История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
Биохимия спиртового брожения: Основу технологии получения пива составляет спиртовое брожение, - при котором сахар превращается...
Топ:
Методика измерений сопротивления растеканию тока анодного заземления: Анодный заземлитель (анод) – проводник, погруженный в электролитическую среду (грунт, раствор электролита) и подключенный к положительному...
Устройство и оснащение процедурного кабинета: Решающая роль в обеспечении правильного лечения пациентов отводится процедурной медсестре...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Интересное:
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Средства для ингаляционного наркоза: Наркоз наступает в результате вдыхания (ингаляции) средств, которое осуществляют или с помощью маски...
Берегоукрепление оползневых склонов: На прибрежных склонах основной причиной развития оползневых процессов является подмыв водами рек естественных склонов...
Дисциплины:
2019-09-04 | 1946 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Объемная подача (или производительность) Q [м3/с] определяется объемом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.
Напор Н [м] характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости. Этот параметр показывает, насколько возрастает удельная энергия жидкости при прохождении ее через насос, и определяется с помощью уравнения Бернулли:
,
,
,
где - вертикальное расстояние между точками измерения давлений (расстояние между манометром и вакуумметром), м;
p н – давление нагнетания, p вс – давление всасывания, Па;
p1 – давление в исходном резервуаре, p2 – давление в приемном резервуаре, Па;
- показания манометра и вакуумметра соответственно, Па;
– скорость жидкости в нагнетательном трубопроводе, м/с;
– скорость жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с;
, - высота нагнетания и всасывания соответственно, м;
- геометрическая высота подъема жидкости, м;
– потери напора во всасывающем трубопроводе, м.
- потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;
Полезная мощность насоса – мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии (Н) на массовый расход жидкости :
,
где – полезная мощность, Вт;
– плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;
– ускорение свободного падения, м/с2;
– подача насоса, м3/с;
– напор насосной установки, м.
Мощность на валу насоса – мощность, потребляемая насосом или мощность, подводимая к насосу. Она больше полезной мощности вследствие потерь энергии в самом насосе (гидравлические потери, объемные потери, потери вследствие трения в подшипниках и т. п.), которые учитываются коэффициентом полезного действия (КПД) насоса:
|
,
где – мощность на валу насоса, Вт;
– коэффициент полезного действия насоса.
Коэффициент полезного действия (КПД) насоса характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса, отражает относительные (по сравнению с полезной мощностью ) потери мощности в насосе и является произведением трех сомножителей:
,
где – гидравлический КПД – отношение действительного напора Н к теоретическому Н Т:
учитывает потери напора при движении жидкости через насос.
– коэффициент подачи или объемный КПД, представляет собой отношение действительной производительности насоса Q к теоретической Q Т:
учитывает потери производительности при утечках жидкости через зазоры и сальники насоса, а также вследствие неодновременного перекрытия клапанов и выделения воздуха из перекачиваемой жидкости при давлении ниже атмосферного – во время всасывания.
– механический КПД, характеризующий потери мощности на механическое трение в насосе (в сальниках, подшипниках и т.п.).
Мощность, потребляемая двигателем, или номинальная мощность двигателя, больше мощности на валу на величину механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе:
,
где – мощность двигателя, Вт;
– коэффициент полезного действия передачи;
– коэффициент полезного действия двигателя.
Установочную мощность двигателя рассчитывают с учетом перегрузки в момент пуска насоса, возникающих в связи с необходимостью преодоления инерции покоящейся массы жидкости.
,
где – коэффициент запаса мощности, его значение определяют в зависимости от величины номинальной мощности двигателя.
Высота всасывания. Допустимая высота всасывания насосной установки может быть определена по уравнению:
.
где р1 – давление в исходном резервуаре, Па;
|
рнп – давление насыщенного пара жидкости, Па;
Допустимый кавитационный запас в расчетах увеличивают на 20-30 % по сравнению с критическим. Допустимый кавитационный запас приводится в паспорте (техническом описании) насоса или может быть рассчитан [12,16]:
,
где – допустимый кавитационный запас, м;
– критический кавитационный запас, м.
,
где – подача насоса, м3/с;
– частота вращения рабочего колеса насоса, об/мин.
Примеры решения задач
1) В аппарат, работающий под давлением рабс = 1,8 кгс/см2, надо подавать насосом воду из открытого резервуара по трубопроводу внутренним диаметром 68 мм. Верхняя точка трубопровода выше уровня воды в резервуаре на 4 м. Расчетная длина трубопровода (собственная длина плюс эквивалентная длина местных сопротивлений) 280 м. коэффициент трения λ = 0,03. Найти зависимость между потребным напором и расходом воды, протекающей по трубопроводу, (получить уравнение характеристики сети).
Решение:
Уравнение характеристики сети - зависимость потребного напора от расхода: .
,
Подставляем известные величины в полученное уравнение:
2) Центробежный насос имеет следующую паспортную характеристику [10]:
Таблица 9 – Характеристика насоса
Расход воды, Q, л/с | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Создаваемый напор, H, м | 20 | 21 | 22 | 21 | 20,5 | 18 |
Сколько воды будет подавать этот насос, если он будет работать на сеть с характеристикой: , (Q в м3/с).
Решение:
Для решения задачи определяем положение рабочей точки – точки пересечения главной характеристики насоса и характеристики сети . Точки для построения характеристики сети по уравнению: , представлены в таблице 10.
Таблица 10 – Данные для построения характеристики сети
Расход воды, Q, л/с | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
Потребный напор, H потр, м | 13,2 | 13,7 | 15,1 | 17,5 | 20,8 | 25,1 |
Рисунок 77 – Определение рабочей точки
1 – характеристика сети,
2 – главная характеристика насоса.
Для рабочей точки В расход составляет 3,98 л/с или 14,3 м3/ч воды.
3) При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса p2 = 0,35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм рт. ст.; подача Q = 6,5 л/с; крутящий момент на валу M = 41 Н ⋅ м; частота вращения вала насоса n = 800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и к.п.д. насоса. Диаметр всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми.
|
Решение:
Напор насоса можно рассчитать по выражению:
,
где - давление в нагнетательном трубопроводе на выходе жидкости из насоса, Па:
- давление на всасывающем трубопроводе на входе жидкости в насос:
разница скоростных напоров на нагнетательном и всасывающем трубопроводах равно нулю, так как диаметр всасывающего и нагнетательного трубопроводов одинаковый.
- расстояние по вертикали между точками измерения давлений и .
Тогда напор насоса составит:
,
Полезная мощность рассчитывается:
Мощность, потребляемая насосом (мощность на валу насоса) определяется через крутящий момент на валу насоса и угловую скорость вращения вала насоса.
Где - угловая скорость вращения вала насоса, с-1;
- частота вращения вала насоса, об/мин.
КПД насоса:
.
4) Центробежный насос, работая с частотой вращения n = 1500 об/мин, перекачивает жидкость по трубопроводу, для которого задана кривая потребного напора Hпотр =f(Q). На том же графике дана характеристика насоса Н при указанной частоте вращения. Какую частоту вращения нужно сообщить данному насосу, чтобы увеличить подачу жидкости в два раза [12]?
Рисунок 78 – К задаче 4
Решение:
Для решения данной задачи необходимо построить кривую подобных режимов.
При частоте вращения 1500 об/мин рабочей точке соответствует расход 6 л/с. После увеличения подачи жидкости в два раза подача жидкости составит . Точка В2 (рис.79), соответствующая данному расходу лежит на характеристике сети. Через эту точку проводим кривую подобных режимов для данного насоса. Уравнение кривой подобных режимов имеет вид:
,
где - подача насоса, м;
- постоянный множитель;
- подача насоса, м3/с;
По графику определяем напор, соответствующий точке В2 - .
Тогда постоянный множитель для уравнения подобных режимов составит:
,
Далее строим кривую подобных режимов (зависимость 3 на рисунке 60). Точка пересечения кривой подобных режимов и главной характеристики насоса - точка С. Для этой точки расход составляет .
|
Рисунок 79 – Построение кривой подобных режимов
Для определения частоты вращения n 2 необходимо воспользоваться законом пропорциональности центробежного насоса:
,
Частота вращения для увеличения подачи жидкости в два раза составит:
.
5) Компенсационный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания расположен на 0,5 м выше оси вращения вала насоса и соединен с атмосферой. Определить кавитационный запас и разность между ним и критическим кавитационным запасом при температуре воды 800С (рнп =45 кПа), если кавитационный коэффициент быстроходности, по формуле Руднева, С=1200; ; ; . Диаметр входного трубопровода .
Рисунок 80 – К задаче 5
Решение.
Кавитационный запас представляет собой разность между полным напором жидкости во входном патрубке насоса и упругостью паров перекачиваемой жидкости:
,
Полный напор на входе в насос (сечение 1-1):
,
Где - давление на входе в насос, Па: ,
Тогда:
Скорость движения жидкости во входном патрубке насоса:
,
Кавитационный запас составит:
Критический кавитационный запас зависит от подачи насоса и частоты вращения рабочего колеса и может быть найден по формуле С.С. Руднева [12]:
,
где С – кавитационный коэффициент быстроходности.
Разность между кавитационным запасом и критическим кавитационным запасом составит:
6) Центробежный насос системы охлаждения двигателя имеет рабочее колесо диаметром и ширину выходной части угол между касательной к лопатке и касательной к окружности колеса . Определить напор, создаваемый насосом, при подаче , частоте вращения , приняв коэффициент влияния числа лопаток и гидравлическим к.п.д. .
Решение.
В центробежном насосе передача мощности от двигателя к жидкости происходит в процессе движения ее по межлопаточным каналам быстро вращающегося рабочего колеса из центральной его части к периферии.
Теоретический напор, создаваемый центробежным насосом с бесконечно большим числом лопаток, определяется по формуле [12]:
,
где - окружная скорость на выходе жидкости из рабочего колеса центробежного насоса: где - угловая скорость; - радиус рабочего колеса центробежного насоса, м; - частота вращения рабочего колеса, об/мин.
- подача насоса, м3/с;
- угол между касательной к лопатке и касательной к окружности колеса, 0;
и - радиус и ширина рабочего колеса на выходе.
Рассчитываем теоретический напор:
Действительный напор центробежного насоса равен:
7) По условию предыдущей задачи определить радиальную проекцию абсолютной скорости выхода жидкости из колеса , построить параллелограмм скоростей и из него определить тангенциальную составляющую той же скорости при числе лопаток .
|
Решение.
Параллелограмм скоростей на выходе из рабочего колеса будет иметь вид:
Рисунок 81 – К задаче 5
Рассчитываем радиальную составляющую абсолютной скорости:
,
где - подача насоса, м3/с;
и - радиус и ширина рабочего колеса на выходе.
Из рисунка:
,
Тогда величина х:
где - угол между касательной к лопатке и касательной к окружности колеса, 0;
Определяем тангенциальную составляющую абсолютной скорости:
,
где - окружная скорость на выходе жидкости из рабочего колеса центробежного насоса: где - угловая скорость; - радиус рабочего колеса центробежного насоса, м; - частота вращения рабочего колеса, об/мин.
Тангенциальная составляющая абсолютной скорости составит:
,
При отсутствии предварительной закрутки потока на входе в колесо теоретический напор с бесконечно большим числом лопаток определяют по формуле [12]:
8) Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого , имеет следующие параметры: ; ; . Для системы охлаждения двигателя необходимо иметь насос, обеспечивающий на подобном режиме работы подачу и частоту вращения . Как надо изменить диаметр рабочего колеса указанного выше насоса, чтобы обеспечить требуемые параметры. Каков при этом будет напор насоса Н2?
Решение.
Для двух геометрически подобных центробежных насосов и для подобных режимов их работы справедливы следующие соотношения [12]:
, , ,
По представленным формулам производим пересчет характеристик центробежного насоса с одной частоты вращения и диаметра на другую частоту и диаметр рабочего колеса .
.
9) Центробежный насос, характеристика которого описывается уравнением , нагнетает жидкость в трубопровод, потребный напор для которого пропорционален квадрату расхода: . Определить подачу насоса и его напор, если , . Какими будут подача насоса и напор, если частота его вращения увеличится вдвое и вдвое увеличится сопротивление трубопровода.
Решение.
При решении задачи графическим способом задаемся несколькими значениями подачи насоса. По уравнениям характеристики сети и главной характеристики насоса рассчитываем потребный напор и напор насоса (табл. 11).
Таблица 11 – Данные для построения характеристики сети и главной характеристики насоса
Подача насоса Q, м3/с | Напор насоса H, м | Потребный напор Нпотр, м |
0,00 | 5,00 | 0,000 |
0,50 | 4,99 | 0,013 |
1,00 | 4,95 | 0,050 |
1,50 | 4,89 | 0,113 |
2,00 | 4,80 | 0,200 |
2,50 | 4,69 | 0,313 |
3,00 | 4,55 | 0,450 |
3,50 | 4,39 | 0,613 |
4,00 | 4,20 | 0,800 |
4,50 | 3,99 | 1,013 |
5,00 | 3,75 | 1,250 |
5,50 | 3,49 | 1,513 |
6,00 | 3,20 | 1,800 |
6,50 | 2,89 | 2,113 |
7,00 | 2,55 | 2,450 |
7,50 | 2,19 | 2,813 |
8,00 | 1,80 | 3,200 |
8,50 | 1,39 | 3,613 |
9,00 | 0,95 | 4,050 |
9,50 | 0,49 | 4,513 |
10,00 | 0,00 | 5,000 |
По полученным значениям строим характеристику сети и главную характеристику насоса. Точка пересечения полученных кривых – рабочая точка, по которой определяется подача и напор насоса при работе на данную сеть.
Рисунок 82 – Определение положения рабочей точки
1 – Характеристика сети,
2 – главная характеристика насоса.
Рабочей точке соответствует подача 7,1 л/с и напор 2,5 м.
При увеличении коэффициента сопротивления в два раза уравнение сети будет выглядеть следующим образом: . При изменении частоты вращения рабочего колеса насоса в два раза уравнение главной характеристики насоса будет: .
Задаемся несколькими значениями подачи насоса и по новым уравнениям характеристики сети и главной характеристики насоса определяем напор и подачу насоса (табл. 12).
Таблица 12 – Данные для построения характеристики сети и главной характеристики насоса
Подача насоса Q, м3/с | Напор насоса H, м | Потребные напор Нпотр, м |
0,00 | 20,00 | 0,00 |
0,50 | 19,99 | 0,03 |
1,00 | 19,95 | 0,10 |
1,50 | 19,89 | 0,23 |
2,00 | 19,80 | 0,40 |
2,50 | 19,69 | 0,63 |
3,00 | 19,55 | 0,90 |
3,50 | 19,39 | 1,23 |
4,00 | 19,20 | 1,60 |
4,50 | 18,99 | 2,03 |
5,00 | 18,75 | 2,50 |
5,50 | 18,49 | 3,03 |
6,00 | 18,20 | 3,60 |
6,50 | 17,89 | 4,23 |
7,00 | 17,55 | 4,90 |
7,50 | 17,19 | 5,63 |
8,00 | 16,80 | 6,40 |
8,50 | 16,39 | 7,23 |
9,00 | 15,95 | 8,10 |
9,50 | 15,49 | 9,03 |
10,00 | 15,00 | 10,00 |
11,00 | 13,95 | 12,10 |
12,00 | 12,80 | 14,40 |
13,00 | 11,55 | 16,90 |
14,00 | 10,20 | 19,60 |
15,00 | 8,75 | 22,50 |
По полученным значениям строим характеристику сети и главную характеристику насоса. Точка пересечения полученных кривых – рабочая точка, по которой определяется подача и напор насоса при новых рабочих условиях.
Рисунок 83 – Определение положения рабочей точки
1 – Характеристика сети,
2 – главная характеристика насоса.
Рабочей точке соответствует подача 11,55 л/с и напор 13,2 м.
Глава 4. Расчетно-графические задания для самостоятельной работы студентов
1. Определить абсолютное давление р по показанию микроманометра с наклонной трубкой (l). Микроманометр заполнен жидкостью. Угол наклона манометрической трубки α.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | вода | ртуть | спирт этиловый | |||||||
l, мм | 180 | 220 | 120 | 80 | 110 | 75 | 280 | 300 | 360 | 275 |
α | 20 | 40 | 60 | 80 | 40 |
2. В открытом резервуаре находиться жидкость. Манометр, присоединенный на расстоянии 0,25 м от дна резервуара, показывает давление рм. давление на поверхности жидкости в резервуаре р0. Определить уровень жидкости в резервуаре.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Бензин | Дизельное топливо | Керосин Т-1 | |||||||
р0, кПа | 100 | 180 | 160 | 210 | 190 | 280 | 320 | 250 | 160 | 120 |
рм, ат | 0,2 | 0,25 | 0,3 | 0,42 | 0,18 | 0,15 | 0,22 | 0,3 | 0,4 | 0,28 |
3. Определить силу избыточного (манометрического) давления на дно сосудов различной формы (рисунок), наполненных жидкостью. Высота столба , , .
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Бензин | вода | Дизельное топливо | |||||||
D, м | 1,0 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,0 | 0,8 | 0,6 | 1,0 | 0,5 | 0,6 |
d1, мм | 100 | 120 | 180 | 80 | 60 | |||||
d2, мм | 80 | 60 | 110 | 40 | 20 | |||||
h,мм | 100 | 120 | 200 | 250 | 170 | |||||
h1, мм | 60 | 70 | 110 | 180 | 120 | |||||
h2, мм | 80 | 90 | 160 | 200 | 150 |
4. Определить величину силы F, необходимой для погружения малого сосуда диаметром d на глубину h, в жидкости, заполняющую большой сосуд. Весом малого сосуда пренебречь.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Бензин | вода | Дизельное топливо | |||||||
d, мм | 25 | 40 | 80 | 30 | 50 | |||||
h,мм | 10 | 20 | 40 | 25 | 15 |
5. В сосуде А и в трубе жидкость находится в покое; показания ртутного прибора h рт. Определить высоту H.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Дизельное топливо | Бензин | Вода | |||||||
h рт, мм | 1000 | 800 | 500 | 600 | 800 | |||||
Н, мм | 2000 | 1200 | 1400 | 800 | 1200 |
6. Полый шаровой клапан диаметром D пропускает воду из резервуара А в резервуар В при условии, что разность уровней превышает определенную величину Н. При известных значениях Н и d определить диаметр шарового клапана, удовлетворяющего вышеуказанным условиям, если масса клапана равна М.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | ||||
жидкость | Индустриальное масло 12 | Турбинное масло | Масло ВМГЗ (всесезонное масло гидравлическое) | |||||||||||
Н, м | 0,9 | 1,4 | 0,85 | 1,0 | 1,5 | 1,2 | 1,4 | 1,6 | 1,8 | 0,65 | ||||
d, мм | 80 | 83 | 90 | 95 | 92 | 96 | 98 | 100 | 87 | 110 | ||||
М, кг | 0,2 | 0,22 | 0,25 | 0,27 | 0,3 | 0,32 | 0,36 | 0,28 | 0,25 | 0,4 | ||||
7. Сила, действующая на плунжер гидравлического цилиндра F. Определить показания манометра рм и нагрузки на болтовые группы А и В, если диаметр гидроцилиндра равен D, а диаметрплунжера d. Изменением давления по высоте пренебречь.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Индустриальное масло 12 | Турбинное масло | Масло ВМГЗ (всесезонное масло гидравлическое) | |||||||
F, кН | 25 | 40 | 38 | 28 | 19 | |||||
D, м | 0,50 | 0,45 | 0,65 | 0,42 | 0,38 | |||||
D, м | 0,30 | 0,20 | 0,25 | 0,18 | 0,20 |
8. Определить силу давления, действующие со стороны жидкости на плоскую наклонную стенку, которая имеет форму прямоугольника высотой а и шириной b. Угол наклона стенки α. Показание ртутного вакуумметра h рт, высота жидкости в трубке h. Определить также горизонтальную и вертикальную составляющую силы давления на стенку.
№ варианта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
жидкость | Дизельное топливо | Бензин | Вода | |||||||
а, м | 0,25 | 0,50 | 0,48 | 0,35 | 0,2 | |||||
b, м | 1,50 | 1,2 | 1,65 | 1,40 | 1,3 | |||||
α, 0 | 30 | 20 | 25 | 40 | 60 |
9. Сегментный затвор установлен на водосливе практического профиля. Радиус затвора , угол α. Определить силу давления при ширине затвора b и угол, который составляет равнодействующая с осью ОХ.
№ варианта |
|
|
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!