شناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک

Click to edit subtitle style

Principles and Design of Hydraulics Systems

دانشگاه کردستاندانشکده کشاورزی

گروه مهندسی بیوسیستم

مدرس: دکتر کاوه مالزاده

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

انواع جریان در لوله ها

1

جریان آرام(Laminar Flow:)

جری>ان س>یال ب>ه ف>رم الی>ه ای و ب>هصورت آرام

ح>رکت تم>امی ذرات در مس>یرهای موازی

جریان مغشوش(Turbulent Flow:)

حرکت اتفاقی ذرات سیال ب>ه نس>بت بیش>تری ان>رژی ه>ای افت

جریان آرام

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

تشخیص آرام یا مغشوش بودن جریان به کمک عدد رینولدز

Reynolds Number

2

v

DVDVNR

...

NR)عدد رینولدز )بدون بعد : V( سرعت روغن :m/s) ρ( چگال جرمی روغن :kg/m3) D( قطر داخلی لوله :m) μ( ویسکوزیته دینامیکی :N.s/m2=10 Poise) v( ویسکوزیته سینماتیکی :m2/s=104St)

NR

>2000

4<000

>20004<000

جریان آرام

جریان آرام

جریان مغشوشجریان مغشوش

ناحیه بحرانیناحیه بحرانی

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

محاسبه افت هد در لوله ها به کمک معادله دارسی Darcy’s

Equation

3

)2

)((2

g

V

D

LfH L

HL( افت هد :m) V( سرعت روغن :m/s) f)ضریب اصطکاک )بدون بعد : D( قطر داخلی لوله :m) L( طول لوله :m) g( شتاب گرانش زمین :m/s2)

از معادل>ه دارس>ی می ت>وان بمنظ>ور محاس>به افت ه>د اص>طکاکی در لول>ه ه>ا ب>رای ه>ر دو ن>وع جری>ان آرام و مغش>وش اس>تفاده نم>ود. تف>اوت بک>ارگیری معادل>ه ف>وق ب>رای دو ن>وع جری>ان آرام و مغش>وش

( است. fدر ارزیابی ضریب اصطکاک )

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

( در جریان آرامfمیزان ضریب اصطکاک )

4

RNf

64

RNf

75

در صورت ثابت بودن دمای روغن

در صورت متغیر بودن دمای روغن

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

( در جریان مغشوشfمیزان ضریب اصطکاک )

5

fturbulent = F(زبری نسبی, NR)

D

= زبری

نسبی

زبری قطر داخلی مطلق

لوله

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

( fاستفاده از نمودار مودی برای تعیین میزان ضریب اصطکاک ) در جریان مغشوش

Moody Diagram

6

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

محاسبه افت هد در شیرها و اتصاالت به کمک ضرایب C

7

2

.2

1

dL CA

Q

gH

HL ( افت هد در شیر یا روزنه :m) Q( دبی روغن :m3/s) Cd ( 1: ضریب تخلیه سرعت> Cd >0.5)بدون بعد( ) A( سطح مقطع گلوگاه در شیر یا روزنه :m2) g( شتاب گرانش زمین :m/s2)

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

Kمحاسبه افت هد در شیرها و اتصاالت به کمک مقادیر

8

)2

(2

g

VKH L

222

21 )1(

D

DK )1(5.0

22

21

D

DK

HL ( افت هد در شیر یا روزنه :m) K)ضریب )بدون بعد : V( سرعت روغن :m/s) g( شتاب گرانش زمین :m/s2)

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

طول معادل

9

= )شیر یا HL )لوله(HLاتصال(

)2

()2

(22

g

V

D

Lf

g

VK

f

KDLe

Le اتص>ال ی>ا ش>یر مع>ادل ط>ول :(m)f )ضریب اصطکاک )بدون بعد : D( قطر داخلی لوله :m) K)ضریب )بدون بعد :

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

مسئله

10

ب>ا از روغن هی>درولیک س>>ینماتیکی cStل>>زجت

ب>ا دبی Sg = 0/88 و 80gpm 100 سیس>>تم در

ش>>>ده، داده نش>>>ان لول>ه ش>ود. می اس>تفاده جنس از اتص>االت و ه>ا می پوش>ش ب>دون چ>دن باش>ند. ب>ا در نظ>ر گ>رفتن

در خ>روجی psi 80فش>ار ق>>درت افت ک>>ل پمپ، س>یال در نتیج>ه افت ه>ای را سیس>>تم اص>>طکاکی

بدست آورید؟

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

حل مسئله

11

)(24.12))(

121

())(2(4

)min(601

)(24.61

)min(100

22

3

1 sft

inftin

sgalftgal

A

QV

)(97.48))(

12

1())(1(

4

)min(60

1)(

24.6

1)min(100

22

3

2 sft

inftin

sgalftgal

A

QV

جری>>ان سرعت ( در V1روغن )

in 2لوله

جری>>ان سرعت ( در V2روغن )

in 1لوله

عدد رینولدز در

in 2لوله

عدد رینولدز در

in 1لوله

2368

))(281.3()(10

1)(8.0

)(12

1)(2)(24.12

2

2

4

)1(

mft

Sts

mSt

inftins

ft

v

VDN R

4738

))(281.3()(10

1)(8.0

)(12

1)(1)(97.48

2

2

4

)2(

mft

Sts

mSt

inftins

ft

v

VDN R

جریان مغشوش

فرض جریان

آرام

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

حل مسئله

12

inدر لوله 2

ft 70 طول مستقیم لوله

+ 90 عدد زانویی 11درجه

+ عدد شیر 1یکطرفه

عدد شیر 1: یکطرفه

عدد 11: زانویی

K=2.5

K=0.9

Ktotal=2.5+11(0.9) =12.4

جریان آرام

027.02368

6464

RNf

طول معادل اتصاالت

ftin

ftin

f

KDLe 54.76

027.0

)(12

1)(24.12

طول معادل لوله و in 2اتصاالت

L= 70 (ft) + 76.54 (ft) = 146.54 ft

افت هد در in 2لوله

ft

sfts

ft

inftin

ft

g

V

D

LfH L 22.55)

)(2.322

))(24.12()(

)(121

)(2

)(54.146(027.0)

2)((

2

22

1)1(

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

حل مسئله

13

inدر لوله 1

ft 2 طول مستقیم لوله

+ عدد شیر 2مخروطی

عدد شیر 1: مخروطی

K=10 Ktotal=2(10) =20

= زبری نسبی چدن

010.0)(

12

1)(1

)(00085.0

inftin

ft

D

4738)2( RNنمودار مودی f=0.05

طول معادل اتصاالت

ftin

ftin

f

KDLe 33.33

05.0

)(121

)(120

طول معادل لوله و in 1اتصاالت

L= 2 (ft) + 33.33 (ft) = 35.33 ft

افت هد در in 1لوله

ft

sfts

ft

inftin

ft

g

V

D

LfH L 11.16)

)(2.322

))(97.48()(

)(121

)(1

)(33.35(05.0)

2)((

2

22

2)2(

http://agri.uok.ac.ir/k.mollazadeشناخت و طراحی سیستم های هیدرولیک- گروه مهندسی بیوسیستم– دانشگاه کردستان

حل مسئله

14

= افت in 2 افت هد در لوله + in 1افت هد در لوله هد در کل مدار ftftftHHH LLL 33.71)(11.16)(22.55)2()1(

23

32

1.391888.0)(42.62)(33.71

).().()(

ftlbf

ftlbfft

Sft

lbfftHft

lbfP gWaterLL

فش>ار افت کل سیال

).(5.1046)min(60

1)(

24.6

1)min(100)(1.3918

)().().(

3

2

3

2

sftlbf

sgalftgal

ftlbf

sftQ

ftlbfPs

ftlbfPower LL

hp

sftlbf

hps

ftlbfPowerhpPower LL 9.1550

5.1046).(

550

1).()(

کل افت توان سیال