ЗАНЯТИЕ № 4 Автоматизированная подготовка простых чертежей

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»

ФИЛИАЛ В Г. СМОЛЕНСКЕ

ЦПП «ЭНЕРГЕТИК»

Кафедра ПТЭ

ПУЧКОВ А.Ю.

Сборник заданий к лабораторным работам по дисциплине

ОСНОВЫ ИНЖЕНЕРНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

СМОЛЕНСК 2015

ЗАНЯТИЕ № 1. «Основы работы в САПР AutoCAD»

Цельюработы является освоение среды AutoCAD и приобретение навыков по созданию в ней чертежей несложных объектов.

Задание на самостоятельную подготовку:изучить назначение и синтаксис команд limits, line, circle, arc, rectangle, pline, break, trim, dim1, dimtxt, text, hatch, snap, change, layer.

Задание.

Все нижеследующие построения выполнять на экране компьютера в системе AutoCAD.

1. Задать лимиты рисунка, соответствующие формату А3 (420х297 мм). Начертить границы рисунка, отступив слева 20 мм, а с остальных сторон по 5 мм. Начертить рамку с угловым штампом внизу справа. Размеры штампа показаны на рисунке 1. Начертить рамку вверху слева (75х15 мм). Заполнить нижний угловой штамп: фамилии студента и преподавателя, номер и название лаб. работы, номер листа, масштаб, группа, название детали (объекта) и т. д. Сохранить рисунок с рамками под именем format_А3. В дальнейшем использовать его при построениях чертежей как рисунок-прототип.

2. Выполнить упрощенный чертеж диафрагмы, показанный на рисунке 2. Нижний угловой штамп должен быть заполнен в результате выполнения п.1 задания. Сохранить рисунок под именем diafrag.dwg.

3. Перейти в изометрический режим (команда snap с опциями s и i) и на новом рисунке выполнить построение куба с длиной ребра 150 мм в изометрической проекции. Грани куба раскрасить в любые три различных цвета. Для раскраски следует каждую грань строить в новом слое и определять для слоя свой цвет. Для закраски можно использовать команду hatch (штриховка), задавая мелкий масштаб штриховки.

4. Выполнить чертеж, представленный на рисунке 3. Выделить разными цветами схему самой турбины и измерительной аппаратуры. Для этого расположить их в разных слоях, задав для каждого слоя свой цвет. Научиться отключать и включать видимость слоев.

Содержание отчета. Оформлять отчет на бумажных листках не надо! Отчетом являются файлы-рисунки, выполненные в соответствии с заданием и хранящиеся на магнитном диске компьютера.

Для защиты лабораторной работы студент должен уметь повторить в присутствии преподавателя любой из этапов построения, имеющихся в файлах-рисунках, внести в них изменения на основе ранее использованных команд, а также продемонстрировать основные приемы работы в среде AutoCAD.

Рисунок 2- Диафрагма

Рисунок 3 – Схема парораспределения турбины

ЗАНЯТИЕ № 2. «Разработка схемы тепло- и электроснабжения помещения

Цельюработы является приобретение практических навыков по созданию схемы тепло- и электроснабжения помещения с помощью системы AutoCAD.

Задание на самостоятельную подготовку: изучит команды среды AutoCAD: copy, move, array, block, insert, area, dist.

После завершения лабораторной работы студент должен уметь управлять слоями; копировать элементы; создавать и вставлять блоки; проводить измерения в среде AutoCAD; объяснить условные обозначения на чертеже.

Задание.

1. Открыть файл shema14.dwg содержащий два чертежа «План силовой сети первого этажа » и «Электроосвещение первого этажа». Изучить на этих чертежах стиль и правила изображения плана помещений, электрической разводки, освещения, и т.д. Если на чертеже русские буквы не отражаются надо зайти в меню Формат-Стиль текста и выбрать шрифт Areal CYR.

На чертежах приняты следующие обозначения:

ЩЭ – общий (этажный) распределительный щит;

ЩК – комнатный щит;

-коробка распределительная;

- розетка;

- три провода в круглой оплетке;

- три провода в коробе;

- электрическая лампочка (осветительный прибор).

Разными цветами на левом чертеже выделены следующие электрические линии: красный – силовой провод на кухню; зеленый – разводка по комнатам;

фиолетовый – влагозащищенная разводка по ванным комнатам; синий – силовой провод от ЩЭ к ЩК.

2. С помощью измерительной ленты (метра) провести измерения плана (вид сверху) компьютерного класса (длины и толщины стен, расположения столов, электрических щитов, розеток, окон, дверей, кабеля, батарей центрального отопления и др.) и зафиксировать эти измерения в тетрадке. Измерения фиксировать в миллиметрах.

3. Выполнить в среде AutoCAD чертеж (координаты задавать в соответствии с проведенными в пункте 2 измерениями в миллиметрах) в пяти слоях разным цветом следующих элементов:

- плана компьютерного класса;

- размеры помещения (общая ширина, длина, расстояния между окнами, толщина стен);

- схемы электрической разводки;

- схемы освещения;

- схемы теплоснабжения.

Сразу после изображения плана класса в первом слое надо проверить правильность размеров элементов чертежа (проверить площадь класса, периметр, толщину стен, расстояние между какими либо (любыми) розетками). Для этого надо применить команды dist (измеряет расстояние между двумя указанными точками) и area (площадь и периметр).

При использовании команды area следует последовательно вводить координаты точек (можно мышкой), которые ограничивают интересующую площадь. Точки AutoCAD «мысленно» соединяет прямой. Для прекращения ввода точек надо нажать Enter.

Зафиксировать результаты проверки в тетради в виде таблицы 1.

Таблица 1 – Таблица проверки измерений

Если результаты проверки измерений длин разнятся более чем на 2% внести изменения в чертеж. В измерении площади погрешность может быть больше.

После проведения построений во всех слоях измерить необходимое количество (в метрах) кабеля различного типа (силовой, обычный) для электрической разводки и добавить результаты в третий столбец таблицы проверки измерений.

ОТЧЕТОМ по заданиюслужит выполненный в AutoCAD чертеж и таблица проверки измерений. Печатать отчет на бумаге не нужно.

ЗАНЯТИЕ № 3 Разработка пакетных файлов AutoCAD в среде MatLAB

Теоретическое введение. Пакетный файл представляет собой текстовый файл, содержащий команды системы AutoCAD. Запуск пакетного файла производится командой scr с последующим указанием пакетного файла. Система AutoCAD последовательно выполняет команды из пакетного файла, что приводит к построению чертежа.

Задание.1. На представленном ниже фрагменте программы на языке MatLAB создается пакетный файл изображающий прямоугольник. Реализовать этот фрагмент и получить изображение в AutoCAD. Для этого надо набрать текст программы в MatLAB, сохранить ее, например, под именем rabota3.mи запустить на выполнение, нажав клавишу F5. В результате работы программы должен создаться пакетный файл kvar.scr который надо запустить из среды AutoCAD и проверить правильность построений.

По этому фрагменту следует изучить порядок открытия и записи в пакетный файл в среде MatLAB.

Текст программы на языке MatLAB

% Программа записи текстовой информации в файл (создается пакетный файл)

clear % очистка памяти и обнуление переменных

clc % очистка экрана

fid=fopen('d:\kvar.scr','wt') % Создаем и открываем для записи файл kvar.scr

% Функция fopen возвращает значение fid=3. Под этим номером 3 файл kvar.scr %будет использоваться операторами программы. Следует проверить, это ли %число возвращает fopen, если нет – то надо провести в дальнейшем тексте %программы соответствующие изменения

g=input('Задайте длину сторону квадрата') % ввод данных с клавиатуры %

fprintf(3,'rectang 0,0 %d,%d\nzoom a\n',g,g) % Запись в файл с номером 3.

%d - формат записи целого числа, f-вещественного

H=15.5; % задали некоторое вещественное число для примера

fprintf(3,'line 20,20 @-%f,-%f \nzoom a\n',H,H) % изображаем линию

%знак @ (относительное перемещение) действует сразу НА ДВЕ %КООРДИНАТЫ. Запись вида @34,@65 не допускается!

fclose(3) % закрыли файл с номером 3

ЗАНЯТИЕ № 4 Автоматизированная подготовка простых чертежей

1. Написать программу на языке MatLAB, генерирующую пакетный файл, изображающий в AutoCAD чертеж бака, показанный на рисунке 4. В качестве входной информации для программы выступает объем бака V мм³ (рекомендуется вводить значения от 800 см³ до 3200 см³ ) и толщина стенок бака d мм. Ширина бака F = 100 мм и длина L = 200 мм фиксированы, поэтому программа должна рассчитывать только высоту бака H мм и с учетом толщины стенок d генерирует пакетный файл.

2. Проверить работоспособность программы, вводя различные значения объема и толщины стенок, а затем наблюдая изменения чертежа при запуске пакетного файла.

3. Используя процедуру выдавливания с помощью командной строки в AutoCAD «выдавить» изображение бака (правая часть чертежа) на глубину F. Просмотреть объемное изображение в ЮВ-изометрии. Должен получиться параллелепипед.

При выполнении этого пункта надо разбить экран на два видовых окна: Вид - Заполнить Окно – Окружение (выбрать разбивку на два окна рядом по горизонтали). На левом окне все оставить без изменений, а на правом перейти в ЮВ-изометрию: Вид – 3D окно – ЮВ изометрия.

Выдавливание производить в неизмененном (левом) окне, а результат выдавливания отразится в правом окне.

Для выдавливания используются пункты меню: Рисовать-Тела –Выдавить. После выбора объекта выдавливания надо задать глубину и угол выдавливания, а потом нажать «enter».

Рисунок 4 – Чертеж бака

ЗАНЯТИЕ № 4. Применение математических методов при проектировании трубопроводных систем

Целью занятия является получение практических навыков по разработке программ рассчета трубопроводных систем с применением математических методов аппроксимации данных. В ходе занятия выполняются 3 задания.

Задание. 1.Изучить методику решения представленной ниже задачи №1 и вручную решить ее, заполнив таблицу 2.

Задача № 1. Для резервуара А и В, наполненные водой, соединены трубопроводом постоянного диаметра и показаны на рисунке 5. На трубопроводе имеется задвижка с коэффициентом местного сопротивления x _з = 5,3.

Дано: расход воды в трубопроводе Q = 30 л/с, длина трубопровода L = 25м, Z_max = 2м – допустимая разность уровней. Трубопровод чугунный, бывший в употреблении (абсолютная шерховатость 1 мм.). Определить диаметр d.

Рисунок 5 – Схема задачи

Методика решения. При пересчете коротких трубопроводов следует учитывать как потери трения, так и потери на местных сопротивлениях. Если в условии задачи не оговорено дополнительно, то область сопротивления предполагается квадратичная.

В данном случае имеет место истечение под уровень. Наметим сечения 1-1 и 2-2 как показано на рисунке 5. Плоскость сравнения проведем по свободной поверхности бака В. Уравнение Бернулли имеет вид:

.

Учитывая, что и оперируя с избыточными давлениями, можно записать выражение для полных потерь:

h _f = x _f v² / (2g) = z _max , (1)

где x _f - коэффициент полных сопротивлений трубопровода,

v – средняя скорость воды в трубе.

Из (1) легко выражается скорость:

v = [(2 g z _max ) / x _f ] ^{0. 5} = m (2 g z _max ) ^{0. 5} , (2)

где m = 1 / (x _f ) ^{0. 5} - коэффициент расхода трубопровода.

Расход воды в трубопроводе:

Q = v*s, (3)

где s = (pd² )/4 – площадь сечения трубопровода.

С учетом (2) формула (3) запишется в виде:

Q = m s (2 g z _max ) ^{0. 5} . (4)

Но площадь s и коэффициент расхода m есть функции от диаметра, поэтому непосредственно из (4) найти диаметр нельзя. Приходится решать подбором.

Перепишем (4) в виде

m s = Q/ (2 g z ) ^{0. 5} , (5)

и подставляя известные данные, получаем:

Q/ (2 g z ) ^{0. 5} = 0.03/(2 9.8 2 ) ^{0. 5} = 0.0048 м² . (6)

Следовательно, необходимо выполнение условия m s ³ 0.0048 м² .

При истечении под уровень коэффициент расхода определяется выражением:

m= 1 / (x _f ) ^{0. 5} = m = 1 / (lL/d + x _вх +x _з +x _вых) ^{0. 5} = 1 / (25l/d + 0.5 + 5.3 +1.0) ^{0. 5}.

Тогда:

ms = s / (25l/d + 6.8 ) ^{0. 5}. (7)

По формуле (7), задаваясь различными сортаментными диаметрами труб, строим таблицу 2. На основании данных таблицы 2 строится график зависимости ms(d), показанный на рисунке 6. Откладывая по оси ms величину 0.0048 из (7) находим, как показано на рисунке 6 по стрелке, значение диаметра, который округляем до ближайшего (большего) сортаментного значения (100 мм, 125 мм, 150 мм, 200 мм, 250 мм.).

Таблица 2 – Расчетная таблица

Рисунок 6 – Определение диаметра

2. Написать программу на языке MatLAB, которая решает задачу № 1 используя функции аппроксимации данных методом наименьших квадратов в среде MatLAB. Запустить программу на выполнение и сравнить результаты ее работы с результатами пункта 1.

Требования к программной реализации расчетов по решению задачи в среде MatLAB

При написании программы в качестве входных данных использовать:

- расход воды в трубопроводе Q, л/с;

- длину трубопровода L, м;

- допустимую разность уровней Z_max ,м;

- материал трубопровода (абсолютная шерховатость). Для определения коэффициента гидравлического трения использовать формулу Альтшуля

l = 0.1(1.46 D_o + 100/Re ) ^{0 . 25} ,

где D_o = D/d – относительная шерховатость труб, Re = vd/n - число Рейнольдса, n = 10^{-6 м2} /с – кинематическая вязкость воды.

В программе необходимо:

- определить область «Задаваемые и найденные значения» таблицы 2 в виде матрицы A и последовательно рассчитать ее элементы по соответствующим формулам. Вывести на экран матрицу А;

- построить график ms(d);

- выполнить аппроксимацию необходимой зависимости из таблицы 2 полиномом 3 порядка по методу наименьших квадратов и найти с помощью аппроксимирующего полинома значение диаметра трубопровода d;

- округлить d до ближайшего (большего) сортаментного значения;

- сохранить программу и провести пробный запуск программы для входных данных, приведенных в условии задачи. Сделать вывод о работоспособности программы.

3.Оформить программу из пункта 2 в виде функции с формальными параметрами, соответствующими перечню входных данных. Разработать головную программу, вызывающую эту функцию, с целью построения трехмерной зависимости d(L, z) - диаметра от длины трубопровода и допустимой разности уровней. Диапазоны изменения L и z выбрать самостоятельно из соображений здравого смысла. Внутри каждого из диапазонов предусмотреть не менее десяти точек расчета.

12
• 3
• 4
• 5
• 6
• Далее ⇒