Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
![]()
|
Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 10Поясните геометрический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли. Поясните энергетический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли. Как называется коэффициент , входящий в уравнение Д. Бернулли для потока реальной жидкости, что он учитывает, от чего зависит его величина и каков его физический смысл? Объясните, чем обусловлены потери полного напора и каков их энергетический смысл. Поясните, что понимают под термином «удельная энергия». Объясните термины «местная скорость» и «средняя скорость» и укажите, как определяют эти скорости. Поясните, что называется прибором Пито ‒ Прандтля. Как в работе определяется расход по показаниям ртутного дифференциального манометра? Что понимают под термином «живое сечение потока жидкости»? Объясните, что такое эпюра скоростей по живому сечению, потока и нарисуйте ее. Рекомендуемая литература к лабораторной работе № 10 [1–6]. ![]() 84 Таблица 11 Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 10
Виртуальная лабораторная работа № 11 ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА Вводная часть Параметрические испытания проводятся с целью определения технических показателей (параметров) и характеристик насосов. Работа насоса характеризуется следующими основными техническими показателями: подачей, напором, мощностью, коэффициентом полезного действия (КПД), частотой вращения и допускаемым кавитационным запасом. Подача насоса Q ‒ объем жидкости, перекачиваемый насосом в единицу времени (м3/с, л/с, м3/ч). Массовая подача насоса G ‒ масса жидкости, перекачиваемая насосом в единицу времени (кг/с, кг/ч). Массовая подача через плотность жидкости , кг/м3, связана с объемной зависимостью 𝐺 = 𝜌𝑄 . (50) Идеальная (теоретическая) подача насоса Qт ‒ сумма подачи насоса Q и объемных потерь Q: 𝑄т = 𝑄 + ∆𝑄 . (51) Объемные потери возникают в результате перетекания (утечек) жидкости под действием перепада давления из напорной полости во всасывающую и изменяются при прочих равных условиях практически прямо пропорционально перепаду давления Δp: ∆𝑄 = 𝑎∆𝑝 , (52) где а ‒ коэффициент пропорциональности. Подача насоса зависит от геометрических размеров насоса, скорости движения рабочих органов и гидравлического сопротивления сети, на которую работает насос. + н вс Напор насоса H ‒ приращение полной удельной энергии жидкости, проходящей через насос, м. Для работающего насоса напор можно определить по показаниям манометра и вакуумметра: 𝐻 = 𝑝м±𝑝в + 𝑧 ![]() 𝑣 2−𝑣2 , (53) 𝜌𝑔 м 2𝑔 где pм и рв ‒ показания манометра и вакуумметра, расположенных на напорном и всасывающем патрубках насоса соответственно, Па; zм ‒ превышение оси вращения стрелки манометра над точкой подключения вакуумметра, м; 𝑣н и 𝑣ВС ‒ Средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах соответственно, м/с. Знак «–» в формуле (53) перед pв ставится случае, когда на входе в насос положительное избыточное давление, т. е. насос работает «в подпоре». Мощность насоса N ‒ мощность, потребляемая насосом: 𝑁 = 𝑀𝜔 , (54) где М и ‒ крутящий момент на валу и угловая скорость вала насоса соответственно. Полезная мощность Nп ‒ мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости и определяемая зависимостью 𝑁п = 𝑝𝑄 = 𝜌𝑔𝐻𝑄 . (55) Мощность насоса N больше полезной мощности Nп на величину потерь энергии, учитываемых КПД. КПД насоса ‒ отношение полезной мощности и мощности насоса: 𝜂 = 𝑁п 𝑁 . (56) КПД насоса учитывает все виды потерь энергии, связанные с передачей ее перекачиваемой жидкости. Потери энергии в насосе складываются из механических, гидравлических и объемных [26–28]. Механические потери ‒ потери на трение в подшипниках, уплотнительных устройствах, поршня о стенки цилиндра и т. п. Гидравлические потери ‒ потери, связанные с преодолением гидравлических сопротивлений в рабочих органах насоса. Объемные потери ‒ потери, обусловленные утечкой жидкости из напорной полости насоса во всасывающую через зазоры. В связи с этим следует различать механический, гидравлический и объемный КПД. Механический КПД насоса м ‒ величина, выражающая относительную долю механических потерь энергии в насосе: ![]() ![]() 𝑁 𝑁 где Nм ‒ мощность механических потерь; NТ ‒ мощность насоса за вычетом мощности механических потерь (теоретическая мощность). Гидравлический КПД насоса г ‒ отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, необходимой на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе: ![]() г 𝜂 = 𝑁п 𝑁п+∆𝑁г = 𝑝𝑄 ![]() = 𝑝 ![]() = 𝐻 ![]() , (58) где Nг ‒ мощность, необходимая на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе; pг, Hг ‒ потери давления или напора на преодоление гидравлических сопротивлении в рабочих органах насоса. Объемный КПД насоса о‒ отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками: ![]() 𝑜 𝜂 = 𝑁п 𝑁п+∆𝑁у где Nу ‒ мощность на утечки. = 𝑝𝑄 ![]() = 𝑄 ![]() = 𝑄 ![]() , (59) Связь КПД насоса с другими частными КПД можно представить в виде ![]() ![]() ![]() = 𝜂м𝜂г𝜂о . (60) 𝑁 𝑁·𝑁т 𝑝+∆𝑝г (𝑄+∆𝑄) Допускаемый кавитационный запас hдоп ‒ кавитационный запас, обеспечивающий работу насоса без изменения основных технических показателей (без кавитации). Для правильной эксплуатации насосов и их подбора необходимо знать, как изменяются основные технические показатели насоса (Н, N, , hдоп) при изменении его подачи Q, т. е. знать его характеристику. Характеристика центробежного насоса ‒ графическая зависимость напора Н, мощности N, КПД и допускаемого кавитационного запаса вак hдоп (или допускаемого вакуума 𝐻доп) от подачи Q при постоянных значениях частоты вращения рабочего колеса, вязкости и плотности жидкости на входе в насос. Она включает три характеристики: напорную H = f(Q), энергетическую (две кривых) ‒ N = f(Q); = f(Q) и кавитационную ‒ hдоп = f(Q). Характеристики получают в результате параметрических испытаний насосов на заводах-изготовителях и помещают в каталогах. На рис. 44 приведены характеристики насоса К 90/85 (4К-6) при n = 2900 об/мин для рабочего колеса с диаметрами D2 = 272 мм и D2 = 250 мм (обточенного). Для последнего кривые показаны пунктиром. ![]() Рис. 44. Характеристика насоса К 90/85 (4К-6) На напорных характеристиках волнистыми линиями показана рекомендуемая область применения насоса по подаче и напору (поле насоса Q‒Н). В пределах поля насоса КПД имеет максимальное значение или меньше его не более чем на 10%. Параметрические испытания насосов проводятся в соответствии с ГОСТ 6134-71 «Насосы динамические. Методы испытаний» [29]. |