Jak zjistit průtok hydraulické kapaliny?

Hydraulické výpočty volně průtočných (gravitačních) potrubí jsou založeny na podmínce udržení stálého rovnoměrného pohybu vody v potrubí podle dvou základních vzorců:

• vzorec kontinuity toku

kde q je průtok kapaliny, m3/s; ω—volná plocha průřezu, m2; V – rychlost tekutiny, m/s; R-hydraulický poloměr, m; i je hydraulický sklon (rovný se sklonem potrubí při stálém rovnoměrném pohybu); C je Chezyho koeficient v závislosti na hydraulickém poloměru a drsnosti smáčeného povrchu potrubí, m 0,5/s.

Hlavním problémem při provádění hydraulických výpočtů je stanovení Chezyho koeficientu.

Řada výzkumníků navrhla své vlastní univerzální vzorce (empirické nebo semiempirické závislosti), které do té či oné míry popisují závislost Chezyho koeficientu na hydraulickém poloměru, drsnosti stěn potrubí a dalších faktorech:

• vzorec N, N. Pavlovského:

kde n je relativní drsnost stěny trubky; pro určení exponentu y se používá vzorec

• A. Manningův vzorec:

• vzorec A. D. Altshula a V.A Ludova pro stanovení y.

• formule A. A. Karpinského:

Na základě těchto a dalších podobných závislostí byly sestaveny hydraulické výpočtové tabulky a nomogramy, které umožňují konstruktérům provádět hydraulické výpočty gravitačních sítí a kanálů z různých materiálů. Doporučuje se vypočítat gravitační potrubí s volným průtokem pomocí dobře známého Darcy-Weisbachova vzorce:

kde λ je koeficient hydraulického tření; g – gravitační zrychlení, m/s 2 .

Chezyho koeficient lze definovat jako:

Z dříve uvedených vzorců získaných domácími badateli jsou nejtestovanější a nejlépe vyhovující experimentálním datům vzorce N. N. Pavlovského. Platnost těchto vzorců byla potvrzena a prověřena inženýrskou praxí a není pochyb o možnosti jejich dalšího použití pro hydraulický výpočet volně průtočných sítí z keramiky, betonu a cihel, tedy těch materiálů, kde je koeficient drsnosti n je řádově 0,013-0,014, stejně jako polymerní určité korekční faktory.

Současné trendy v širokém používání nového potrubí z různých materiálů (včetně polymerů) při opravách a rekonstrukcích starých sítí vedou k tomu, že se drenážní síť měst rok od roku stává stále více heterogenní, což má vliv na potíže posouzení hydraulických ukazatelů a také obtížnosti provozu, protože pro každý odlišný úsek potrubí musí být použity vhodné metody údržby (např. čištění atd.).

Pro potrubí z nových materiálů v současnosti neexistují žádné striktní hydraulické závislosti pro změny koeficientů C a λ Navíc každý výrobce nových typů potrubí zveřejňuje svá vlastní, někdy zkreslená, kritéria pro posuzování hydraulické kompatibility potrubí z různých materiálů. . Úkol je ještě těžší, když existuje mnoho takových materiálů a každý z nich najde své místo při opravách sítí. V důsledku toho se objeví druh sítě s „záplatami“. To nevylučuje hydraulickou nerovnováhu, tj. možné negativní trendy spojené se záplavami na potrubních spojích nebo v určitých vzdálenostech od spojů.

Pro každý typ potrubního materiálu nebo ochranného nátěru je tedy žádoucí, aby měl projektant jednotné závislosti pro změny hydraulických charakteristik, tedy výsledky celoplošných experimentů pro stanovení Chezyho, Darcyho koeficientu a dalších parametrů vyrobených trubek. z různých materiálů. Proto je na závěr nutné uvést důležitost provádění experimentálních hydraulických studií. Experimentální hodnoty Chezyho koeficientu získané během experimentů na jednom průměru mohou být kritériem pro přibližnou hydraulickou podobnost pro přechod na jiné průměry.

Odhadovaný průtok kapaliny přiváděné do dutiny pístu hydraulického válce s přihlédnutím k únikům kapaliny v hydraulickém válci:

kde S₁ =8655 mm2 =0.008655 m2;

_.— objemová účinnost hydraulického válce, jejíž hodnota při použití břitových těsnění = 0,99;

V – rychlost pohybu tyče hydraulického válce

Akceptujeme V=0.25 m/s.

Q = (0,25 ∙ 0.008655)/0,99=0,0021856 m3/s=0,1311 m3/min;

Odhadovaný průtok hydraulického vypouštěcího potrubí (dodává kapalinu do konce tyče hydraulického válce), s přihlédnutím k únikům kapaliny v hydraulickém válci:

Q_cl=[0,25(0,008655 – 0,001963)]/ 0,99= 0.0017 m3/s= 0,102 m3/min;

Výpočet vypínacího hydraulického válce

Výpočet hydraulického válce

Vnitřní průměr D₁ vložka hydraulického válce se vypočítá ze zjištěné hodnoty návrhového zatížení hydraulického válce F a tlaku bez zohlednění ztrát:

kde F = 1078 H je návrhové zatížení hydraulického válce;

= 0.4 MPa – tlak v systému;

Zjištěná hodnota D₁ zaokrouhleno na nejbližší normál:

Průměr tyče D₂ se vybírá z poměru:

D₂ = 0,45 ∙ 65 = 29,6 mm;

Zjištěná hodnota D₂ zaokrouhleno na nejbližší normál:

Jako těsnění pístu a tyče se doporučuje použít elastomerní materiály a manžety z pryžové tkaniny.

Počet manžet je přiřazen v závislosti na utěsněném průměru a tlaku.

Při tlaku 0.4 MPa se počet manžet n rovná:

Na stopce: D₂ = 32 mm; pro 55 ≤ D₂;

Průměrná výška h jedné manžety může být u těsnění se čtyřmi manžetami rovna 6 mm:

A h= 4 mm – u těsnění se třemi manžetami:

Třecí síla T pro pryžotextilní těsnění vyrobená z chevronových manžet je určena vzorcem:

kde D je zatavený průměr, mm;

h – výška manžety, mm;

— namáhání třecí silou (specifické tření);

Třecí síla T₁ v těsnění pístu:

Třecí síla T₂ v těsnění tyčí:

Tlak kapaliny v dutinách hydraulického válce (str₁ – v pístu a p₂ – v tyči) se zohledněním třecích sil v těsnicích jednotkách pístu a tyče při ustáleném pohybu se určí podle rovnice:

kde p₁— tlak v dutině pístu hydraulického válce;

р₂ = 0,2 MPa, je tlak v dutině tyče hydraulického válce (str₂= tlaková ztráta v odtokovém potrubí a ≈ 0,2 MPa;

S₁ a S.₂ – pracovní oblasti pístu a pístnice;

Poté tlak v dutině hydraulického válce p₁ opredlyaetsya podle vzorce:

Tloušťka stěny vložky je určena tlakem p₁ a přípustné napětí[ _р]:

kde a₁ – povolení ke zpracování;

— dovolené napětí v tahu;

Pro ocelový odlitek ≈ (80 -100) MPa;

Výběr způsobu uchycení hydraulického válce a stanovení minimálního průměru tyče na základě pevnostních podmínek při výpočtu stability.

Rýže. 2.3 K výpočtu hydraulického válce.

Když známe návrhovou sílu F = 1078 N, určíme kritickou sílu F_kr.podle vzorce:

kde m = 2-3 – bezpečnostní faktor;

F _cr= F∙ m= 1078 ∙2=2156 H;

Když známe kritickou sílu, můžeme určit moment setrvačnosti i:

kde i_ш – moment setrvačnosti tyče, mm 4;

E= 2,1•10 5 MPa – modul pružnosti;

ℓ_pr. – délka podélného ohybu, určená při plně vysunuté tyči hydraulického válce s přihlédnutím k rozměrům uložení hydraulického válce a jeho tyče.

ℓ₁ = 200mm – konstrukční rozměry;

ℓ_samozřejmě =400 mm – délka pracovního zdvihu;

ℓ₂ =200mm – konstrukční rozměry;

ℓ_пр= 200 + 2 ∙ 400 + 200 = 1200 mm;

Ze vzorce vyjádříme i tyče:

K určení i rodu se používá následující vzorec:

To znamená, že minimální průměr tyče D_2min = 13,2 mm;

Vzhledem k tomu, že dříve přijatý D₂ = 32 mm > D_2min, pak D₂ = 32 mm, vyhovuje podmínce pevnosti.

Stanovení průtoku kapaliny v hydraulickém válci

Odhadovaný průtok kapaliny přiváděné do dutiny pístu hydraulického válce s přihlédnutím k únikům kapaliny v hydraulickém válci:

kde S₁ =3318 mm2 =0,003318 m2;

_.— objemová účinnost hydraulického válce, jejíž hodnota při použití břitových těsnění = 0,99;

V – rychlost pohybu tyče hydraulického válce

Akceptujeme V=0,25 m/s.

Q = (0,25 ∙ 0,003318)/0,99=0,00084 m3/s=0,051 m3/min;

Odhadovaný průtok hydraulického vypouštěcího potrubí (dodává kapalinu do konce tyče hydraulického válce), s přihlédnutím k únikům kapaliny v hydraulickém válci:

Q_cl=[0,25(0,003318 – 0,000804)]/ 0,99= 0.00063 m3/s= 0,038 m3/min;