методические указания гидравлика и гидропневмопривод. Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
 Скачать 0.95 Mb.
|
  Пример 4.1. Центробежный насос, характеристики которого (H(Q) и η(Q)) приведены в таблице, подает воду (γ = 104 Н/м3; ν = 0,01 см2/с) на геометрическую высоту Нг =10 м. Трубы всасывания и нагнетания имеют соответственно диаметры dвс = 50 мм и dн = 25 мм, а длины вс = 5м, н = 10м. Эквивалентная шероховатость труб = 0,6 мм. Найти рабочую точку при работе насоса на сеть. Определить, как изменяются напор и мощность насоса при уменьшении задвижкой подачи воды на 25 %. При построении характеристики трубопровода местными сопротивлениями пренебречь. Решение: Рабочая точка определяется пересечением характеристики H(Q) насоса и характеристики трубопровода. Характеристику насоса строим по табличным данным. Характеристика трубопровода определяется выражением  , (4.4)где Q - расход, м3/с; вс, н - коэффициенты гидравлического трения во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно.  Характеристику трубопровода строим по точкам, определив предварительно Нтр для различных значений расхода Q. При Q = 0, Нтр = 10. Пусть Q = 0,3 л/с. Тогда скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах будут:   Режимы течения определяются соответствующим числом Рейнольдса:  Коэффициенты гидравлического трения определяем по универсальной формуле Альтшуля:  Потребный напор в трубопроводе теперь определится согласно формуле (4.4)  Проводя аналогичные вычисления для Q = 0,5 л/с и 0,7 л/с, данные заносим в таблицу. Нанеся полученные точки на график и соединив их плавной кривой, получим характеристику трубопровода Нтр(Q). (см. рис.). В пересечении характеристик насоса и трубопровода получаем рабочую точку (точка А). Для рабочей точки по графикам определяем:раб = 0,55 л/с; Нраб = 11,3 м; ηраб = 53%. Мощность насоса в точке А составит:  При уменьшении расхода задвижкой потери в трубопроводе растут и характеристика трубопровода пойдет круче вверх. Поскольку новый расход будет меньше на 25%, чем в точке А, его значение составит: = Q · 0,75 = 0,55 · 0,75 = 0,41 л/с. Поэтому новая рабочая точка (точка В) будет расположена на характеристике насоса при полученном значении расхода, а новая характеристика трубопровода  будет расположена выше первоначальной. Соответственно с графика снимаем значения в новой рабочей точке = 0,41 л/с;Н = 11,6 м; η = 42%. Мощность насоса в точке В составит:  Представленный графо-аналитический метод решения задач широко используется при определении параметров работы насосов и насосных станций. ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 4 Задача 42. При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса р2 = 0,35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм рт. ст.; подача Q = 6,5 л/с; крутящий момент на валу насоса М = 41 Н · м; частота вращения вала насоса n = 800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и к.п.д. насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми. Задача 43. 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 t = 80 оС (рн.п.= 45 кПа), если кавитационный коэффициент быстроходности, по формуле Руднева, С = 1200; Q = 5 л/с; п = 6000 об/мин.; hа = 740 мм рт. ст. Диаметр входного трубопровода d = 40 мм.  Задача 44. Центробежный насос работает с частотой вращения n1 = 1500 об/мин и перекачивает жидкость по трубопроводу, для которого задана кривая потребного напора Нпотр - f(Q) (см. рис.). На том же графике дана характеристика насоса Нн при указанной частоте вращения. Какую частоту вращения нужно сообщить данному насосу, чтобы увеличить подачу жидкости в два раза?  Задача 45. Центробежный насос, характеристика которого при п1=1400 об/мин дана в виде графиков Н = f(Q) и η =f(Q), работает в системе охлаждения двигателя и при указанной частоте вращения создает напор Н1 = 7,2 м и подачу Q = 3,5 л/с. Определить частоту вращения п2, которую нужно сообщить этому насосу для того, чтобы при увеличении суммарного сопротивления системы (включением дополнительного агрегата) подача насоса осталась неизменной и равной Q = 3,5 л/с. Чему при этом будут равны к.п.д. насоса η и потребляемая мощность? Задача 46. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D = 60 мм, имеет следующие параметры: Н1 = 8 м; Q1 = 6 л/с; п1 = 3000 об/мин. Для системы охлаждения двигателя необходимо иметь насос, обеспечивающий на подобном режиме работы подачу Q2 = 9 л/с при п2 = 4000 об/мин. Как надо изменить диаметр рабочего колеса указанного выше насоса, чтобы обеспечить требуемые параметры? Каков при этом будет напор насоса Н2? Задача 47. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D1 = 250 мм, при частоте вращения п1 = 1800 об/мин. создает напор Н1 = 12 м и подает Q = 6,4 л/с. Требуется определить частоту вращения п2 и диаметр D2 колеса насоса, который при подобном режиме работы создает напор Н2 = 18 м и обеспечивает подачу Q2 = 10 л/с. Задача 48. Центробежный насос, характеристика которого описывается уравнением Нн = Н0 - k1Q2, нагнетает жидкость в трубопровод, потребный напор для которого пропорционален квадрату расхода: Нпотр = k2Q2. Определить подачу насоса и его напор, если Н0 = 5 м, k1 = k2 = 0,05 · 106 с2/м5. Какими будут подача насоса и напор, если частота его вращения увеличится вдвое и вдвое возрасте сопротивление трубопровода, т.е. k'2 = 0,1 х 106 с2/м5? Задача 49. Подача центробежного насоса, характеристика которого при ω = 250 с-1 описывается уравнением Нн = Н0 + k1Q - k2Q2, при работе на заданный трубопровод составляет Q = 5 л/с. Определить, с какой скоростью должно вращаться колесо насоса для создания напора в два раза большего при той же подаче, если Н0 = 4 м; k1 = 0,2 · 103 с/м2; k2 = 0,06 · 106 с2/м5. Задача 50. Определить допустимую высоту всасывания hв центробежного насоса Нц при частоте вращения насосного колеса n. Насос развивает подачу Q = 5 л/с, создавая напор Н = 50 м. Диаметр всасывающего стального трубопровода dв=60 мм, в = 9 м, эквивалентная шероховатость Δ = 0,2 мм. Перекачивается вода (ν = 0,01 см2/с, ρ = 1000 кг/м3), максимальная температура которой Т = 28 оС. Коэффициент, характеризующий конструкцию насоса, принять равным С = 850. Построить пьезометрическую линию для всасывающего трубопровода.   Задача 51. Определить наибольшее допустимое расстояние l от колодца 1 до центробежного насоса 2 при частоте вращения насосного колеса п. Насос развивает подачу Q = 3,3 л/с, создавая напор Н = 18 м. Диаметр всасывающего стального трубопровода dв = 40 мм; эквивалентность Δ = 0,1 мм; перекачивается вода (ν = 0,01 см2/с, ρ = 1000 кг/м3). Коэффициент, характеризующий конструкцию насоса, принять равным С = 800. Высота всасывания насоса hв, а клапан всасывания 3 находится ниже горизонта воды на величину а. Построить пьезометрическую линию для всасывающего трубопровода. Литература 1. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: учеб. пособие для машиностроит. вузов / Б.Б.Некрасов, И.В.Фатеев, Ю.А.Беленков и др.; под ред. Б.Б.Некрасова. - М.: Высш. шк., 1989. - 192 с.: ил. 2. Палишкин, Н.А. Гидравлика и сельскохозяйственное водоснабжение / Н.А. Палишкин. - М.: Агропромиздат, 1990. - 351 с. . Сабашвили, Р.Г. Гидравлика, гидравлические машины и водоснабжение сельского хозяйства: учеб. пособие для вузов / Р.Г. Сабашвили. - М.: Колос, 1997. - 479 с. Приложение Физические свойства жидкостей и газов Таблица 1 - Плотность и кинематическая вязкость некоторых жидкостей при давлении р = 0,1 МПа
|