лаб.работа. Лабораторная работа 1 Снятие
 Скачать 3.07 Mb.
|
Цель лабораторной работыЦели выполняемой работы следующие: демонстрация внешних признаков возникновения кави- тации при работе пожарного центробежного насоса; снятие кавитационной характеристики пожарного центро- бежного насоса и определение критического кавитационного запаса. ЗадачиВ лабораторной работе преследуются следующие задачи: изучить вводные положения и расчетные зависимости; экспериментально определить по опытным данным безка- витационные режимы работы пожарного центробежного насоса; подготовить отчет о работе и ответы на контрольные во- просы. Практическое значение приобретенных навыков снятия кавита- ционной характеристики пожарного центробежного насоса важно: для организации правильной и эффективной эксплуа- тации насосных установок пожарных автомобилей в различных оперативно-тактических условиях; обеспечения подготовки выпускников института к эф- фективному участию в организации и проведении проверок, сер- тификационных (и иных) испытаний насосных установок, обра- ботке полученных результатов. Методика выполнения лабораторной работы Описание испытательной установки Демонстрация внешних признаков возникновения кавита- ции при работе пожарного центробежного насоса производится непосредственно на пожарной автоцистерне и без постановки ее на водоисточник. Снятие кавитационной характеристики насоса производится на открытой испытательной установке, которая состоит из по- жарного автомобиля, оборудованного насосом центробежным пожарным типоразмера ПН-40, оснащенным штатными маноме- тром и мановакуумметром (оба класса точности 1,5). Кроме того, для измерений атмосферного давления необходим барометр, а для температуры воды в водоисточнике — образцовый термо- метр с ценой деления 0,1 К (0,1 ˚С). Для снятия кавитационной характеристики насоса пожарный автомобиль следует установить на открытый водоисточник по схе- ме (рис. 3.3). При этом очевидно, что схема соответствует режимам работы насоса с разной степенью загрязнения всасывающей сетки.  Рис. 3.3. Схема открытой испытательной установки для исследования бескавитационных режимов работы пожарного центробежного насоса со средней степенью загрязнения всасывающей сетки Для реализации схемы (рис. 3.3) применено следующее пожар- ное гидравлическое оборудование: две всасывающие линии, каждая из которых включает сетку всасывающую СВ-75, трехходовое разветвление РТ-80, два напорно-всасывающих рукава диаметром 75 мм, подключенных к одному из патрубков водосборника насоса, а также образцовый вакуумметр класса точности 0,6. Причем для максимального вы- полнения требования ГОСТ 6134–2007 по минимизации завихре- ний потока трехходовые разветвления РТ-80 смонтированы в раз- рыве напорно-всасывающих рукавов; к обоим напорным патрубкам насоса присоединены трех- ходовые разветвления РТ-80 с мерными шайбами с отверстия- ми диаметром 19 и 22 мм на центральных штуцерах и диаметром 13 мм на боковых выходных штуцерах; шесть напорных пожарных рукавов диаметром 77 мм или 66 мм, предназначенных для слива. Порядок проведения лабораторной работы Демонстрацию внешних признаков возникновения кавита- ции при работе пожарного центробежного насоса ввиду дефицита учебного времени целесообразно проводить следующим образом. Запустить двигатель пожарного автомобиля. Заполнить полость насоса водой из емкости автоцистерны (АЦ), для чего полностью открыть задвижку «Из цистерны». Полностью открыть задвижку «В цистерну». Включить сцепление. Рукояткой «ГАЗ» плавно увеличить напоры на коллекторе насоса до максимума. Постепенно плавно прикрывать задвижку «Из цистерны». Наблюдать за внешними признаками проявления кавита- ции в насосе: металлическим шумом и щелчками, падением дав- ления по манометру. Снятие кавитационной характеристики пожарного насоса необходимо производить в следующей последовательности. Собрать схему (рис. 3.3). Расставить участников испытания для измерения параметров. Измерить и занести в протокол экспериментов (колон- ки 2, 3, с. 55–56) значения атмосферного давления по барометру и температуры воды в водоисточнике соответственно. Запустить двигатель АЦ и заполнить полость насоса и вса- сывающих рукавов водой. Включить сцепление. При давлении 0,15–0,2 МПа (1,5–2 атм) по манометру плавно полностью открыть правую и левую напорные задвижки на коллекторе насоса. Затем полностью открыть задвижки на всех штуцерах трехходовых разветвлений РТ-80, присоединенных к напорным патрубкам пожарного насоса. Рукояткой «ГАЗ» задать номинальную частоту вращения вала рабочего колеса насоса. В протоколе экспериментов зафиксировать давление на входе и выходе насоса. Затем посредством прикрытия задвижек центральных штуцеров трехходовых разветвлений РТ-80 на входе в насос поток дросселировать, т. е. постепенно понижать давление на входе, поддерживая при этом ранее заданное значение подачи насоса (при помощи напорных вентилей). Для этого на 1/3 при- крыть центральную задвижку разветвления РТ-80 на правой всасывающей линии. В колонке 12 протокола зафиксировать соответствующие показания образцового вакуумметра (РM1, Па) на всасывающем патрубке насоса и величину напора по маноме- тру (колонка 10) на его коллекторе. Затем еще на 1/3 прикрыть центральную задвижку развет- вления РТ-80 на правой всасывающей линии. Внести в протокол величины давлений на входе и выходе насоса. Полностью перекрыть центральную задвижку разветвле- ния РТ-80 на правой всасывающей линии. Зафиксировать в прото- коле экспериментов величины давлений на входе и выходе насоса. На 1/3 прикрыть центральную задвижку разветвления РТ-80 на левой всасывающей линии. Величины давлений на вхо- де и выходе насоса запротоколировать. Еще на 1/3 прикрыть центральную задвижку разветвления РТ-80 на левой всасывающей линии. Вновь зафиксировать давле- ние на входе и выходе насоса. 4.Обработкаэкспериментальныхданных  Давление на входе следует понижать до тех пор, пока не будет зафиксирован явный срыв напора и выход насоса в кавитацион- ный режим. Таким образом, по результатам эксперимента полу- чим пять-шесть точек на кривой частной кавитационной характе- ристики Н = f (∆h (NPSH)). 4. Обработка экспериментальных данных Подача насоса Qв каждом испытании определяется следую- щим образом. По показаниям манометра насоса и по известным диаме- трам отверстий дозирующих шайб, установленных на штуцерах трехходовых разветвлений РТ-80, и с помощью табл. П.2.1 (либо см. табл. 2.1 НПБ 163–97 «Пожарная техника. Основные пожар- ные автомобили. Общие технические требования. Методы испы- таний») устанавливаем подачу насоса. Данные заносим в колонку 9 протокола экспериментов. Полный напор определяем по формуле ГОСТ 6134–2007 (в первом приближении напор можно определять как разницу давлений на выходе и входе в насос) H= H2 — H1. Кавитационный запас ∆hи (NPSH)и для каждого опыта вычи- сляется по формуле (3.1); необходимые при этом значения давле- ния насыщенных паров PП и плотность перекачиваемой воды ρ и приведены в табл. П.2.3. Все результаты вычислений занести в протокол испытаний. По данным протокола строим частную кавитационную харак- теристику — зависимость полного напора насоса от кавитационно- го запаса. Очевидно, что кавитационный запас зависит, главным образом, от давления на входе в насос, остальные параметры ква- зистационарны. В результате должна получиться характеристика примерно как на рис. 3.1. Обычно строят несколько частных кави- тационных характеристик для различных значений подачи. Далее уже по частным кавитационным характеристикам опреде- ляем те точки (значения), которые выбираем в качестве контрольных (или критических). Это могут быть точки, в которых полный напор первой ступени насоса падает на 3 % относительно первоначальных значений (тех, которые были на горизонтальном участке частной ка- витационной характеристики). И это согласно ГОСТ 6134–2007 бу- дет критическим кавитационным запасом Δhкр, т. е. NPSHЗ. Однако с точки зрения практики пожаротушения важнее су- щественное падение напора, скажем, точки, в которых отмечается падение напора более чем на 10–20 %. Далее определяем коорди- наты этих точек по оси абсцисс, которые и будут значениями кри- тического кавитационного запаса. Вопросы для подготовки к защите работы Поясните значение термина «насыщенный пар». Давление насыщенного пара потока жидкости: какова фи- зика процесса в ситуации, когда внешнее давление падает ниже давления насыщенного пара? Характерные признаки кавитационных эффектов при ра- боте насосов. Приведите примеры. Какими конструктивно-техническими решениями достига- ется предотвращение кавитации на этапе конструирования насоса? Какие материалы более устойчивы к кавитации? Что такое кавитационый запас насоса? Как влияют на возникновения кавитации в насосе: температура воды в открытом водоисточнике; высота расположения водоисточника над уровнем моря; высота всасывания; величина расхода воды, поданной на тушение либо охла- ждение? Какими решениями достигается профилактика кавитации при эксплуатации пожарных центробежных насосов?      Протокол экспериментов по снятию кавитационной характеристики пожарного центробежного насоса марки на 1/3 на 2/3 на 3/3 1/3 2/3 откр. на 1/3 на 2/3 на 3/3 1/3 2/3 « « « « « 22·1+19·1+13·3 « « « « « Вопросы для подготовки к защите работы 55
   Лабораторно-расчетная работа № 3.Снятие кавитационной характеристики 56  Подпись студента Группа № Подпись преподавателя Дата |