Методическое пособие 420

По результатам вычислений в таблицу 6.1 построить внешнюю и приведенную характеристики, типовая форма которых приведена на рисунке 6.2,а и 6.2,б.

Для построения универсальной характеристики (рисунок 6.2,г) снять ряд внешних

характеристик при различных значениях частоты вращения насосного колеса н.

Основные контрольные вопросы

1)Что такое гидродинамическая передача и принцип работы?

2)Назначение гидродинамических передач?

3)Устройство и принцип действия ГМ.

4)Характеристики ГМ и способы их получения.

5)Основные параметры, характеризующие работу ГМ.

6)В чем различие между гидромуфтой и гидротрансформатором?

7)Как определить мощность на насосном и турбинном лопастных колесах?

8)Что такое КПД, передаточное отношение, скольжение и какая между ними связь?

9)Что такое универсальная и приведенная характеристики и как они изображаются?

10)Что такое коэффициент момента и как его определить?

11)Какие гидромуфты называются регулируемыми?

41

Лабораторная работа № 7 Экспериментальное изучение прямого гидравлического удара

в напорном трубопроводе

Цель работы. Определить опытным путем величину повышения давления роп при прямом гидравлическом ударе в напорном трубопроводе, сравнить ее с величиной р, вычисленной по формуле Н. Е. Жуковского (см. формулу 7.1), и подсчитать относительное отклонение.

Краткие теоретические сведения.

Гидравлическим ударом называется изменение (повышение или понижение) давления в напорном трубопроводе при резком изменении скорости движения жидкости (например, в результате резкого закрытия или открытия задвижки, рисунок 7.1). В первом случае гидроудар называют положительным, во втором - отрицательным. Особо опасен положительный гидроудар. При положительном гидроударе несжимаемую жидкость следует рассматривать как сжимаемую. Гидравлический удар способен вызывать разрушение трубопроводов или повреждению другого оборудования, такого как теплообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением.

Рисунок 7.1 – Гидравлический удар

При быстром закрытии затвора сначала остановится не вся масса жидкости, заключенная в трубопроводе, а лишь часть ее, находящаяся непосредственно перед затвором.

Это происходит благодаря инерции и упругим свойствам жидкости и материала трубы (остановившаяся масса жидкости несколько сжимается, труба расширяется, а давление в жидкости резко возрастает). Затем повышение давления весьма быстро распространяется по трубопроводу от затвора к резервуару. Скорость распространения повышенного давления называют скоростью распространения ударной волны С. После того как во всем трубо-

проводе давление повысится, жидкость начнет выходить из зоны повышенного давления обратно в резервуар и давление в трубопроводе начнет понижаться. Затем в зону пониженного давления снова пойдет жидкость из резервуара и давление снова повысится. Благодаря упругим свойствам жидкости и стенок трубопровода этот процесс довольно быстро затухает. Наиболее опасным является первое повышение давления.

Ударная волна пройдет по всему трубопроводу (от затвора до резервуара) за время

=(здесь l – длина трубопровода).

42

Время одного цикла , включающего повышение и понижение давления, называются

Удар может возникнуть, например, при внезапном выключении насоса, подающего воду по нагнетательному трубопроводу в резервуар. Жидкость после выключения насоса по инерции некоторое время будет двигаться, и в трубопроводе возникнет пониженное давление. Затем начнется обратное движение жидкости из резервуара в область пониженного давления в трубопроводе, и давление здесь повысится подобно тому, как это наблюдалось при прямом ударе.

Из изложенного ясно, что параметры движения жидкости при гидравлическом ударе изменяются с течением времени. Следовательно, при гидравлическом ударе движение жидкости является неустановившимся.

Явление гидравлического удара количественно описал в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Максимальное повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется в

где - плотность жидкости; С - скорость распространения ударной волны;

- средняя скорость движения жидкости в трубопроводе до закрытия затвора ( при установившимся движении).

Из этой формулы следует, что величина ударного давления зависит от начальной ско-

рости движения воды в трубе и от скорости распространения ударной волны С. В то же время скорость С зависит от упругих свойств жидкости и от упругих свойств трубопровода.

Если бы стенки трубы были абсолютно жесткими, то скорость распространения удар-

ной волны совпадала бы со скоростью распространения звука в жидкости зв, которая равняется

-внутренний диаметр трубопровода;

-толщина стенки трубопровода.

Описание установки. Установка (рисунок 7.2) состоит из горизонтального стального трубопровода 1, присоединенного к напорному резервуару 2, в котором уровень воды во

43

время опытов поддерживается на постоянной отметке с помощью переливного устройства 3. В конце трубопровода 1 имеется вентиль 4 для регулирования скорости движения воды в нем, пружинный манометр 5, с помощью которого измеряется давление в жидкости до и

в момент закрытия затвора.

Для измерения расхода воды служит мерный бак 6, для измерения объема воды W и секундомер 7.

Рисунок 7.2 – Схема экспериментальной установки

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных

1.Обратиться к программе “HYMLAB.EXE”, войти в главное меню и выбрать выполняемую лабораторную работу. Войти в меню настройки лабораторной установки, ознакомиться с информацией по лабораторному стенду и произвести выбор постоянных параметров лабораторной установки или марки испытуемых гидравлических машин.

2.Включить установку, установить требуемый режим работы.

3.Установить необходимое значение вентиля 6 и обеспечить пропуск по трубопроводу 1 некоторого расхода воды.

4.Измерить по манометру 5 давление в трубопроводе 1 до удара и результаты измерения записать в таблицу 7.1.

5. Измерить объем W с помощью мерного бака 6 и секундомера. При этом измеряемый объем воды должен быть не менее 50 литров.

6.Перекрыть затвором 4 трубопровод 1 и измерить по манометру 4 величину максимального давления при ударе.

7.Записать в таблицу 7.1 полученные при измерениях данные.

8.Сделать еще два аналогичных опыта при других расходах воды.

9.Обработать опытные данные так, как указано в таблице 7.1.

10.Дать заключение по результатам работы.

44

Таблица 7.1

Основные контрольные вопросы

1)Сформулируйте понятия гидравлического удара.

2)Прямой и непрямой гидравлический удар.

3)Что такое фаза удара?

4)Объясните процесс изменения давления в трубопроводе, питаемом из резервуара, при прямом гидравлическом ударе.

5)Напишите и поясните формулу Н. Е. Журавского для определения повышения давления при ударе.

45

Библиографический список

1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы : Учебник для машиностроительных вузов /Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. - М.: Машиностроение , 1982. - 423 с.

2.Добровольский М.В. Жидкостные ракетные двигатели. Основы проектирования: Учебник для вузов/ М. В. Добровольский; под ред. Д.А. Ягодникова. - 2-е изд., перераб.

идоп. - М.: МГТУ им. Баумана, 2006. - 488 с.

3.Агрегаты регулирования жидкостных ракетных двигательных установок: учеб-

ное пособие /Ю.И. Васютин и др.; под ред. Д.А. Ягодникова. – 2-е изд., испр. 0 Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2017. – 223 с.

4.Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа: Учеб. Для вузов.- 7-е изд. испр. –

М.: Дрофа, 2003. – 840 с.

5.Чугаев Р.Р. Гидравлика (техническая механика жидкости): Учебник для гидротехнических специальностей вузов. - Л . Энергоиздат, 1982 . - 672 с.

6.Альтшуль А.Д., Кисилёв П.Г. Гидравлика и аэродинамика (основы механики жидкости): Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности “Теплогазоснабжение и вентиляция”. - М.: Стройиздат, 1975 . - 327 с.

7.Карелин В.С. Коноплев Е.Н. Методическое пособие по выполнению лабораторных работ по гидравлике, гидравлическим машинам и гидроприводу / Карелин В.С., Коноплев Е.Н. – Тверь, 2004. – 132 с.

8.Атлас конструкций гидромашин и гидропередач: Учебн. пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов / Б.М. Бим-Бад, М.Г. Кабаков, В.П. Прокофьев и др. – М.: Машиностроение, 1990. – 136 с.

9.СТН ВГТУ- 62-2007. Текстовые документы (курсовые работы (проекты), рефераты, отчеты по лабораторным работам, контрольные работы). Правила оформления. – Во-

ронеж: ВГТУ, 2007. – 53 с.

46

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

клабораторным работам по дисциплине «Конструирование агрегатов ЖРД»

для студентов специальности 24.05.02 «Проектирование авиационных и ракетных двигателей» (специализация «Проектирование жидкостных ракетных двигателей») очной формы обучения

Часть 1

Составители: Скоморохов Геннадий Иванович

Шматов Дмитрий Павлович Гуртовой Андрей Александрович

В авторской редакции

Компьютерный набор Г.И. Скоморохова

Подписано к изданию 10.12.2017.

Уч.-изд. л. 2,7. «С»

ФГБОУ ВО "Воронежский государственный технический университет" 394026 Воронеж, Московский просп., 14

47