 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 02;
отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 015м;
плотность смазочного масла ρм – 800 кгм3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного
объем смазочного масла заливаемого в барабан самосмаза
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения
трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 40 м;
длина трубки самосмаза
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 01 мм;
частота вращения турбинного колеса n –140 обмин.
плотность воды (в = 103 кгм3;
кинематический коэффициент вязкости воды ( =10-2 Ст.
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 [pic] равнялась 016лс.
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 з = 4).
Запишем уравнение Бернулли для системы самосмаза. За первое сечение
возьмем нижний край трубки за второе верхний [pic] где [pic] [pic] (из
первой части проекта для случая когда отсутствует поле силы тяжести);
для жидкости текущей в трубке [p
[p потерями жидкости на вход из
барабана в трубку самосмаза пренебрежем из-за малости расхода и большой
В итоге получаем [pic] или если упростить и подставить значение
формулу числа Рейнольдса [pic].
[pic]- из первой части проекта.
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
Выразим зависимость числа Рейнольдса от расхода [pic]: [pic].
Для ламинарного режима течения жидкости для круглого сечения [pic]. [pic].
Зона турбулентности начинается при [pic].
Найдем расход при котором наступает зона автомодельности ([pic]): [pic].
Поскольку [pic] при турбулентном режиме зависит от числа Рейнольдса
который в свою очередь зависит от расхода то для упрощения расчетов
применим универсальную формулу Альтшуля: [pic] (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.).
[pic]- для турбулентного режима.
В итоге получаем: [pic].
Задачи (2).doc
Гидравлический расчет гидросистемы
деривационной гидроэлектростанции
Допустил к защите Кузнецов В.С.
Заглушка А прижата к торцу горизонтального цилиндрического резервуара
диаметром D= 12 м при помощи домкрата В установленного в её центре.
Резервуар наполовину заполнен водой.
Определить наименьшую силу [pic] нажатия домкрата необходимую для
Найти положение домкрата [pic] при котором необходимая сила нажатия
будет минимальной а также значение этой силы [pic].
При каком вакууме [pic] над водой в резервуаре заглушка могла
удержаться без домкрата?
Определим силу действующую на стенку со стороны жидкости: [pic] для
полукруга [pic] а [pic] следовательно [pic].
Найдем положение центра давления: [pic].
[pic] подставляя значения получаем [pic].
Запишем уравнение моментов относительно высшей точки заглушки: [pic]
от сюда получаем [pic].
Чтобы сила нажатия домкрата была наименьшей необходимо чтобы центр
давления со стороны жидкости совпадал с центром давления домкрата т.е.
[pic]. И наименьшая сила будет равна [pic].
Чтобы заглушка могла удерживаться без домкрата необходимо чтоб
давление в центре тяжести смоченной поверхности (полукруга) было равно
Показание манометра присоединенного к днищу бака [pic]
Найти давление [pic] воздуха находящегося над водой если [pic]
Определить растягивающее [pic] и срезающее [pic] усилия болтов
крепящихся к вертикальной стенке бака коническую крышку с размерами [pic]и
[p массой крышки пренебречь.
Найти зависимость этих сил от давления [pic]
Давления воздуха находящегося над поверхностью воды определяем из
соотношения [pic](газ разряжен).
Найдем на каком расстоянии от поверхности жидкости находится
пьезометрическая поверхность: [pic].
Растягивающая составляющая сил давления равна [pic](крышка прижимается
Срезающая составляющая сил давления равна весу жидкости в конусе
Срезающая составляющая не зависит от давления на манометре [pic]
зависит только растягивающая: [pic].
Призматический сосуд длиной [pic] и шириной [pic] перемещающийся
горизонтально с постоянным ускорением [pic] разделен плоской перегородкой
на два отсека заполняемых водой до высот [pic] и [pic].
Определить суммарную силу [pic] давления воды на перегородку.
Найти ускорение [pic] при котором эта сила станет равной нулю.
Рассмотрим изменение высоты жидкости у перегородки. Под действием
ускорения в широкой части жидкость у стенки поднимется ([pic]) а в узкой
А теперь по формуле [pic] определим силы действующие на стенку:[pic]
Результирующая сила равна [pic].
Чтобы сила стала равна 0 необходимо чтобы [pic] или если сократить
то [pic] [pic] откуда [pic].
Определить силу давления на коническую боковую поверхность [pic] и
плоское дно [pic] сосуда целиком заполненное водой и вращающегося с
угловой скоростью [pic] если известно что в верхней точке [pic] сосуда
вакуумметрическая высота равна [pic].
Размеры сосуда: [pic].
Найдем закон распределения избыточного давления в жидкости: [pic].
Воспользуемся граничным условием которое при выборе координат в центре
крышки имеет вид: [pic] если [pic]. Подставив эти условия в уравнение
получаем: [pic] откуда [pic]. Закон распределения избыточного давления
Найдем силу давления на крышку АС. Разбивая поверхность крышки на
элементарные кольцевые площадки и используя формулу для избыточного
давления на крышке ([pic]) получаем : [pic]
Силу давления на боковую коническую поверхность ABC найдем вычисляя
вес тела давления (объем тела [pic] давления заштрихован на рис. 2). [pic]
Найдем недостающие компоненты ([pic]).
Параболойд задается уравнением [pic] а проекция конической стенки [pic].
Решив уравнение [pic] находим что [pic] [pic] а [pic].
Подставляем значения в формулы для объемов: [p
Итоговый отчет.doc
деривационной гидроэлектростанции
Подпись дата сдачи на проверку
Допустил к защите Кузнецов В.С.
Чертеж.frw
ЗАДАНИЕ 5-3-3.doc
деривационной гидроэлектростанции
Описание объекта расчета
Объектом расчета в данной работе 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 -
Отработавшая вода по отсасывающей трубе поступает из турбины в
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 вязкость - ). 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.
Выполните гидравлический расчет гидросистемы и её элементов при
отметка уровня воды в бассейне A – 300 м;
длина канала турбинного водовода L – 3000 м;
диаметр канала турбинного водовода D – 15 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 – 022 м;
коэффициент трения скольжения в цапфах f – 02;
отметка уровня воды в отводящем канале B – 15 м;
радиус барабана самосмаза R0 - 1 м;
высота барабана самосмаза b – 015м;
плотность смазочного масла ρ – 800 кгм3 ;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость) смазочного
объем смазочного масла заливаемого в барабан самосмаза
высота подачи смазочного масла (высота расположения выходного сечения
трубки самосмаза по отношению к входному сечению) h – 40 м;
длина трубки самосмаза
диаметр трубки самосмаза d – 15 мм;
эквивалентная шероховатость стенок трубки самосмаза Δ2 – 01 мм;
частота вращения турбинного колеса n –140 обмин.
плотность воды ( = 103 кгм3;
кинематический коэффициент вязкости (кинематическая
вязкость) воды ( = 10-2 Ст.
Гидростатические расчеты.
Срок выполнения: 7 неделя.
Вычислите силу давления воды на дисковый затвор перекрывающий
сечение турбинного водовода. Считать что за затвором вода
отсутствует и давление воздуха равно атмосферному.
Какой внешний момент силы нужно приложить к затвору чтобы
удержать его в закрытом положении?
Какая сила действует на верхнюю крышку самосмаза при его вращении с
заданной частотой при отсутствии поля сил тяжести и при его
Дополнительное задание:
Для углубления знаний теоретических аспектов механики
жидкости и газа по разделу «Гидростатика» написать краткий реферат на тему:
«Закон распределения давления в жидкости находящейся в поле сил тяжести и
движущейся вместе с сосудом в который она налита прямолинейно с
постоянным ускорением или вращающейся вместе с этим сосудом с постоянной
Для освоения методики расчета элементов гидроприводов
основанной на применении законов гидростатики решить задачи из “
Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И.
Куколевского и Л. Г. Подвидза: II - 13; III - 3; IV - 2; IV – 23.
Расчет кинематических и динамических параметров
Срок выполнения: 13 неделя.
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 q равнялась 016лс.
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 з = 4).
жидкости и газа по рассматриваемым в курсовой работе разделам
«Гидродинамики» написать краткий реферат на тему: «Отличительные
особенности ламинарного и турбулентного режимов течения жидкости. Критерий
перехода ламинарного режима течения в турбулентный в трубах с круглым
поперечным сечением».
основанной на применении законов гидродинамики решить задачи из “
Куколевского и Л. Г. Подвидза: VII –11; IX - 9; X – 24.
Расчет параметров работы гидромашины в системе.
Срок выполнения: 15 неделя.
Максимальную мощность которую можно получить в турбинной
установке. предполагая КПД турбины т = 088;
Каковы будут при максимальной мощности турбинной установки расход
через турбину и КПД водоводавд.
Указание: Полезная мощность установки
Hп – потери напора в водоводе.
Пользуясь формулой для потери напора
hп = 00827λLэ Q2 D2 (где Lэ – эквивалентная длина водовода
при коэффициенте сопротивления затвора з = 4)
исследовать на максимум выражение для мощности N в зависимости от расхода.
Рекомендация: воспользоваться сведениями приведенными во вводной
части к XIV главе “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под
редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза.
Рекомендуемые чертежи
Свободное скачивание на сегодня
Обновление через: 14 часов 51 минуту
