Hüdraulika kodutöö varjant 12 (0)

Kodused ülesanded
Varjant 12
Õppeaines: Hüdro- ja pneumoseadmed
Transporditeaduskond
Õpperühm AT-21a
Kontrollis : Lektor Rein Soots
Tallinn 2012
Ülesanne 2. (Varjant 12)
Arvutada, milline on vedeliku poolt mahuti põhjale avaldatav hüdrostaatiline rõhk ( bar ), kui mahuti
on täidetud vedelikuga, mille tihedus ρ = 700 kg/m3 ja vedeliku vabale pinnale mõjuv väline ülerõhk
p0 = 0,05 bar. Vedeliku taseme kõrgus mahutis on h = 4,5m.
Valemid.
p = hρg
p = hüdrostaatiline rõhk vaadeldavas vedeliku punktis [N/m2]
h = vaadeldava punkti kaugus vedeliku pinnast vertikaalsuunas [m]
ρ = vedeliku tihedus [ kg/m3 ]
g = raskuskiirendus 9,81[m/s2 ]
Kui vedeliku pinnale mõjub mingi välisrõhk, siis on hüdrostaatiline rõhk vedeliku mingis punktis selle
mõjuva välisrõhu võrra suurem:
p = p + hρg
p0 = vedeliku pinnale mõjuv välisrõhk
Arvutuskäik
p0=0,05bar= 0,05*105 N/m2 =5000
p=5000 N/m2 + 4,5m*700 kg/m3*9,81m/s2 = 5000N/m2+ 30901,5N/m2=35901.5N/m2
p= 37250N/m2 =
bar
0,36bar
Vastus:
Vedeliku poolt mahuti põhjale avaldatav hüdrostaatiline rõhk p on antud juhul 0,36 bar.
Ülesanne 3 (variant 12)
Vertikaalselt paiknev hüdrosilinder peab tõstma koormust massiga m kG. Milline peab olema koormust tõstva silindri minimaalne läbimõõt d mm, kui rõhk p süsteemis ei tohi ületada 200bar ja silindri mehaaniline kasutegur ɳm? Valida silindrite standardsete läbimõõtude reast lähim sobiva läbimõõduga silinder. Milline peaks olema valitud silindri käitamiseks kasutatava töövedeliku rõhk, bar? Hüdrosilindrite normaalläbimõõtude (mm) rida: 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50,63, 80, 100, 125, 160, 200, 220, 250, 280, 320, 360, 400.
Antud:
F = 2800 kg = 28000N
ɳ = 0,86
pmax=200bar=200x105
dmin=?
p – rõhk silindris
F – kolvile mõjuv jõud
A – kolvi pindala
η – kasutegur
Avaldan
A= =
=0.002m2 = 2000mm2
mille puhul silindri diameeter on:
d= =
= 50,46mm
Vastus
Antud juhul on miinimum silindri mõõde , standard mõõtude seast sobiks järgmisena 63mm läbimõõduga silinder, mille puhul 1000kg raskuse tõstmiseks peab olema rõhk vähemalt
Ülesanne 5 (variant 12)
Hüdrosilinder, mille läbimõõt on d mm, nihutab koormust kiirusega v mm/min. arvutada silindrit toitva pumba minimaalselt vajalik tootlikus q l/min. On teada, et süsteemi mahulised kaod moodustavad pumba tootlikusest q x%.
Antud:
d=32mm
v=600 mm/min
x=6%
Leida:
qmin=? l/min
Arvutan süsteemi mahulise kasuteguri ɳv.
x –süsteemi mahulised kaod
Teisendan kolvi kulgemis kiiruse.
Hüdrosilindri läbimõõdu järgi arvutan rõhuga koormatud kolvi pindala.
S –rõhuga koormatud kolvi pindala
d –kolvi diameeter
Avaldan hüdrosilindri kulgeva kiiiruse valemist vedeliku vooluhulga silindrisse.
v –kolvi kulgev liikumiskiirus , m/min;
q –vedeliku vooluhul silindrisse, l/min;
A –rõhuga koormatud kolvipindala, mm2;
ɳv-silindri mahuline kasutegur.
Vastus: silindrit toitva pumba minimaalselt vajalik tootlikus on 0,51 l/min.
Ülessane 7 (variant 12)
Torustikus mille siseläbimõõt on d mm, voolab vedelik kiirusega v m/s. vedeliku tihedus on ρ
kg/m3. Arvutada, milline on rõhukadu meetrites ja barides, kui torustiku pikkus on l m. vedeliku kinemaatilise viskoossuse tegur on ν mm2/s. kohalike takistuste tegurite summa on Ʃξ.
Antud:
d = 24 mm
v = 2,5 m/s
ρ = 750 kg/m3
l = 40 m
ν = 15 mm2/s
Ʃξ = 32
Leida:
∆h1-2= ? m
∆p1-2= ? bar
Teisendan ühikud sobivaks :
Arvutan Reynoldsi arvu:
v –vedeliku voolukiirus, m/s;
d –toru siseläbimõõt, m;
ν –vedeliku kinemaatilise viskoossuse tegur, m2/s
Re –Reynoldsi arv, dimonsioonita suurus.
Re 2300 voolamise tunnused.
λ –hõõrdetakistuse tegur.
Arvutan hõõrdetakistusest ja kohalikest takistustest tingitud rõhukadu meetrites:
∆hh1-2 –hõõrdetakistusest tingitud rõhukadu vedeliku voolamisel voolu ristlõikest 1 ristlõikesse 2 väljendatuna meetrites, mis vastab vedeliku samba kõrgusele, mille tekitatud rõhk vastab rõhukaole;
λ –hõõrdetakistuse tegur;
l –ristlõigete 1 ja 2 vaheline kaugus, m;
d –toru siseläbimõõt, m;
v –vedeliku voolukiirus vaadeldavas torustikuosas, m/s
g –raskus kiirendus 9,81m/s2
∆hk1-2 -kohalikest takistustest tingitud rõhukadu vedeliku voolamisel ristlõikest 1 ristlõikesse 2 välejdatuna meetrites;
v –vedeliku voolukiirus takistuse järel, m/s
ξ –kohttakistuse tegur
Arvutan rõhukadu meetrites ja barides
ρ –vedeliku tihedus, kg/m3.
Vastus: Rõhukadu on 18,29 meetrit ehk 1,34 bari, kui lugeda toru absoluutselt siledaks.
Ülesanne 11. (variant 12)
V1 = 2,0 m3 normaalrõhul olevat O2, mille temperatuur on t1 = 18°C, surutakse kokku mahuni V2 =0,8m3 . Lugedes protsessi polütroopseks, arvutada, millised on gaasi rõhk p2 [bar] , temperatuur t2 [°C] ja tihedus ρ2 [kg/m3] peale kokkusurumist. Gaasi konstant R = 296,8 J/kg
Valemid:
Polütroobi astendajaks k võtame kaheaatomilise gaasi puhul 1,4.
n = k = 1,4
Gaasi rõhk peale surumist
=n
Gaasi temperatuur peale surumist
=n-1
Gaasi tihedus peale kokkusurumist
pV=mRT siit, m=
Arvutuskäik:
= 1,01325x= 3,65bar
= 291x= 419= 146 °C
== 2,93
Vastus:
Peale kokkusurumist mahult V1 = 2,0 m3 mahuni V2 = 0,8 m3 on O2 rõhk p2 = 3,65bar ,
temperatuur t2 = 146°C ja tihedus ρ2 = 2,93