Гидрогазодинамика. nchti_Рузанова_Гидрогазодинамика_уч_пособие (1). Гидрогазодинамика учебное пособие

• Название: Гидрогазодинамика учебное пособие
• Анкор: Гидрогазодинамика
• Дата: 11.05.2021
• Размер: 1.56 Mb.
• Имя файла: nchti_Рузанова_Гидрогазодинамика_уч_пособие (1).docx
• Тип: Учебное пособие; #203801
• страница: 17 из 17

29. Сравнительная характеристика ЦБН

В химической промышленности чаще всего используют ЦБН.

Плюсы ЦБН:

4. 
   большая объемная подача;
   
5. 
   непрерывность и равномерность подач;
   
6. 
   простота (отсутствие клапанов передаточного механизма воздушных колпаков);
   
7. 
   компактность;
   
8. 
   низкая металлоемкость;
   
9. 
   возможность непосредственного присоединения к приводу (двигателю);
   
10. 
    возможность перекачивания суспензий (отсутствие клапанов);
    
11. 
    свойство саморегулирования (насос сам отыскивает свою рабочую точку, т.е. настраивается на работу, на данную сеть);
    
12. 
    надежность и долговечность;
    
13. 
    дешевизна.
    

Минусы ЦБН:

1. 
   недостаточно высокий напор;
   
2. 
   уступает по КПД поршневым насосам;
   
3. 
   трудность конструктивного выполнения малых насосов;
   
4. 
   необходимостью предварительной заливки насоса перекачиваемой жидкостью (отсутствие самовсасывающей способности);
   
5. 
   кавитация (схлопывание газовых или паровых пузырьков в области высокого давления насоса (в спиральном насосе между колесом и корпусом), каверна - пустота, полость).
   

Кавитация сопровождается шумом, треском, вибрацией. Это объясняется множеством гидравлических микроударов. Она понижает все основные рабочие параметры насосов, сокращается срок службы, поэтому при установке насоса необходимо учитывать кавитационную поправку, т.е. насос должен быть установлен не выше определенного уровня.
Плюсы поршневого насоса:

1. 
   высокий напор;
   
2. 
   высокий КПД;
   
3. 
   самовсасывающая способность;
   
4. 
   независимость объемной подачи насоса от его напора.
   

30. Понятие о компрессорах

Для компрессорных машин вместо напора применяют степень сжатия E – это отношение давления газа на выходе компрессора к его давлению на входе в компрессор.

; (110)

В зависимости от степени сжатия различают компрессорные машины:

1. 
   вентиляторы ( );
   
2. 
   газодувки ( );
   
3. 
   компрессоры ( ).
   

Кроме того, компрессорные машины используют в качестве вакуум-насосов. Основное отличие компрессорных машин от насосов обусловлено сжимаемостью газов.

При резком сжатии газа, особенно для высоких давлений, он сильно разогревается, поэтому возникает необходимость отвода тепла (для уменьшения энергозатрат). По принципу действия центробежные компрессорные машины аналогичны ЦБН, а поршневые компрессоры – ПН.

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО КУРСУ «ГИДРОГАЗОДИНАМИКА» ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

Решите задачи:

Задача 1. Имеется гидропресс (см. рис.40) с цилиндрами диаметрами d₁ и d₂. При равновесии на поршни действуют силы R₁ и R_2. Найдите давление Р и неизвестную величину для своего варианта.

Таблица 1

Вариант	d1, мм	d2, мм	R1, кН	R2, МН
1	30	30	?	0,1
2	40	?	4	0,4
3	?	20	2	0,3
4	20	30	4	?
5	30	40	?	0,2
6	40	?	3	0,1
7	?	10	3	0,3
8	20	20	2	?
9	30	40	?	0,4
10	40	40	2	?
11	?	30	3	0,3
12	40	?	2	0,4
13	30	40	?	0,2
14	30	30	3	?
15	20	?	2	0,1
16	30	40	?	0,2
17	?	30	2	0,3
18	20	?	3	0,1
19	30	40	3	0,3
20	20	30	?	0,1
21	?	20	3	0,2
22	20	?	2	0,4

Продолжение таблицы 1

Вариант	d1, мм	d2, мм	R1, кН	R2, МН
23	30	40	4	?
24	20	20	?	0,2
25	30	30	2	?
26	20	30	?	0,2
27	30	30	3	?
28	30	40	?	0,3
29	40	?	4	0,4
30	?	30	3	0,3
31	20	?	2	0,2
32	30	40	3	?
33	20	20	?	0,1
34	20	?	3	0,2
35	30	40	?	0,3

Примечание: обратите внимание на размерность:

милли – 10^-3, санти – 10^-2, кило – 10³, мега – 10⁶.


Рис.40. Гидропресс

Задача 2. Воспроизведите рис.41, объясните вид эпюры избыточного давления, дорисуйте эпюру для наклонной стенки. Найдите избыточное давление на глубине м в Паскалях, технических атмосферах (1 ат = 1 кгс/см²), если плотность жидкости кг/м³. Здесь N_в – номер варианта.



Рис. 41. Эпюра избыточного давления
Задача 3. Рассчитать плотность воздуха в емкости Е₁ при Р разряжения равном 5,910³ Па, атмосферном давлении Р = 1 бар и температуре . Мольная масса воздуха М = 29 кг/моль.
Задача 4. По трубе диаметром мм перекачивается нефтепродукт со среднерасходной скоростью 1,5 м/с. За какое время заполнится железнодорожная цистерна объемом 60 м³?
Задача 5. По трубам диаметром 25х2 мм теплообменника должно проходить 20 т/ч воды со средней температурой t, С. Сколько трубок должно быть в теплообменнике для обеспечения развитого турбулентного режима (Re = 20000)?

Таблица 2

Nв	t, C	, кг/м3	, 10-6 м2/с
1	0	1000	1,79
2	10	1000	1,31
3	20	998	1,01
4	30	996	0,81
5	40	992	0,66
6	50	988	0,56
7	60	983	0,48
8	70	978	0,42
9	80	972	0,37
10	90	965	0,33
11	5	1000	1,69
12	15	999	1,13
13	25	997	0,91
14	35	994	0,73
15	45	990	0,61
16	55	986	0,52
17	65	981	0,45
18	75	975	0,39
19	85	969	0,35
20	95	963	0,31
21	20	998	1,01
22	40	992	0,66
23	50	988	0,56
24	60	983	0,48
25	70	978	0,42
26	10	1000	1,31
27	30	996	0,81
28	50	988	0,56
29	70	978	0,42
30	80	972	0,37
31	90	965	0,33
32	20	998	1,01
33	40	992	0,66

Продолжение таблицы 2

Nв	t, C	, кг/м3	, 10-6 м2/с
32	20	998	1,01
33	40	992	0,66
34	60	983	0,48
35	85	969	0,35

Задача 6. Через трубку диаметром 17,5 мм течет вода с температурой Найти объемный расход воды в кубических сантиметрах в секунду, при котором будет обеспечен . Зависимость коэффициента кинематической вязкости воды  от температуры имеет вид:

, м/с.

Задача 7. Уровень воды в емкости мм (см.рис.42). Найти избыточное давление на дне емкости и теоретическую скорость истечения воды из сопла.


Рис.42. К задаче 7
Задача 8. Конический расширяющийся канал (диффузор) (рис.43) имеет входной диаметр мм, выходной диаметр мм. На входе скорость воды м/с, показания пьезометра см. Пренебрегая потерями на трение найти:

1. 
   объемный расход воды;
   
2. 
   скорость воды на выходе;
   
3. 
   скоростной напор на входе и выходе;
   
4. 
   пьезометрический напор на выходе.
   

Рис.43. Диффузор
Задача 9. Рассчитайте величину скоростного напора во втором сечении при показании ротаметра , %.
Задача 10. Найдите массовый расход и неизвестную величину для переходника (рис.44), если плотность жидкости кг/м3. Остальные необходимые данные приведены в таблице 3.
Таблица 3

Nв	d1, мм	ω1, м/с	d2, мм	ω2, м/с
0	40	0,5	30	x
1	50	0,8	x	1,6
2	60	x	40	2,0
3	x	1,2	20	2,4
4	80	0,7	x	2,1
5	x	0,7	50	1,4
6	30	0,6	20	x

Продолжение таблицы 3

Nв	d1, мм	ω1, м/с	d2, мм	ω2, м/с
7	70	x	40	2,0
8	90	0,9	30	x
9	x	1,1	50	2,2

Рис.44. Переходник
Задача 11. Во сколько раз и как нужно изменить диаметр трубопровода, чтобы сопротивление его уменьшилось в 10 + 0,2N_в раз, если объемный расход, длина трубы и коэффициент  постоянны?
Задача 12. Вода подается из озера в аппарат насосом. Общее гидравлическое сопротивление сети ΔP = (5 + 0,5N_в) атм., где N_в – номер варианта. Длина трубопровода 100 м, диаметр трубы 76х4 мм. Геометрическая высота подачи 20 м. Коэффициент трения  = 0,03. Сумма коэффициентов местных сопротивлений . Избыточное давление в аппарате 3 атм. Найти массовый расход воды при плотности 10³ кг/м³.
Задача 13. Центробежный насос для перекачки воды имеет следующие паспортные данные: Q = 56 м³/ч, H = 42 м, N = 10,9 кВт при n = 1140 об/мин. Определить: КПД насоса; производительность, развиваемый напор и потребляемую мощность при n = (1000 + 100N_в) об/мин, считая, что КПД остался неизменным.
Задача 14. По трубе, диаметром 30 мм и длиной 30 м перекачивается 6 м³/ч воды. Как изменится гидравлическое сопротивление при увеличении расхода до (7 + N_в) м³/ч, если коэффициент трения в обоих случаях равен 0,025?
Задача 15. Определить диаметр осадительного аппарата производительностью 5(1 + N_в) тыс.м³/ч воздуха (_с = 1,2 кг/м³, _с = 1810^-6 Пас). Скорость воздуха принять равной скорости витания капель диаметром d = 0,2(2+N_в), мм; плотность _ч = (800 + 35N_в) кг/м³. Вычислить коэффициент сопротивления . Здесь N_в – номер варианта; _с и _ч– плотность материала среды и частицы; _с – коэффициент динамической вязкости среды.
Задача 16. Определить высоту и число труб электрофильтра производительностью Q = 50 + 10N_в тыс.м³/ч газа, если скорость газа 1 м/с, а скорость осаждения частиц U_h = 1,5 + 0,5N_в см/с. Внутренний диаметр труб 300 мм.

ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ И ЭКЗАМЕНУ

1. 
   Основные свойства жидкости.
   
2. 
   Плотность и удельный вес.
   
3. 
   Давление, вязкость.
   
4. 
   Поверхностное натяжение.
   
5. 
   Диф. уравнение равновесия Эйлера.
   
6. 
   Основное уравнение гидростатики.
   
7. 
   Закон Паскаля.
   
8. 
   Эпюры гидростатического давления.
   
9. 
   Приборы для измерения давления.
   
10. 
    Пьезометр. Ртутный манометр.
    
11. 
    Поршневой манометр.
    
12. 
    Дифманометр.
    
13. 
    Микроманометр.
    
14. 
    Вакуумметр.
    
15. 
    Пружинный манометр.
    
16. 
    Мембранный манометр.
    
17. 
    Давление на плоские стенки.
    
18. 
    Центр давления.
    
19. 
    Виды движения жидкостей.
    
20. 
    Режим движения жидкостей.
    
21. 
    Распределение скоростей и расход жидкости при установившемся ламинарном потоке.
    
22. 
    Уравнение неразрывности.
    
23. 
    Диф. уравнение движения идеальной жидкости.
    
24. 
    Диф. уравнение движения вязкой жидкости.
    
25. 
    Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
    
26. 
    Уравнение Бернулли для реальной жидкости.
    
27. 
    Уравнение Пуазейля.
    
28. 
    Некоторые характеристики турбулентного потока.
    
29. 
    Гидравлическое сопротивление трубопроводов и аппаратов.
    
30. 
    Уравнение Дарси-Вейсбаха.
    
31. 
    Местные сопротивления.
    
32. 
    Транспортирование жидкостей.
    
33. 
    Классификация насосов.
    
34. 
    Основные рабочие параметры насосов.
    
35. 
    Центробежные насосы.
    
36. 
    Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса.
    
37. 
    Основное уравнение лопастных насосов.
    
38. 
    Характеристика центробежного насоса.
    
39. 
    Работа насоса на сеть. Рабочая точка.
    
40. 
    Помпа ж.
    
41. 
    Последовательное и параллельное соединение насосов.
    
42. 
    Кавитация в лопастных насосах.
    
43. 
    Допустимая высота всасывания центробежного насоса.
    
44. 
    Индикаторная диаграмма поршневого насоса.
    
45. 
    Принцип действия объемных насосов, их классификация.
    
46. 
    Поршневые насосы. Область применения.
    
47. 
    Ручной поршневой насос, его работа.
    
48. 
    Кинематическая схема одноцилиндрового поршневого насоса.
    
49. 
    Мгновенная подача жидкости.
    
50. 
    Неравномерность подачи и методы ее выравнивания.
    
51. 
    Допустимая высота всасывания поршневого насоса.
    
52. 
    Одноцилиндровый насос с воздушным колпаком.
    

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 
   «Процессы и аппараты химической технологии» Касаткин А.Г. Изд-во: ПрофиКС, 2008. – 753с.
   
2. 
   «Гидрогазодинамика» Учебное пособие. Жуков Н.П. Тамбов. Изд-во: ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2004. – 92с.
   
3. 
   «Основа технической гидрогазодинамики и гидравлики» Учебное пособие. Тазюков Ф.Х., Кутузов А.Г., Кутузова М.А. Казань РИЦ «Школа», 2010. – 168с.
   
4. 
   «Гидравлика». Учебное пособие. М.Я. Кордон, В.И. Симакин, И.Д. Горешник. Пенза. ПГУ, 2005. – 71с.
   

Учебное пособие
Рузанова Марина Александровна

кандидат технических наук, доцент

ГИДРОГАЗОДИНАМИКА
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Корректор Белова И.М.

Худ.редактор Фёдорова Л.Г.
Сдано в набор14.03.17.

Подписано в печать 16.03.17.

Бумага писчая. Гарнитура Таймс.

Усл. печ. л. 5,4. Тираж 100 экз.

Заказ №20.

НХТИ ФГБОУ ВО «КНИТУ»,

г. Нижнекамск, 423570, ул. 30 лет Победы, д. 5а.