лаб.работа. Лабораторная работа 1 Снятие

• Название: Лабораторная работа 1 Снятие
• Дата: 21.06.2022
• Размер: 3.07 Mb.
• Имя файла: лаб.работа.docx
• Тип: Документы; #608767
• страница: 5 из 10

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Снятие гидравлической характеристики пеносмесителя

1. Общие теоретические сведения
Струйные насосы используются в пожарной технике в качест- ве пеносмесителей, водоуборочных гидроэлеваторов, стволов для получения и подачи воздушно-механической пены.

Струйный насос позволяет поднимать на высоту или подавать на расстояние подсасываемую жидкость, порошок, аэрозоль, воз- дух.

Струйные насосы относятся к классу динамических насосов. По природе преобладающих сил, действующих на жидкость при работе струйных насосов, последние относятся к смешанному виду. Перекачиваемая среда получает энергию в струйных насосах за счет действия на нее как массовых сил, так и сил трения.

Принципиальная схема струйного насоса показана на рис. 4.1.

При работе струйного насоса поток рабочей жидкости Q₁, вы- ходящий из насадки 1 в горловину 3, увлекает воздух из вакуум- камеры 2. В камере 2 создается разрежение. Под действием атмос- ферного давления в разреженное пространство вакуум-камеры

2 поступает эжектируемая жидкость Q₂, которая захватывается потоком рабочей жидкости Q₁. В горловине диффузора 4 оба по-
тока (Q₁ и Q₂) смешиваются. В диффузоре 4 скорость (скоростной напор) уменьшается и увеличивается пьезометрический напор (давление).



Рис. 4.1. Принципиальная схема струйного насоса:

1 — насадка; 2 — вакуум камера; 3 — горловина; 4 — диффузор
Струйные насосы характеризуются следующими основными параметрами:

коэффициентом эжекции

a = r₂Q₂

коэффициентом подпора

^r₁^Q₁^/; (4.1)

b = ₂ /

₁ =Р

₂ /РH_{1 ;} H

(4.2)

коэффициентом полезного действия

^{h = ab}, (4.3)

где ^r₂ ^{, r}₁ —плотность эжектируемой и рабочей среды, кг/м ³; Q₂,Q₁ — подача эжектируемого вещества (жидкости) и рабочей жидкости, м ³/с; Р₂,Н₂ —абсолютное (полное) давление (напор) на выходе из диффузора (т. е. подпор), ата; P₁,H₁ —абсолютное (полное) давление (напор) рабочей жидкости перед насадкой, ата.

Каждый из приведенных показателей оказывает влияние на ка- чество раствора, приготавливаемого пеносмесителем пожарного насоса, и, в конечном счете, на качество пены и эффективность ее применения. Поэтому обеспечение работоспособности пено-

1. 
   Общиетеоретическиесведения
   

смесителя в процессе эксплуатации пожарного насоса является одной из важных задач технической службы пожарной охраны. Согласно действующим нормативным документам: приказу

МЧС России от 18.09.2012 г. № 555 «Об организации материаль- но-технического обеспечения системы Министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситу- ациям и ликвидации последствий стихийных бедствий», типовой технологии технического обслуживания пожарных автомобилей, диагностированию технического состояния пожарных автомо- билей (Типовая технология) — в течение периода эксплуатации проводится проверка работы пеносмесителя пожарного насоса:

• 
  при ТО-1, т. е. через 1500 км приведенного пробега, не реже одного раза в месяц;
  
• 
  при ТО-2 (через 7000 км приведенного пробега, не реже од- ного раза в год).
  

Кроме того, при сертификационных испытаниях пожарных насосов согласно НПБ 176–98 (п. 23 и 48) проводится проверка системы дозирования пенообразователя.

Практическое значение приобретенных в ходе данной лабора-

торной работы навыков методики проверки технического состояния пеносмесителей насосных установок пожарных автомобилей важно:

1. 
   для организации правильной и эффективной эксплуата- ции струйных пожарных насосов, в т. ч. пеносмесителей;
   
2. 
   определения технического состояния пеносмесителя
   

и принятия решения о необходимости проведения ремонтных и иных воздействий;

3. 
   обеспечения подготовки выпускников института к эф-
   

фективному участию в организации и проведении инспекторских проверок, сертификационных (и иных) испытаний насосных установок и обработке полученных результатов.

Цель лабораторной работы

Лабораторная работа проводится в целях закрепления теорети- ческих знаний обучаемых по теме «Оборудование для забора и по-
дачи огнетушащих веществ» и практического освоения методики испытаний пеносмесителей пожарных насосов согласно требова- ниям действующих нормативных документов.

Задачи

В ходе проведения лабораторной работы студентам следует:

1. 
   изучить вводные теоретические положения и расчетные зависимости, последовательность выполнения работы;
   
2. 
   экспериментально определить по опытным данным тех- ническое состояние (работоспособность) пеносмесителя пожар- ного центробежного насоса;
   
3. 
   подготовить отчет о работе и ответы на контрольные вопросы.
   

2. 
   Методика выполнения лабораторной работы
   

1. 
   Описание лабораторной установки
   

Установка для снятия гидравлической характеристики пенос- месителя и проведения испытания пеносмесителя пожарного насоса типоразмера ПН-40 состоит из пожарного автомобиля, оборудованного насосом центробежным пожарным, который оснащен штатными манометром и мановакуумметром (оба класса точности 1,5).

Для снятия гидравлической характеристики пеносмесителя по- жарный автомобиль следует установить либо на гидрант (при этом необходимо обеспечить перепад напора в напорной и всасываю- щей полости насоса по манометру и мановакуумметру 50 м вод. ст.), либо на открытый водоисточник по схеме (рис. 4.2) с подключени- ем следующего пожарного гидравлического оборудования:

• 
  всасывающей рукавной линии, состоящей из двух всасыва- ющих рукавов и сетки всасывающей СВ-125;
  
• 
  двух трехходовых разветвлений РТ-80 с мерными шайбами с отверстиями диаметром 22 мм на центральном выходном и диаметром 16 мм на боковых штуцерах;
  

2.Методикавыполнениялабораторнойработы

• 
  шести сливных пожарных рукавов диаметром 77 или 66 мм;
  
• 
  мерного бака вместимостью 40 л;
  
• 
  штатного рукава класса КЩ для забора пенообразователя из посторонней емкости;
  
• 
  образцового вакуумметра (класса точности 0,6) для измере- ния разряжения в вакуумной камере пеносмесителя;
  
• 
  секундомера.
  

Рис. 4.2. Схема установки для определения технического состояния пеносмесителя насосной установки пожарного автомобиля

2. 
   Порядок проведения лабораторной работы
   

Снятие гидравлической характеристики пеносмесителя прово- дится с помощью воды, эжекцию (подсос) которой в единицу вре- мени можно определить с помощью мерного бака и секундомера в следующей последовательности.

1. 
   Отвернуть заглушку на трубопроводе для забора пенообра- зователя из постороннего источника и рукавом класса КЩ (пред- назначенного для растворов кислот и щелочей), оснащенным образцовым вакуумметром, соединить с мерным баком, напол- ненным водой.
   
2. 
   Заполнить полость насоса всасывающих рукавов водой.
   
3. 
   Включить сцепление.
   
4. 
   При давлении 0,15–0,2 МПа (1,5–2 атм) по манометру плав- но полностью открыть на коллекторе насоса правую и левую на- порные задвижки.
   
5. 
   Затем плавно полностью открыть вентиль центрального напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к пра- вой напорной задвижке насоса, и рычагом газа довести давление по манометру насоса до требуемого (например,0,5 МПа).
   
6. 
   Стрелку на кране-дозаторе пеносмесителя установить в по- ложение «5».
   
7. 
   Открыть пробковый кран пеносмесителя.
   
8. 
   Открыть пробковый кран на трубопроводе для забора пено- образователя из постороннего источника.
   
9. 
   Результаты измерений величин давления по манометру Р₁, разряжения во всасывающем патрубке насоса по мановакуумме- тру Р₂, а также разряжения в вакуумной камере пеносмесителя по образцовому вакуумметру Р_ВАК и время опорожнения мерного бака занести в протокол экспериментов (с. 63).
   
10. 
    Уменьшить частоту вращения вала рабочего колеса насоса и при давлении 0,15–0,2 МПа (1,5–2 атм) по манометру плавно полностью открыть вентили крайних напорных патрубков развет- вления РТ, присоединенного к правой напорной задвижке насо- са, и рычагом газа довести давление по манометру насоса до тре- буемого (например, 0,5 МПа). Результаты измерений давления по манометру Р₁, разряжения во всасывающем патрубке по ма- новакуумметру Р₂, а также разряжения в вакуумной камере пено- смесителя по образцовому вакуумметру Р_ВАК и время истечения
    

контрольного объема воды из мерного бака запротоколировать.

Протокол экспериментов по снятию гидравлической характеристики пеносмесителя пожарного насоса марки

Открытые вентили на развет- влениях РТ

Давление Р₁,

МПа

Давление Р₂,

МПа

Давление в пе- носмесителе Р_ВАК, МПа

Эжекция из мерного бака

Пода- ча на- соса

Коэффициенты

мано- метр

абсол.вакуум-

метр

абсол.м абсол.τ,

подача,

с Q₂, л/с

Q₁,

л/с

α =

= Q₂ /Q₁

β =

= Р₂ /Р₁

η =

= αβ

ПР — центральный0,3 ПР — оба крайних0,3

0,4

0,4

Лев — централ.

0,3

0,4

Лев — оба крайних0,3 ПР — центральный0,5 ПР — оба крайних0,5

0,4

0,6

0,6

Лев — централ.

0,5

0,6

Лев — оба крайних0,5 ПР — центральный0,7 ПР — оба крайних0,7

0,6

0,8

0,8

Лев — централ.

0,7

0,8

Лев — оба крайних0,7 ПР — центральный0,9 ПР — оба крайних0,9

0,8

1,0

1,0

Лев — централ.

0,9

1,0

Лев — оба крайних0,9 1,0

2.Методикавыполнениялабораторнойработы

63
Подпись студента Подпись преподавателя Работа защищена

Группа № Дата

11. 
    Затем аналогично пп. 6–10 открыть вентиль центрального напорного патрубка разветвления РТ, присоединенного к левой напорной задвижке насоса, а потом и вентили крайних напор- ных патрубков разветвления РТ. Результаты измерений давления
    

по манометру Р₁, разряжения во всасывающем патрубке по манова- куумметру Р₂, а также разряжения в пеносмесителе по вакуумметру РР_ВАК и время опорожнения мерного бака занести в протокол.

12. 
    Работу насоса необходимо обеспечить поочередно на четы-
    

рех режимах (давление 0,3; 0,5; 0,7; 0,9 МПа). Давление регулиро- вать изменением частоты вращения коленвала двигателя. После окончания работы на каждом режиме пробковый кран на подводя- щем рукаве КЩ к пеносмесителю следует закрывать, мерный бак заполнять водой и насос переводить на следующий режим работы.

13. 
    Результаты измерений Р₁,Р₂,Р_ВАК и время опорожнения мерного бака при каждом из четырех режимов необходимо зане- сти в протокол экспериментов.
    

Для проведения испытаний стационарного пеносмесителя вы- полнить работы, предусмотренные п. 1–10.

1. 
   На насосе установить давление Р₁ = 0,5 МПа (5 атм).
   
2. 
   Установить стрелку крана-дозатора пеносмесителя пооче- редно в одно из пяти проверяемых положений и открыть пробко- вый кран пеносмесителя.
   
3. 
   Открыть пробковый кран из мерного бака для проверки
   

пеносмесителя и определить время эжекции контрольного объема воды. Полученные значения параметров пеносмесителя необходимо занести в протокол испытаний (с. 65). Затем данные значения сопо- ставить с нормативными значениями эжекции пресной воды.

Положение дозатора Подача воды, эжектируемой

пеносмесителем ПС-5, л·с^–1

1.......................................................... 0,28–0,41

2.......................................................... 0,56–0,82

3.......................................................... 0,84–1,23

4.......................................................... 1,12–1,54

5.......................................................... 1,40–2,05

Протокол испытаний пеносмесителя пожарного насоса марки

Положение стрелки на шкале лимба пеносмесителя	Давление на выходе из насоса Р1, МПа	Давление на входе в насос Р2, МПа	Подача воды от пожарного насоса Q1, л/с	Эжекция воды из мерного бака		Нормативное значение подачи воды, эжектиру- емой пеносмеси- телем, л/с	Выводы
				Время τ, с	Подача Q2, л/с
1	0,5					0,28–0,41
2	0,5					0,56–0,72
3	0,5					0,84–1,23
4	0,5					1,12–1,54
5	0,5					1,40–2,05

Подпись слушателя Подпись преподавателя Работа защищена

Группа № Дата

2.Методикавыполнениялабораторнойработы

65

3. Обработка экспериментальных данных
Коэффициент эжекции авычисляется по экспериментальным данным по формуле (4.1). При этом объемная подача центробеж- ного пожарного насоса определяется по известным диаметрам мерных шайб после разветвлений РТ, давлению на выходе из на- соса (по манометру) и справочным числовым данным табл. П.2.1 (либо см. табл. 2.1 НПБ 163–97 «Пожарная техника. Основные пожарные автомобили. Общие технические требования. Методы испытаний»).

Затем вычисляют коэффициент подпора β. Для определения коэффициента подпора β в формулу (4.2) следует подставлять ве- личины абсолютных (полных) давлений, развиваемых пожарным насосом.

Абсолютное (полное) давление P_АБС (ата) определяется как сумма атмосферного (барометрического) Р_БАР (атм) и манометри- ческого (избыточного по отношению к атмосферному) давлений Р_МАН (ати)

^PАБС ^=РБАР ^+РМАН^,

где Р_БАР = 10 м вод. ст. (атм);Р_МАН — показания манометра на кол- лекторе насоса, м вод. ст. (ати).

Очевидно, что абсолютное давление P_АБС равно барометриче- скому Р_БАР в том случае, если Р_МАН =0.

При определении величины абсолютного (полного) давления

P_АБС (ата) во всасывающем патрубке насоса, где давление меньше атмосферного,

^PАБС ^=РБАР ^—РВАК^,

где Р_БАР = 1 атм (10 м вод. ст.); Р _ВАК —показания вакуумметра на всасывающем патрубке насоса, атм (м вод. ст.).

Справочные данные. Если значение вакуума Р_ВАК в данной точке жидкости равно, например, 4 м вод. ст., то это значит, что абсолютное давление P_АБС в этой точке равно 6 м вод. ст. Дру-

3.Обработкаэкспериментальныхданных




гими словами, вакуум в данной точке жидкости есть недостаток давления в этой точке до атмосферного — барометрического, поскольку абсолютное (полное) давление в жидкости должно быть положительным, т. е. P_АБС ≥ 0. Минимальное манометриче- ское давление, или максимальный вакуум, достигает следующих значений

Р_МАН =—1 атм, или — 10 м вод. ст.

Эжекция воды пеносмесителем Q₂ (л·с^-1) вычисляется по фор- муле


б
QV=^в/t _,


б
где ^{V в} — контрольный объем воды в мерном баке, л; τ — время опорожнения мерного бака, с.

Эжекция пенообразователя пеносмесителем вычисляется по формуле

Q^ПО = kQ_,

Э 2

где k— коэффициент, учитывающий различие в вязкости и удель- ном весе пресной воды и пенообразователя, k = 0,83…0,87.

По результатам расчетов строятся графики зависимостей:

1. 
   зависимости α, η, Р_вак, Q₂, Q₁ от величины Р₁;
   
2. 
   зависимость α = f(β);
   
3. 
   зависимость η = f(β).
   

При этом для повышения эффективности при обработке по- лученных экспериментальных данных целесообразнее восполь- зоваться возможностями пакета прикладных программ MathCAD или табличного процессора Excel, которые предоставляют средст- ва интерполяции данных: позволяют построить график аппрок- симирующей кривой; автоматически получить уравнение ап- проксимирующей функции; предсказать дальнейшее поведение функции.

Анализ полученных результатов выполняется по результатам снятия гидравлической характеристики пеносмесителя: делается
вывод о зависимости подачи пеносмесителя от давления рабочей жидкости перед ним. Результаты проведенного испытания пено- смесителя сравниваются с табличными и делается вывод о техни- ческом состоянии пеносмесителя.

В выводах по лабораторной работе перечисляются выявленные неисправности пеносмесителя данного центробежного пожарно- го насоса и формулируются задания по их устранению.
Вопросы для подготовки к защите работы

1. 
   Привести примеры струйных насосов и их применения в пожарной технике.
   
2. 
   Какие приборы служат для получения воздушно-механи- ческой пены?
   
3. 
   Назначение, устройство, принцип действия и тактико- технических характеристик (ТТХ) пеногенераторов и стволов.
   
4. 
   Назначение, устройство, принцип действия и ТТХ пенос- месителя ПС-5.
   
5. 
   Назначение, устройство, принцип действия и ТТХ пенос- месителя АСД.
   
6. 
   Каковы неисправности пеносмесителей центробежных насосов: их признаки, причины и способы устранения?
   
7. 
   Перечислите работы по техническому обслуживанию пеносмесителя насосов пожарных автомобилей при КО, ЕТО, на пожаре, ТО-1, ТО-2, СО.
   
8. 
   Какова методика проведения испытаний стационарного пеносмесителя?