Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей (стр. 19 из 21)
Необходимые для выполнения расчета другие величины обозначены: Q – расход (Q), м3/с; Dн – начальный диаметр трубопровода (DР), м; n – кинематическая вязкость (NI), м2/с;
Dэ – эквивалентная шероховатость (DELTAE), м;
– относительная шероховатость (K); Rе – число Рейнольдса (RЕ). На рис. 33 приводится полный текст программы, написанный на языке FORTRAN, для ЭВМ СМ-4.___________
* Обозначение величины в программе
49
0001 REAL K, LAMBDA, NI
0002 TYPE 2
0003 2 FORMAT (‘ВВЕДИТЕ Q, HS, DP, D1, D2, SUML, SUMDZE, NI, DELTAE’)
0004 ACCEPT 3, Q, HS, DP, D1, D2, SUML, SUMDZE, NI, DELTAE
0005 3 FORMAT (9F10.7)
0006 PRINT 4
0007 4 FORMAT (10X, ‘ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИАМЕТРА’//)
0008 N=0
0009 D=DP
0010 7 K=DELTAE/D
0011 V=4*Q/(3.24*D*D)
0012 RE=V*D/NI
0013 IF (RE.GE.4000.) GOTO 5
0014 IF (RE.GT.2320.) GOTO 6
0015 LAMBDA=64./RE
0016 GOTO 8
0017 6 D=D+DP
0018 N=N+1
0019 GOTO 7
0020 5 LAMBDA=0.11*(((68./RE)+K)**0.25)
0021 8 IF (DL.EQ.0.) GOTO 15
0022 B=(D/DL)**4
0023 GOTO 16
0024 15 B=1
0025 16 IF (D2.EQ.0) GOTO 17
0026 A=(D/D2)
0027 GOTO 18
0028 17 A=1
0029 18 H=(V*V/19.62)*(LAMBDA*SUML/D+SUMDZE+A-B)
0030 IF (H.GT.HS) GOTO 9
0031 PRINT 10, Q, HS, D1, D2, D, V, RE, LAMBDA, H, N
0032 10 FORMAT (10X, ‘ДАНО:Q’, = F8.6, 12X, ‘HS=’, F6, 1, 3X, ‘, ‘D1=’, F5.3, 10X,
‘D2=’, F5.3, 10X, ‘ОПРЕДЕЛЕНО:D=’, 15.3, ‘V=’, F6.3, 10X, ‘RE=’, F9.1, 13X,
‘LAMBDA=’, F7.5, 2X, ‘H=’, F6.1, ‘N=’, 13)
0033 STOP
0034 9 D=D+DP
0035 N=N+1
0036 GOTO 7
0037 END
Рис. 33
50
8. Программа для построения графика потребного напора установки
Общий вид уравнения потребного напора Н:
,где Нс = Нг + (р2 + р1)/(rg) – статический напор (HS)*, м; Hг – геометрический напор, м; р2 – р1 – разность давлений в напорном и приемном резервуарах, Н/м2; hм – местные гидравлические потери (НV), м; Нi – гидравлические потери на трение по длине (HK), м.
Необходимые для выполнения расчета другие величины обозначены: Dh – гидравлические потери (HN), м; S – площадь поперечного сечения (S), м2; u – средняя скорость (V), м/с;
Sz – сумма коэффициентов местных сопротивлений (NK); l – коэффициент гидравлического трения (К); l – общая длина гидролиний (L), м; d – диаметр гидролиний (D), м; Rе – число Рейнольдса (RЕ); n – кинематическая вязкость (KL), м2/с; Dэ – эквивалентная шероховатость (ЕК), м; Q – расход (Q), м3/с; Qн – начальный расход (QР), м3/с, (QР>0); Qк – конечный расход (QG), м3/с; DQ – шаг расхода (QН), м3/с.
На рис. 34 приводится полный текст программы, написанный на языке FORTRAN, для ЭВМ СМ-4.
0001 REAL K, KL, EK, NK, D, L, HS, QP, QG, QH
0002 TYPE 1
0003 1 FORMAT (‘ВВЕДИТЕ KL, EK, D, L, HS, QP, QG, QH’)
0004 ACCEPT 2, KL, EK, NK, D, L, HS, QP, QG, QH
0005 2 FORMAT (F13.10, F10.7, 7F10.5)
0006 S=3.14*D*D/4.
0007 Q=QP
0008 3 V=Q/S
0009 HV=NK*V*V/19.62
0010 RE=F*D/KL
0011 IF (RE.LE.2320.) GOTO 5
0012 K=0.11*SQRT(SQRT(EK/D+68./RE))
0013 GOTO 6
0014 5 K=64./RE
0015 HK=K*L*V*V/(19.62*D)
0016 HN=HV+HK
0017 H=HS+HN
0018 PRINT 7, Q, H, V, RE, K, HV, HK, HN
0019 7 FORMAT (5X, ‘Q=’, F8.5, 2X, ‘H=’, F7.2, 2X, ‘V=’, F7.3, ‘RE=’, F9.1, 2X, ‘K=’,
F9.6,2X, ‘HV=’, F8.4, 2X, ‘HK=’, F8.4, 2X, ‘HN=’, F8.4)
0020 Q=Q+QH
0021 IF (Q.LE.QG) GOTO 3
0022 STOP
0023 END
Продолжение рис.34
51
9. Вопросы для самопроверки.
По теме 1. 1. В чем различие между плотностью и объемным весом? 2. Как изменяется плотность жидкости при увеличении давления и температуры? 3. Какова связь между коэффициентом объемного сжатия и объемным модулем упругости? 4. Что представляет собой коэффициент температурного расширения? 5. Как зависит вязкость жидкости от температуры и давления? 6. Как связаны между собой динамический и кинематический коэффициенты вязкости? 7. Чем отличается идеальная жидкость от реальной? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной? 8. Как подсчитать величину капиллярного поднятия или опускания жидкости в стеклянной трубке малого диаметра? 9. Что называется давлением насыщенного пара жидкости? От чего оно зависит? 10. От чего зависит растворимость воздуха и других газов в жидкости? 11. В каких единицах выражают плотность, объемный вес, коэффициенты температурного расширения и объемного сжатия, объемный модуль упругости, динамический и кинематический коэффициенты вязкости?
По теме 2. 1. Что называют гидростатическим давлением? В каких единицах его выражают? Каковы его основные свойства? 2. Каково основное уравнение гидростатики? 3. Как определить гидростатическое давление в точке? 4. Что называют абсолютным давлением, манометрическим давлением, вакуумом? 5. Какой наибольший вакуум возможен и чем он ограничивается? 6. В чем разница между напором и давлением? 7. Почему при определении силы давления жидкости на поверхность чаше всего оперируют не абсолютным, а манометрическим давлением или вакуумом? 8. Какие устройства конструируются на основе закона Паскаля? 9. Как определить силу давления жидкости на плоскую поверхность? 10. Что такое центр давления? Когда центр давления плоской фигуры совпадает с ее центром тяжести? 11. Чем отличаются эпюры давления в случае манометрического давления и в случае вакуума? 12. Какие правила следует соблюдать при вычерчивании тел давления? 13. Как определяется положение пьезометрической плоскости при наличии манометрического давления или вакуума? 14. Сформулируйте закон Архимеда. 15. Какие силы действуют на жидкость в случаях абсолютного и относительного покоя? 16. Какую форму принимают поверхности равного давления в следующих случаях: а) когда на жидкость из массовых сил действует лишь сила тяжести (случай абсолютного покоя); б) при вращении жидкости вместе с сосудом вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью; в) при прямолинейном движении сосуда с жидкостью; равномерно, с положительным ускорением, с отрицательным ускорением?
По теме 3. 1. Чем установившееся движение жидкости отличается от неустановившегося, равномерное – от неравномерного, напорное – от безнапорного? 2. Чем отличается траектория частицы жидкости от линии тока? Когда они совпадают? 3. Что представляет собой расчетная модель потока? 4. Можно ли измерить скорость струйки? Среднюю скорость потока? 5. Каков геометрический смысл членов уравнения Бернулли? Каков их энергетический смысл? 6. От чего зависит числовое значение коэффициента Кориолиса? 7. Чем отличаются уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкости? для элементарной струйки потока? 8. Какие ограничения существуют в применении уравнения Бернулли? 9. Когда пьезометрическая и напорная линии параллельны между собой? 10. При помощи каких линий можно судить о значении и изменении давления вдоль потока? 11. Почему гидравлический уклон потока реальной жидкости всегда положительный?
По теме 4. 1. Чем отличается структура потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости? 2. Как определить число Рейнольдса для круглой трубы? 3. Что называют критической скоростью? 4. Влияет ли температура жидкости на значение критической скорости? 5. Как зависят потери на трение от скорости потока при разных режимах движения жидкости? 6. Для чего нужно знать режим движения жидкости? 7. Каковы принципы геометрического, кинематического и динамического подобия потоков? 8. Какие силы
52
преобладают в потоке, если моделирование производится по равенству чисел Рейнольдса? По равенству чисел Фруда?
По теме 5. 1. Какой кривой описывается распределение скоростей в сечении трубы при ламинарном течении жидкости? Каково соотношение между средней и максимальной скоростями? 2. От каких параметров зависят гидравлические потери в ламинарном потоке? 3. Чему равно значение коэффициента Кориолиса при ламинарном движении жидкости в трубе? 4. Как определить длину начального участка ламинарного течения и потери в нем? 5. Как определить потери на трение в случае неизотермического течения жидкости в трубе? 6. От чего зависит величина расхода жидкости в плоских и кольцевых зазорах? 7. Какое явление называется облитерацией?
По теме 6. 1. Как распределяются скорости в сечении трубы при турбулентном течении жидкости? Каково соотношение между средней и максимальной скоростями? 2. Чему равно значение коэффициента Кориолиса при турбулентном движении жидкости в круглой трубе?
3. Почему гидравлические потери в турбулентном потоке больше, чем в ламинарном?
4. Почему одна и та же труба в одном случае может быть гидравлически гладкой, а в другом случае – гидравлически шероховатой? 5. Сколько имеется зон сопротивления и какие из них соответствуют турбулентному движению жидкости? 6. От чего зависит коэффициент гидравлического трения в различных зонах и как можно его определить? 7. Объясните понятие эквивалентной шероховатости поверхности.
По теме 7. 1. Какие сопротивления называют местными? 2. По какой формуле определяют местные потери? 3. От чего зависит значение коэффициента z и как оно определяется? 4. В каком сечении берется скорость при определении местных потерь по формуле Вейсбаха?
5. Когда местные потери отдельных сопротивлений можно просто суммировать?