контрольная по насосам. 1 Гидромашины и компрессоры, их общая классификация и основные параметры

• Название: 1 Гидромашины и компрессоры, их общая классификация и основные параметры
• Анкор: контрольная по насосам
• Дата: 07.12.2022
• Размер: 3.34 Mb.
• Имя файла: Vsyo_k_kr_po_nasosam.docx
• Тип: Документы; #832771

1)Гидромашины и компрессоры, их общая классификация и основные параметры.

Гидравлическими называют машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию (насосы), либо получают от жидкости часть энергии и передают ее рабочему органу для

полезного использования (гидродвигатели).



Основными параметрами насоса и гидромотора являются рабочий объем, номинальное давление и частота вращения.

1)Динамические насосы. Общее устройство и принцип действия.





2)Основы теории лопастных насосов. Кинематика течения жидкости в рабочем колесе лопастного насоса. Основное энергетическое уравнение (уравнение Эйлера) идеального лопастного насоса.

Преобразование механической энергии в энергию движения жидкости осуществляется с помощью силового воздействия лопасти рабочего колеса на объем жидкости в межлопастном пространстве (рис. 4.1).С хема скоростей потока жидкости в рабочем колесе

Согласно положениям механики абсолютная скорость жидкости в области лопастного колеса V может быть представлена в виде векторной суммы:



где W - относительная скорость; u - переносная скорость.
Для определения значений w и и используем гипотезу о струйном течении жидкости. Согласно гипотезе траектория движения частиц в межлопастном пространстве колеса совпадает с очертанием профиля лопасти.



4) Виды рабочих колес в зависимости от величины угла установки лопастей на вы­ходе. Теоретическая напорная характеристика лопастного насоса.

1) Открытое рабочее колесо - Рабочее колес отрытого типа применяют для перекачивания загрязненных и/или густых жидкостей.

2) Закрытое рабочее колесо - Конструкция закрытого типа характеризуется высоким значением КПД.Насосы, оборудованные колесами данного типа, применяются как для перекачивания чистых жидкостей, так и незначительно загрязненных сред.

3) Радиальное рабочее колесо - В насосах, где установлено радиальное рабочее колесо, поток жидкости имеет радиальное направлении и поэтому создается условия для работы центробежных сил.

4) Осевое рабочее колесо - В насосах, где установлено осевое рабочее колесо, поток жидкости параллелен оси вращения лопастного насоса. Принцип действия центробежного агрегата похож на предыдущий вариант и основан на передаче энергии от лопасти к потоку жидкости.

Теоретические хар-ки насоса:

Напор (H) [метры], Производительность (Q) [м³/сек], кпд (ή)

КПД = N_пол/N_зат

5) Потери энергии в лопастном насосе и его действительные характеристики.

Гидравлические потери. Этот вид потерь обусловлен трением жидкости о поверхность проточных каналов, изменением направления и скорости движения жидкости в проточной части насоса преобразованием динамического напора в статический.

Количественно эти потери оценивают гидравлическим КПД: η =

Объемные потери. К объёмным потерям относят утечки части объёма перекачиваемой насосом жидкости между полостями с различной величиной давления. Эти потери можно условно разделить на внутренние и внешние.



Механические потери. К механическим потерям относят потери мощности на трение в уплотнениях вала, потери в подшипниках и потери на трение наружных поверхностей дисков рабочих колес о жидкость. Основная доля потерь приходится на дисковое трение. Величина этих потерь может быть вычислена по следующей формуле:

6) законы подобия лопастных насосов.



7) частные случаи законов подобия.



8) коэффициент быстроходности. Классификация лопастных насосов по коэффициенту быстроходности.

Коэффициентом быстроходности называется число оборотов колеса насоса, подобного данному, который создаёт напор в 1 м при полезной мощности в 1 л.с. в режиме максимального КПД.



9) Характеристики внешних сетей. Уравнение характеристики трубопровода насосной установки.

Внешняя сеть – совокупность всасывающих и нагнетательных трубопроводов.



Нг – геодезический напор (геометр. высота)

Хар-ка сети: H_c = H_г + R_c * Q²

R_c – обобщенный коэффициент сопротивления внешней сети. Зависит от линейных потерь (шероховатость) и от местных (задвижки, отводы).



10) Требования к рабочему режиму насосной установки. Определение параметров режима работы насоса на внешнюю сеть.

11) Параллельное соединение лопастных насосов. Графическое определение рабочего режима лопастных насосов при таком соединении.

12) Последовательное соединение лопастных насосов. Графическое определение рабочего режима лопастных насосов при таком соединении.

13) Кавитация. Причины кавитации. Влияние кавитации на оборудование. Методы борьбы с кавитацией.

Кавитация- процесс образования пузырьков в области пониженного давления, перенос их в область повышенных давлений и последующее схлопывание.

Среди причин возникновения кавитации называют: 

1. 
   местное уменьшение уровня давления по причине сужения потока из-за увеличения скоростей, 
   
2. 
   увеличение t жидкости (уменьшение давления пара), 
   
3. 
   частицы жидкости при движении изменяют свои траектории (также возможен их отрыв). 
   

Влияние кавитации на оборудование

1. 
   Эрозия материалов.
   
2. 
   Резкие перепады давления, гидравлические удары.
   
3. 
   Шумы. Их источник – ударная волна.
   
4. 
   Сбои в функционировании оборудования. Некорректная работа насоса, снижение его производительности напрямую
   

Методы решения:

1. 
   Повышение давления на входе
   
2. 
   Менять форму лопостей
   

14)Допустимая высота всасывания насосов.

 это расстояние между свободной поверхностью в резервуаре (водоеме), из которого жидкость забирается насосом, и осью рабочего колеса. В идеале 10 метров



15)Испытания центробежного насоса. Цель испытаний. Схема стенда.

Цель:

Изучить работу насосной установки с центробежным насосом.

Освоить методику параметрических испытаний центробежного насоса.

Получить характеристику центробежного насоса.

Смотрите оригинал матер

1. 
   Насос
   
2. 
   Электродвигатель
   
3. 
   Задвижка
   
4. 
   Нагнетательный Манометр
   
5. 
   Вакуумметор
   
6. 
   
   
7. 
   ваттметр
   
8. 
   Ёмкость
   

16. Конструкции рабочих колес центробежных насосов.

Крыльчатка насоса - это совокупность лопастей, расположенных по окружности рабочего колеса. Эти лопасти представляют собой пластины, изогнутые в противоположном водотоку направлении. Расположение, геометрия и направление колеса определяет рабочие характеристики насоса. Все эти параметры определяются расчетом на этапе проектирования

17) Осевая сила в центробежных насосах. Ее направление. Причина возникновения.

Осевые силы в центробежном насосе являются результатом разности давлений, действующих на передний и задний диски рабочего колеса.

Осевая сила, действующая на рабочее колесо насоса, представляет собой равнодействующую сил, действующих на рабочее колесо и направлена она в сторону, соответствующую направлению действия большей из этих сил.

Осевая сила стремится сдвинуть рабочее колесо вместе с валом в сторону всасывающего патрубка. Если это усилие окажется достаточно большим, оно приведет к поломке подшипников, истиранию в первую очередь уплотнительных колец, а затем и ко взаимному истиранию корпуса насоса и рабочего колеса.

P_осевая = ¼π(D₁² - d²)( р₂ – р₁)

Таким образом, осевая сила определяется произведением разности между конечным давлением, которое создает насос (р₂), и начальным давлением на всасывании р₁, умноженной на площадь живого сечения потока при входе в рабочее колесо. Так как р₂ > р₁, то осевая сила направлена в сторону всасывания.

18) Способы уравновешивания осевой силы в одноступенчатых насосах.

1. Установка упорных подшипников скольжения.

Такой способ применяют только при очень небольшой осевой силе как вспомогательную меру.



3. Применение гидравлического приспособления с разгрузочным диском.

Если осевая сила достигает больших значений, например, в высоконапорных насосах, то сверление разгрузочных отверстий в центральной части рабочего колеса оказывается недостаточно. В этом случае на нагнетании насоса монтируется гидравлическое приспособление, с помощью которого создается усилие на ротор насоса, равное осевому, но противоположное ему по направлению.

При соответствующих размерах такого гидравлического разгрузочного диска, осевая сила может быть полностью уравновешена.

4. уравновешивания осевой силы применяют ребра, расположенные с наружной стороны заднего диска. При вращении рабочего колеса вследствие наличия ребер снижается давление в полости между колесом и корпусом.

5. Однако самым эффективным способом разгрузки ротора одноступенчатого насоса от осевого усилия является применение насосов с колесами двустороннего всасывания.

19)Способы уравновешивания осевой силы в многоступенчатых насосах.

1. 
   Применение разгрузочных лопаток (импеллер)
   
2. 
   Искусственное выравнивание давлений на дисках рабочего колеса
   
3. 
   Взаимообратное направление жидкости рабочими колёсами
   
4. 
   Гидравлическая пята
   
5. 
   
   
6. 
   Думмес
   

ё

20)Радиальная сила в центробежных насосах. Способы уравновешивания радиальной силы.



21)Устройство, принцип действия и характеристики поршневых насосов.

Поршневой насос  — один из видов объёмных гидромашин, в котором вытеснителями являются один или несколько поршней, совершающих возвратно-поступательное движение.

Важнейшие характеристики поршневых насосов: зависимости подачи от напора при постоянной частоте вращения Q= f (n), к.п.д. от подачи ɳ = f (Q), а также мощности от частоты вращения (числа двойных ходов поршня), от подачи n напора N=f(n); N = f(Q); N=f(H).



22) Теоретический и действительный рабочие циклы поршневого насоса.

Рассмотрим рабочий цикл идеального поршневого компрессора. Под идеальным будем подразумевать компрессор, отвечающий следующим требованиям:

1) на пути движения газа в таком компрессоре отсутствуют гидравлические сопротивления, вследствие чего температура в периоды всасывания и нагнетания постоянна, а на всасывающих и нагнетательных рабочих клапанах отсутствуют перепады давления;

2) давление и температура газа под поршнем в период всасывания и нагнетания не изменяются;

3) после окончания процесса нагнетания в компрессоре не остается газа;

4) в компрессоре отсутствуют утечки газа через рабочие клапаны, в зазоре между поршнем и цилиндром;

5) затраты мощности на механическое трение отсутствуют.

Действительный цикл поршневого компрессора состоит из хода всасывания и хода сжатия и последующего вытеснения (выталкивания) газа из цилиндра в нагнетательную трубу. Начальная точка соответствует началу хода всасывания газа с давлением всасывания . Затем происходит момент  изменения направления движения поршня и начала хода сжатия газа. Давление повысится до выходного (нагнетания), после чего будет происходить процесс вытеснения газа в нагнетательную трубу с давлением.

23) Винтовой насос. Устройство, принцип действия.

Винтовой насос – это агрегат, предназначенный для перекачивания растворов и жидкостей повышенной вязкости. Винтовые насосы обладают простой конструкцией, отличаются надежностью и длительным рабочим ресурсом.

Устройство

Основным элементом винтового насоса является ротор. Он имеет цилиндрическую форму и спиральный желоб, напоминающий винт или шнек. Ротор расположен внутри статора, снабженного эластомерной гильзой и спиралевидным каналом. Сам статор имеет форму стальной трубы. Роторная спираль может оборудоваться несколькими заходами. При этом статорная спираль всегда оборудована одним заходом больше.

Вдоль контактной линии между статором и ротором расположены защищенные от проникновения воды участки, разделяющие рабочую полость насоса на несколько частей. Благодаря особенному расположению ротора в статоре, эти участки поочередно открываются и закрываются.

Регулировка объемов откачиваемой жидкости осуществляется посредством изменения количества оборотов ротора. Для этого следует использовать частотный привод.

Все элементы насоса помещены в прочный корпус из пластика или чугуна. При этом, если используется винтовой насос для скважины, то его корпус изготавливается из нержавеющей стали.

Принцип действия
Принцип действия каждого винтового агрегата основан на перемещении жидкости вдоль винтовой оси внутри камеры. Ось образуется между поверхностью корпуса и винтовыми канавками путем вхождения винтовых выступов в смежные канавки. Благодаря такому принципу работы, внутри прибора создается замкнутое пространство, которое не позволяет жидкости перемещаться назад из прибора.

Высокая надежность и способность работать под высокими нагрузками делает винтовые насосы одним из наиболее прогрессивных видов насосного оборудования.

24) Шестеренный насос. Устройство, принцип действия

Шестерённый насос – это роторный насос с рабочим органом в виде двух шестерён.

Шестеренный насос имеет следующее устройство, в него входят две шестеренки и корпус внутри которого они закреплены.  Одна из шестерней является ведущей и приводится в движение внешним механическим приводом. Вторая приводится в движение первой за счет зацепления. Вращаясь они перемещают жидкость, находящуюся между зубьями из камеры всасывания в камеру нагнетания .

Шестеренный насос имеет следующий принцип работы, который мы рассмотрим поэтапно:

1. 
   Забор жидкости происходит за счет выхода из зацепления шестерен в камере всасывания . Расходящиеся зубья расширяют объём камеры всасывания , в результате чего в камере образуется вакуум, который стремительно заполняется жидкостью через всасывающий канал. Вследствии разности давлений в линии забора и подающей камеры .
   
2. 
   Шестерни переносят рабочую жидкость в пространстве промеж зубьев, из камеры всасывания в камеру нагнетания.
   
3. 
   При вхождении зубьев шестеренного насоса в зацепление, происходит уменьшение объема камеры. В результате этого происходит выдавливание жидкости из камеры нагнетания.
   

25) Пластинчатый насос. Устройство, принцип действия.

Пластинчатый насос – это роторная объемная гидромашина, вытеснителями в которой являются две и более лопасти. 

Устройство пластинчатого насоса состоит из следующих элементов: чугунный (стальной) корпус с всасывающим и нагнетальным патрубком; асинхронный двигатель; ротор, вращающийся по эксцентриковой траектории.

Принцип работы пластинчатого насоса основывается на увеличении на всасывающем и уменьшении на нагнетательном полуобороте объема между барабаном, смежными пластинами и корпусом. Благодаря этому образуется разрежение, всасывается воздух на всасывающем полуобороте, создается избыточное давление и воздух выталкивается на нагнетательном полуобороте.

26) Аксиально-поршневой насос. Устройство, принцип действия.

Аксиально-поршневой насос представляет собой механизм, который преобразовывает механическую энергию, берущуюся с вращающегося вала, в энергию, которая приводит рабочую жидкость в движение. При обратном процессе, когда движение жидкости будет подаваться с обратной стороны, можно спровоцировать работу самого вала. В таком случае поршневой гидронасос будет выступать в роли классического мотора.

Принцип работы системы аксиально-поршневых насосов заключаются в том, что из-за угла между валом и блока цилиндра часть поршней выходит из ротора, в то же время другая часть движется в противоположную сторону. Такое действие позволяет уменьшать объем рабочих камер, либо увеличивать их в зависимости от конкретного случая.

Благодаря этому идет выдавливание и всасывание рабочей жидкости. Она проходит через специальное окно, сделанное в основании цилиндрического блока и распределительного диска. После пройденного этапа, рабочая жидкость движется дальше по каналам устройства.

Так же одним из отличий приборов с наклонным блоком является то, что в нем можно механически воздействовать на величину хода поршней. Работая с поршневым гидронасосом достаточно поменять угол наклона блока цилиндра. Данное вмешательство откорректирует исходные значения рабочего объема гидравлических насосов.

27) Штанговый скважинный насос. Устройство, принцип действия.

Скважинные насосы штангового типа, представляют собой устройства, при помощи которых можно откачивать жидкие среды из скважин, характеризующихся значительной глубиной. Использование такого насосного оборудования является одним из наиболее популярных способов откачивания нефти: приблизительно 70 % действующих сегодня нефтеносных скважин обслуживают именно штанговые насосы.

Принцип работы глубинных штанговых насосов достаточно прост.

При перемещении плунжера вверх в нижней части камеры насоса создается разрежение давления, что способствует всасыванию перекачиваемой жидкой среды через входной клапан.

Когда плунжер начинает движение вниз, всасывающий клапан закрывается под действием давления перекачиваемой жидкой среды, и она через полый канал поршня и нагнетательный клапан начинает поступать в подъемные трубы.

В ходе безостановочной работы штангового глубинного насоса перекачиваемая им жидкая среда начинает заполнять внутренний объем подъемных труб и в итоге направляется на поверхность.

28) Неравномерность подачи возвратно-поступательных насосов и способы её сглаживания.

Существенным недостатком всех возвратно-поступательных насосов является неравномерность подачи Q по времени t. Это обусловлено чередованием тактов всасывания и нагнетания за время рабочего цикла.

Для ее снижения используют два способа.

Первым из этих способов является применение многокамерных насосов. В этом случае нагнетание осуществляется несколькими вытеснителями по очереди или одновременно.

При увеличении числа рабочих камер с целью уменьшения неравномерности подачи предпочтение следует отдавать насосам с нечетным количеством камер. Практика показывает, что в большинстве случаев для получения одинаковой равномерности подачи насос с четным числом камер должен их иметь в 2 раза больше, чем насос с нечетным числом.

Вторым способом снижения неравномерности подачи является использование гидравлических аккумуляторов, которые устанавливаются на выходе насосов. При ходе нагнетания часть подачи насоса из-за возрастания давления в напорном трубопроводе заполняет нижнюю полость гидропневмоаккумулятора, газ в верхней его полости сжимается. При ходе всасывания давление в трубопроводе снижается и жидкость из гидропневмоаккумулятора вытесняется потребителю сжатым газом, компенсируя недостаток подачи насоса.