Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие

• Название: Практикум по напорной гидравлике и гидромашинам учебное пособие
• Дата: 31.03.2023
• Размер: 4.09 Mb.
• Имя файла: virtualnyj-laboratornyj-praktikum_color.docx
• Тип: Практикум; #1027990
• страница: 26 из 31

Основные контрольные вопросы к лабораторной работе № 10

1. 
   Поясните геометрический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли.
   
2. 
   Поясните энергетический смысл слагаемых уравнения Д. Бернулли.
   
3. 
   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?
   
4. 
   Объясните, чем обусловлены потери полного напора и каков их энергетический смысл.
   
5. 
   Поясните, что понимают под термином «удельная энергия».
   
6. 
   Объясните термины «местная скорость» и «средняя скорость» и укажите, как определяют эти скорости.
   
7. 
   Поясните, что называется прибором Пито ‒ Прандтля.
   
8. 
   Как в работе определяется расход по показаниям ртутного дифференциального манометра?
   
9. 
   Что понимают под термином «живое сечение потока жидкости»?
   
10. 
    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

№ п/п	Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин	Ед. изм.	Результаты измерений и вычислений
1	Расстояние от центра трубы до точки замера скорости	см	0		0,5		1			2			3			3,5			4			4,3			4,5			4,6			4,7			5
2	Показание прибора Пито ‒ Прандтля в точке замера hлев | hправ	м
3	Скоростная высота в точке замера hUi = hлев + hправ	м
4	Скорость в точке замера 𝑈i = 2𝑔ℎ𝑈i	м/с
5	Средняя скорость по заме- ренным скоростям 𝑣 = 𝑈𝑖 12	м/с
6	Площади кольцевых сечений в точках замера Si	м2× ×10-4	0,196		1,571		5,301			12,57			13,55			11,0			9,927			6,715			4,218			2,898			5,98			4,64
7	Элементарные расходы по точкам замеров 𝑞i = 𝑈i𝑆i	м3/с
8	Расход сечения 𝑄q = 𝑞i	м3/с
9	Площадь сечения трубопровода диаметром D = 0,1 м S = πD2/ 4	м2
10	Средняя скорость υq = Qq /S	м/с
11	Число Рейнольдса Re=υqd/v	–
12	Показание ртутного дифманометра для замера расхода, h	мм
13	Расход 𝑄h = 𝐶 ℎ, (С = 0,7)	л/с
14	Расход Qh	м3/с
15	Cредняя скорость υh = Qh /S	м/с

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.

1. 
   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 Q_т ‒ сумма подачи насоса

Q и объемных потерь Q:

𝑄_т = 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.

2. 
   
   ₊ 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 p_м и р_в ‒ показания манометра и вакуумметра, расположенных на напорном и всасывающем патрубках насоса соответственно, Па; z_м ‒ превышение оси вращения стрелки манометра над точкой подключения вакуумметра, м; 𝑣_н и 𝑣_ВС ‒ Средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах соответственно, м/с. Знак «–» в формуле (53) перед p_в ставится случае, когда на входе в насос положительное избыточное давление, т. е. насос работает «в подпоре».

3. 
   Мощность насоса N ‒ мощность, потребляемая насосом:
   

𝑁 = 𝑀𝜔 , (54)

где М и ‒ крутящий момент на валу и угловая скорость вала насоса соответственно.

Полезная мощность N_п ‒ мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости и определяемая зависимостью

𝑁_п = 𝑝𝑄 = 𝜌𝑔𝐻𝑄 . (55)

Мощность насоса N больше полезной мощности N_п на величину потерь энергии, учитываемых КПД.

4. 
   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:

𝜂_м = ^{𝑁−∆𝑁м} = ^𝑁т , (57)

𝑁 𝑁

где N_м ‒ мощность механических потерь; N_Т ‒ 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

𝑁_п+∆𝑁<sub>г

=</sub> 𝑝𝑄

𝑝𝑄 +∆𝑝_г𝑄

₌ 𝑝

𝑝+∆𝑝<sub>г

=</sub> 𝐻

𝐻+∆𝐻_г

, (58)

где N_г ‒ мощность, необходимая на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе; p_г, H_г ‒ 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

𝑁_п+∆𝑁_у

где N_у ‒ мощность на утечки.

₌ 𝑝𝑄

𝑝𝑄 +𝑝∆𝑄

₌ 𝑄

𝑄+∆𝑄

₌ 𝑄

𝑄_т

, (59)

Связь КПД насоса с другими частными КПД можно представить в

виде

_{𝜂 =} 𝑁_{п =} 𝑁_т𝑁_{п = 𝜂}м 𝑝𝑄

= 𝜂_м𝜂_г𝜂_о . (60)

𝑁 𝑁·𝑁_т 𝑝+∆𝑝_г (𝑄+∆𝑄)

5. 
   Допускаемый кавитационный запас h_доп ‒ 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, ,

h_доп) 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
h_доп (или допускаемого вакуума 𝐻^доп) 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 ‒ h_доп = 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].