Гидравлика и гидравлические машины
Основные законы гидравлики, основы теории лопастных объемных гидромашин, принципы построения и эксплуатации систем гидропривода. Гидростатика, применение уравнения Бернулли, гидравлические сопротивления, истечение жидкости через отверстия и насадки.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | методичка |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.08.2011 |
| Размер файла | 1010,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 22. Насос нагнетает жидкость в напорный бак, где установились постоянный уровень на высоте Н = 2 м и постоянное избыточное давление р2 = 0,2 МПа. Манометр, установленный на выходе из насоса на трубе диаметром d1 = 75 мм, показывает р1 = 0,25 МПа. Пренебрегая потерями на трение по длине, определить расход жидкости Q, если диаметр искривленной трубы, подводящей жидкости к баку, равен d2 = 50 мм; коэффициент сопротивления этой трубы принят равным ж = 0,5. Плотность жидкости с = 800 кг/м3.
Задача 23. Бензин сливается из цистерны по трубе диаметром d = 50 мм, на которой установлен кран с коэффициентом сопротивления жкр = 3. Определить расход бензина при Н1 = 1,5 м и Н2 = 1,3 м, если в верхней части цистерны имеет место вакуум hвак = 73,5 мм рт. ст. Потерями на трение по длине пренебречь. Плотность бензина с = 750 кг/м3.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 24. Вода перетекает из напорного бака А в открытый резервуар Б через вентиль с коэффициентом сопротивления жв = 3 по трубе. Диаметры: d1 = 40 мм; d2 = 60 мм. Считая режим течения турбулентным и пренебрегая потерями на трение по длине, определить расход. Учесть потери напора при внезапных сужениях и расширениях. Высоты: Н1 = 1 м. Н2 = 2 м; избыточное давление в напорном баке ро = 0,15 МПа.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 25. По длинной трубе диаметром d = 50 мм протекает жидкость (н = 2 см2/с; с = 900 кг/м3). Определить расход жидкости и давление в сечении, где установлены пьезометр (h = 60 см) и трубка Пито (Н = 80 см).
У к а з а н и е. Считать, что давление перед отводом расходуется на создание скоростного напора в отводе и подъеме жидкости на высоту h.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 26. Вода течет по трубе диаметром D = 20 мм, имеющей отвод (d = 8 мм). Пренебрегая потерями напора, определить расход жидкости в отводе q, если расход в основной трубе Q = 1,2 л/с; высоты Н = 2 м, h = 0,5 м. Режим течения считать турбулентным.
У к а з а н и е. Считать, что давление перед отводом расходуется на создание скоростного напора в отводе и подъеме жидкости на высоту h.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 27. Масло трансформаторное из большого резервуара, в котором поддерживается постоянный ее уровень, по стальному нержавеющему трубопроводу вытекает в атмосферу. Диаметр трубопровода d = 70 мм, его горизонтальная и наклонная части одинаковой длины l = 3,4 м. Высота уровня жидкости над горизонтальной частью трубопровода равна Н = 6,2 м, конец его наклонной части находится ниже горизонтальной части на величину h = 1,5 м. Плотность масла с = 900 кг/м3, кинематическая вязкость н = 0,2 см2/с. Эквивалентная шероховатость трубопровода Д = 0,1 мм.
Определить расход Q жидкости и построить пьезометрическую и напорную линии.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 28. Чему должно быть равно манометрическое давление рм на поверхности жидкости в закрытом резервуаре А для того, чтобы обеспечить подачу керосина в количестве Q = 2,5 л/с в открытый резервуар Б? Разность уровней в резервуарах Н = 6,7 м. Чугунный старый трубопровод имеет длину 2l (l = 4,8 м) и диаметр d = 50 мм, эквивалентная шероховатость стенок Д = 1 мм. Посредине его установлен обратный клапан К, коэффициент местного сопротивления которого жкл. = 5,5. Построить пьезометрическую и напорную линии. Плотность керосина с = 750 кг/м3; кинематическая вязкость н = 0,02 см2/с
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 29. Из бака А жидкость с плотностью с = 900 кг/м3 и вязкостью н = 0,2 см2/с самотеком по алюминиевому трубопроводу длиной ??= 72 м попадает в производственный цех. Напор в баке А равен Н = 6 м. Каким должен быть диаметр трубопровода, чтобы обеспечивалась подача жидкости в количестве Q = 2,6 л/с при манометрическом давлении в конце трубопровода не ниже рм = 0,2 МПа? При расчете принять, что местные потери напора составляют 20 % от потерь по длине. Построить пьезометрическую и напорную линии.
Задача 30. Из большого открытого резервуара А, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости, по чугунному новому трубопроводу, состоящему из двух последовательно соединенных труб, глицерин течет в резервуар Б. Разность уровней жидкости в резервуарах равна Н = 6,8 м. Длина труб ? = 6,8 м и ?2 = 8,2 м, а их диаметры d = 70 мм и d2 = 50 мм. Плотность глицерина с = 1500 кг/м3; вязкость н = 10 см2/с. Эквивалентная шероховатость труб Д = 0,6 мм.
Определить расход Q жидкости, протекающей по трубопроводу. В расчетах принять, что местные потери напора составляют 15 % от потерь по длине.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 31. Определить расход воды, протекающей по стальному трубопроводу в пункты 1 и 2, если напор Н в резервуаре постоянный. Длина отдельных частей трубопровода равны l = 13 м, l1 = 13 м, l2 = 10 м, а диаметры d = 40 мм, d1 = 32 мм, d2 = 32 мм. Коэффициент гидравлического трения л принять равным 0,04. Местные потери напора в расчетах не учитывать.
Глава 3. Истечение жидкости через отверстия и насадки
В процессе истечения жидкости происходит преобразование потенциальной энергии жидкости в кинетическую.
Из уравнения Бернулли легко выводится выражение для скорости истечения:
, (3.1)
где Н - расчетный напор, который в общем случае равен сумме геометрического и пьезометрического напоров, т. е.
, (3.2)
ц - коэффициент скорости, определяемый как
. (3.3)
здесь б - коэффициент Кориолиса, в приближенных расчетах обычно принимают б = 1;
ж - коэффициент местного сопротивления.
Расход жидкости при истечении через отверстия, насадки, дроссели и клапаны определяется произведением скорости истечения на площадь сечения струи. Однако последняя часть бывает меньше площади отверстия вследствие сжатия струи. Поэтому вводится коэффициент сжатия
, (3.4)
где Sс и Sотв -- площади сечения струи и отверстия.
Отсюда расход равен
(3.5)
Вместо расчетного напора Нрасч часто используется расчетный перепад давления ррасч = Нрасч · с · g и вместо (3.5) пишут:
(3.6)
Истечение жидкости может происходить либо в газовую среду, например, в атмосферный воздух, либо в среду той же жидкости. В последнем случае вся кинетическая энергия струи теряется на вихреобразования.
Отверстием в тонкой стенке называется отверстие, диаметр которого dотв больше толщины стенки . В этом случае коэффициент расхода м и другие коэффициенты однозначно определяются числом Рейнольдса, а в приближенных расчетах обычно принимают: е = 0,64; ц = 0,97; б = 1; ж = 0,065; м = 0,62.
Внешний цилиндрический насадок представляет собой короткую трубу, приставленную к отверстию снаружи, или отверстие, диаметр которого dотв в 2...6 раз меньше толщины стенки . Коэффициенты в приближенных расчетах обычно принимают м = ц = 0,82; е = 1.
Внутренний цилиндрический насадок - это короткая трубка, приставленная к отверстию изнутри. Для него можно принимать м = ц = 0,71; е = 1.
Сопло, или коноидальный насадок, обеспечивает плавное, безотрывное сужение потока внутри насадка и параллельноструйное течение на выходе. Для сопла в расчетах можно принимать: м = ц = 0,97; е=1.
Указания к решению задач
Задачи данного раздела можно решать без записи уравнения Бернулли. Так, если дана задача на истечение через отверстие, насадок или дроссель (жиклер) и задан коэффициент расхода, то следует применить основное выражение (3.5). При этом следует помнить, что расчетный напор в общем случае складывается из разностей геометрических и пьезометрических высот (3.2).
Следует знать, что коэффициент расхода м однозначно определяется коэффициентами сжатия струи е и скорости ц (или сопротивления ж).
Указанное выше основное выражение для расхода справедливо и при истечении через отверстия, насадки и дроссели в среду, заполненную той же самой жидкостью (истечение под уровень). При этом кинетическая энергия, теряемая на вихреобразования, учитывается коэффициентом расхода.
Если истечение жидкости происходит при переменном напоре (опорожнение резервуаров), то в каждый данный момент движение жидкости можно рассматривать как установившееся.
Примеры решения задач
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Пример 3.1. Определить направление истечения воды через отверстие диаметром d = 5 мм и расход, если разность уровней Н = 2 м, показание вакуумметра Рвак соответствует 147 мм рт. ст., показание манометра Рм = 0,25 МПа, коэффициент расхода м = 0,62. Удельные веса ртути и воды принять грт = 13,6 · 104 Н/м3; г = 104 Н/м3.
Решение:
Для определения расхода воспользуемся формулой (3.5):
Расчетный напор определяется разностью полных напоров до отверстия и после него. Поскольку направление истечения нам неизвестно, допустим, что оно происходит слева направо (см. рис.). Обозначив абсолютные давления над жидкостью слева Р1, справа Р2, глубины погружения Н1 и Н2, для Нрасч получим (сравни с формулой 3.2)
Учитывая, что Р1 = Ратм - Рвак; Р2 = Ратм + Рм; Н1 - Н2 = Н;
получим
Поскольку в задаче вакуум задан высотой ртутного столба, выразим необходимое нам вакуумметрическое давление Рвак как
Рвак = грт · hрт,
и тогда окончательно для расчетного напора получим:
Так как Нрасч отрицательный, истечение будет происходить в направлении, противоположном принятому, т.е. справа налево.
Расход при этом определится как
ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 3
Задача 32. Определить расход жидкости (с= 800 кг/м3), вытекающей из бака через отверстие площадью Sотв = 1 см2. Показание ртутного прибора, измеряющего давление воздуха, h = 268 мм, высота Н = 2 м, коэффициент расхода отверстия м = 0,60.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 33. При исследовании истечения через круглое отверстие диаметром dотв = 10 мм получено: диаметр сжатого сечения струи dс = 8 мм; напор Н = 2 м; время наполнения объема W = 10 л; t = 16,8 с. Определить коэффициент сжатия е, скорости ц, расхода м и сопротивления ж. Распределение скоростей по сечению струи принять равномерным.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 34. При истечении жидкости через отверстие диаметром dотв = 10 мм измерены: расстояние х = 5 м (см. рис.), высота у = 4 м, напор Н = 1,7 м и расход жидкости Q = 0,275 л/с. Подсчитать коэффициенты сжатия е, скорости ц, расхода м и сопротивления ж. Распределение скоростей по сечению струи принять равномерным. Сопротивлением воздуха пренебречь.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 35. «Сосуд Мариотта» представляет собой плотно закрытый сосуд, в крышке которого укреплена трубка, сообщающая сосуд с атмосферой. Трубка может быть укреплена на различной высоте. В стенке сосуда имеется отверстие диаметром d = 10 мм, через которое происходит истечение в атмосферу. Какое давление установится в сосуде на уровне нижнего обреза трубки при истечении? Определить скорость истечения и время опорожнения «сосуда Мариотта» от верха до нижнего обреза трубки. Объемом жидкости в трубке и сопротивлением при истечении пренебречь (е = 1).
Форма сосуда цилиндрическая, D = 100 мм; Н = 2 м, h1 = 0,2 м, h2 = 1 м.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 36. Вода под избыточным давлением р1 = 0,3 МПа подается по трубе с площадью поперечного сечения S1 = 5 см2 к баллону Б, заполненному водой. На трубе перед баллоном установлен кран К с коэффициентом местного сопротивления ж = 5. Из баллона Б вода вытекает в атмосферу через отверстие Sотв = 1 см2; коэффициент расхода отверстия равен м = 0,63. Определить расход воды Q.
У к а з а н и е. Записать уравнение Бернулли для сечения 1-1 и 2-2 и основную формулу для расхода при истечении.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 37. На рисунке изображена схема регулируемого игольчатого дросселя. Определить, на какое расстояние ? необходимо вдвинуть иглу в дросселирующее отверстие для обеспечения перепада давления Др = р1 - р2 = 3 МПа, если угол иглы б = 30о, диаметр дросселирующего отверстия D = 6 мм, его коэффициент расхода м = 0,8, расход жидкости Q = 1,2 л/с, плотность рабочей жидкости с = 900 кг/м3.
У к а з а н и е: площадь дросселирующего кольца определить по приближенной формуле S = Sо - Sи, где Sо - площадь отверстия, Sи - площадь иглы в сечении 1-1.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 38. Жидкость с плотностью с = 850 кг/м3 подается от насоса в гидроцилиндр, а затем через отверстие в поршне площадью Sо = 5 мм2 и гидродроссель Д в открытый бак.
1) Определить, при какой площади проходного сечения дросселя Д поршень будет находиться в неподвижном равновесии под действием силы F = 3000 Н, если диаметр поршня D = 100 мм, диаметр штока dш = 80 мм, коэффициент расхода отверстия в поршне мо = 0,8, коэффициент расхода дросселя мдр = 0,65, избыточное давление, создаваемое насосом рн = 1 МПа.
2) Определить площадь проходного сечения дросселя Д, при которой поршень будет равномерно перемещаться со скоростью хп = 1 см/с вправо.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 39. Обратный клапан диаметром d = 20 мм служит для пропуска жидкости (с = 900 кг/м3) только в одном направлении. Определить перепад давления Др = р1 - р2 на клапане, если р1 = 1,6 МПа. Жесткость пружины с = 13 Н/мм, ее предварительное поджатие уо = 8 мм, максимальный ход клапана ? = 3 мм, коэффициент расхода м = 0,8, объемный расход Q = 1 л/с.
Задача 40. Считая жидкость несжимаемой, определить скорость движения поршня под действием силы F = 10 кН на штоке, диаметр поршня D = 80 мм, диаметр штока d = 30 мм, проходное сечение дросселя Sдр = 2 мм2, его коэффициент расхода м = 0,75, избыточное давление слива рс = 0, плотность рабочей жидкости с = 900 кг/м3.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 41. Определить время для вытекания всей воды из цилиндрического бака, если его диаметр D = 0,8 м, наполнение равно h = 0,7 м. Диаметр трубы d = 70 мм, длина ? = 0,8 м. Температура жидкости 20 оС. Чему равно отношение продолжительности вытекания первой и второй половины объема жидкости?
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Указание: Продолжительность истечения от уровня Но до уровня Н может быть определена по формуле:
,
где S - площадь сечения сосуда;
Но - начальный напор, с которого начинается опорожнение сосуда;
Н - конечный напор, до которого опорожняется сосуд;
м - коэффициент расхода, который может быть определен по формуле
,
где осист. - суммарный коэффициент сопротивления.
Глава 4. Гидромашины
Понятие «гидромашины» включает в себя насосы и гидродвигатели. В насосе происходит преобразование энергии двигателя (как правило, электродвигателя) в энергию потока жидкости, а гидродвигатель преобразует энергию потока жидкости в механическую работу.
По принципу действия гидромашины делят на объемные и динамические.
Объемными называют гидромашины, рабочий процесс которых основан на попеременном заполнении рабочих камер жидкостью и вытеснением ее из этих камер. Рабочей камерой объемной гидромашины называют ограниченное пространство внутри машины, периодически изменяющее свой объем и попеременно сообщающееся с входом и выходом.
В объемных насосах перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения ее из рабочих камер вытеснителями, которые совершают поступательное (поршневые насосы), вращательное или сложное вращательно-поступательное движение (роторные насосы).
В динамических гидромашинах жидкость в камере находится под силовым воздействием и имеет постоянное сообщение со входным и выходным патрубками.
Основной разновидностью динамических насосов являются лопастные и, в частности, центробежные насосы. В центробежном насосе передача мощности от двигателя к жидкости происходит в процессе движения ее по межлопаточным каналам быстро вращающегося рабочего колеса из центральной его части к периферии.
Напор Н, развиваемый центробежным насосом, зависит от его подачи (расхода) Q. Зависит от расхода также з - к.п.д. насоса, N - полезная мощность, - допустимая вакуумметрическая высота. Эти зависимости называются характеристиками насоса.
Обычно пользуются экспериментальными кривыми Нн = f (Q), которые имеют вид плавно спадающих кривых. Кривая зависимости к.п.д. насоса от подачи Q выходит из начала координат (при Q = 0), достигает максимума при некоторой оптимальной подаче.
Для двух геометрически подобных центробежных насосов и для подобных режимов их работы справедливы следующие соотношения:
(4.1)
где D - диаметры рабочих колес.
Приведенные формулы позволяют производить пересчет характеристик центробежных насосов с одной частоты n1 и диаметра D1 на другую частоту n2 и другой диаметр D2. Для одного итого же насоса D1 = D2 и формулы упрощаются.
Гидравлический и объемный к.п.д. насоса при сохранении подобия режимов его работы остаются приблизительно постоянными в силу автомодельности. Полный к.п.д. насоса при этом в первом приближении можно считать также постоянным.
Когда абсолютное давление на входе в центробежный насос оказывается слишком низким, на входных элементах лопаток рабочего колеса возникает кавитация. При этом напор, создаваемый насосом, и его к.п.д. резко падают.
Кавитационным запасом называют разность между полным напором жидкости во входном патрубке насоса и давлением насыщенных паров жидкости, т. е.
, (4.2)
где рв и vв, - давление и скорость во входном патрубке насоса;
рн.п - давление насыщенных паров жидкости при данной температуре.
Значение кавитационного запаса, при котором начинается кавитация в насосе, называют критическим или минимально допустимым кавитационным запасом и обозначают . Эта величина будет тем больше, чем больше подача насоса и частота вращения его колеса, и может быть найдена по следующей формуле С. С. Руднева:
, (4.3)
где С = 800...1000 - коэффициент для обычных насосов. Для насосов с повышенными кавитационными свойствами С ? 1300. Это значение соответствует при подстановке в формулу (5.10) (м); n (об/мин); Q (м3/с).
Формула С. С. Руднева позволяет находить минимально допустимое абсолютное давление pв min перед входом в насос при заданных Q и n, или Qmax при заданных pв и n, или nmax при заданных рв и Q.
С явлением кавитации связано и ограничение на высоту положения насоса относительно уровня жидкости в исходном резервуаре. Допустимая высота всасывания определяется также с использованием формулы Руднева:
,
где - потери во всасывающем трубопроводе; ц = 1,1 ? 1,2.
Указания к решению задач
Задачи данной главы сводятся к определению мощности, потребляемой насосом, подачи насоса, построению характеристик центробежных насосов при различной частоте вращения. Для их решения необходимо использовать формулы и соотношения (4.1)...(4.3), а также известные формулы для определения геометрических размеров.
Примеры решения задач
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Пример 4.1. Центробежный насос, характеристики которого (H(Q) и з(Q)) приведены в таблице, подает воду (г = 104 Н/м3; н = 0,01 см2/с) на геометрическую высоту Нг =10 м. Трубы всасывания и нагнетания имеют соответственно диаметры dвс = 50 мм и dн = 25 мм, а длины вс = 5м, н = 10м. Эквивалентная шероховатость труб = 0,6 мм. Найти рабочую точку при работе насоса на сеть. Определить, как изменяются напор и мощность насоса при уменьшении задвижкой подачи воды на 25 %. При построении характеристики трубопровода местными сопротивлениями пренебречь.
Решение: Рабочая точка определяется пересечением характеристики H(Q) насоса и характеристики трубопровода. Характеристику насоса строим по табличным данным. Характеристика трубопровода определяется выражением
, (4.4)
где Q - расход, м3/с;
вс, н - коэффициенты гидравлического трения во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Характеристику трубопровода строим по точкам, определив предварительно Нтр для различных значений расхода Q.
При Q = 0, Нтр = 10.
Пусть Q = 0,3 л/с. Тогда скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах будут:
Режимы течения определяются соответствующим числом Рейнольдса:
Коэффициенты гидравлического трения определяем по универсальной формуле Альтшуля:
Потребный напор в трубопроводе теперь определится согласно формуле (4.4)
Проводя аналогичные вычисления для Q = 0,5 л/с и 0,7 л/с, данные заносим в таблицу. Нанеся полученные точки на график и соединив их плавной кривой, получим характеристику трубопровода Нтр(Q). (см. рис.). В пересечении характеристик насоса и трубопровода получаем рабочую точку (точка А). Для рабочей точки по графикам определяем:
Qраб = 0,55 л/с;
Нраб = 11,3 м;
зраб = 53%.
Мощность насоса в точке А составит:
При уменьшении расхода задвижкой потери в трубопроводе растут и характеристика трубопровода пойдет круче вверх. Поскольку новый расход будет меньше на 25%, чем в точке А, его значение составит:
Q = Q · 0,75 = 0,55 · 0,75 = 0,41 л/с.
Поэтому новая рабочая точка (точка В) будет расположена на характеристике насоса при полученном значении расхода, а новая характеристика трубопровода будет расположена выше первоначальной. Соответственно с графика снимаем значения в новой рабочей точке
Q = 0,41 л/с;
Н = 11,6 м;
з = 42%.
Мощность насоса в точке В составит:
Представленный графо-аналитический метод решения задач широко используется при определении параметров работы насосов и насосных станций.
ЗАДАЧИ К ГЛАВЕ 4
Задача 42. При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса р2 = 0,35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм рт. ст.; подача Q = 6,5 л/с; крутящий момент на валу насоса М = 41 Н · м; частота вращения вала насоса n = 800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и к.п.д. насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми.
Задача 43. Компенсационный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания расположен на 0,5 м выше оси вращения вала насоса и соединен с атмосферой. Определить кавитационный запас и разность между ним и критическим кавитационным запасом при температуре воды t = 80 оС (рн.п.= 45 кПа), если кавитационный коэффициент быстроходности, по формуле Руднева, С = 1200; Q = 5 л/с; п = 6000 об/мин.; hа = 740 мм рт. ст. Диаметр входного трубопровода d = 40 мм.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 44. Центробежный насос работает с частотой вращения n1 = 1500 об/мин и перекачивает жидкость по трубопроводу, для которого задана кривая потребного напора Нпотр - f(Q) (см. рис.). На том же графике дана характеристика насоса Нн при указанной частоте вращения. Какую частоту вращения нужно сообщить данному насосу, чтобы увеличить подачу жидкости в два раза?
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 45. Центробежный насос, характеристика которого при п1=1400 об/мин дана в виде графиков Н = f(Q) и з =f(Q), работает в системе охлаждения двигателя и при указанной частоте вращения создает напор Н1 = 7,2 м и подачу Q = 3,5 л/с. Определить частоту вращения п2, которую нужно сообщить этому насосу для того, чтобы при увеличении суммарного сопротивления системы (включением дополнительного агрегата) подача насоса осталась неизменной и равной Q = 3,5 л/с. Чему при этом будут равны к.п.д. насоса з и потребляемая мощность?
Задача 46. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D = 60 мм, имеет следующие параметры: Н1 = 8 м; Q1 = 6 л/с; п1 = 3000 об/мин. Для системы охлаждения двигателя необходимо иметь насос, обеспечивающий на подобном режиме работы подачу Q2 = 9 л/с при п2 = 4000 об/мин. Как надо изменить диаметр рабочего колеса указанного выше насоса, чтобы обеспечить требуемые параметры? Каков при этом будет напор насоса Н2?
Задача 47. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D1 = 250 мм, при частоте вращения п1 = 1800 об/мин. создает напор Н1 = 12 м и подает Q = 6,4 л/с. Требуется определить частоту вращения п2 и диаметр D2 колеса насоса, который при подобном режиме работы создает напор Н2 = 18 м и обеспечивает подачу Q2 = 10 л/с.
Задача 48. Центробежный насос, характеристика которого описывается уравнением Нн = Н0 - k1Q2, нагнетает жидкость в трубопровод, потребный напор для которого пропорционален квадрату расхода: Нпотр = k2Q2. Определить подачу насоса и его напор, если Н0 = 5 м, k1 = k2 = 0,05 · 106 с2/м5. Какими будут подача насоса и напор, если частота его вращения увеличится вдвое и вдвое возрасте сопротивление трубопровода, т.е. k'2 = 0,1 х 106 с2/м5?
Задача 49. Подача центробежного насоса, характеристика которого при щ = 250 с-1 описывается уравнением Нн = Н0 + k1Q - k2Q2, при работе на заданный трубопровод составляет Q = 5 л/с. Определить, с какой скоростью должно вращаться колесо насоса для создания напора в два раза большего при той же подаче, если Н0 = 4 м; k1 = 0,2 · 103 с/м2; k2 = 0,06 · 106 с2/м5.
Задача 50. Определить допустимую высоту всасывания hв центробежного насоса Нц при частоте вращения насосного колеса n. Насос развивает подачу Q = 5 л/с, создавая напор Н = 50 м. Диаметр всасывающего стального трубопровода dв=60 мм, ?в = 9 м, эквивалентная шероховатость Д = 0,2 мм. Перекачивается вода (н = 0,01 см2/с, с = 1000 кг/м3), максимальная температура которой Т = 28 оС. Коэффициент, характеризующий конструкцию насоса, принять равным С = 850.
Построить пьезометрическую линию для всасывающего трубопровода.
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
28
Размещено на http://www.allbest.ru
Задача 51. Определить наибольшее допустимое расстояние l от колодца 1 до центробежного насоса 2 при частоте вращения насосного колеса п. Насос развивает подачу Q = 3,3 л/с, создавая напор Н = 18 м. Диаметр всасывающего стального трубопровода dв = 40 мм; эквивалентность Д = 0,1 мм; перекачивается вода (н = 0,01 см2/с, с = 1000 кг/м3). Коэффициент, характеризующий конструкцию насоса, принять равным С = 800. Высота всасывания насоса hв, а клапан всасывания 3 находится ниже горизонта воды на величину а. Построить пьезометрическую линию для всасывающего трубопровода.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ
по курсу «Гидравлика»
1. Основные физические свойства жидкости. Приборы и способы измерения гидростатического давления. Пьезометрический и гидростатический напор. Рабс; Ризб; Рвак.
2. Гидростатическое давление и его свойства. Основное уравнение гидростатики. Построение эпюры гидростатического давления на вертикальную и наклонную плоскую поверхность.
3. Аналитическое нахождение силы давления жидкости на плоскую поверхность. Центр давления. Гидростатический парадокс.
4. Определение силы избыточного гидростатического давления на криволинейную поверхность.
5. Виды движения жидкости. Установившееся, неустановившееся, напорное, безнапорное движение. Гидравлический радиус. Расход и средняя скорость потока. Уравнение неразрывности.
6. Идеальная жидкость. Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости. Физический смысл и графическое изображение.
7. Уравнение Бернулли для установившегося движения потока реальной жидкости. Физический смысл, графическое изображение, геометрический, пьезометрический и гидравлический уклон.
8. Два режима движения вязкой жидкости. Число Re и его критические значения.
9. Потери по длине. Коэффициент гидравлического трения и =f(Re и ).
10. Методика расчета длинных трубопроводов. Коэффициент расхода.
11. Местные потери энергии при движении жидкости. Опытное и теоретическое определение .
12 Классификация отверстий. Истечение жидкости через отверстие в тонкой стенке.
13. Истечение жидкости через затопленное отверстие.
14. Расчет сифонов.
15. Классификация насадок. Гидравлический расчет внешнего цилиндрического насадка.
16. Классификация трубопроводов. Основные расчетные формулы.
17. Расчет длинных трубопроводов, соединенных между собой параллельно и последовательно.
18. Особенности с/х водоснабжения. Расчет трубопровода с равномерной раздачей по длине (Qп).
19. Принцип технико-экономического расчета системы водоснабжения. Определение высоты и емкости бака водонапорной башни.
20. Классификация насосов. Основные термины и определения в теории насосов. Вывод формулы напора.
21. Принцип действия и классификация центробежных насосов.
22. Конструкции центробежных насосов. Основные неисправности в работе центробежных насосов.
23. Характеристика трубопровода. Работа центробежного насоса на трубопроводе. Способы регулирования Q и Н.
24. Параллельная и последовательная работа центробежных насосов на трубопровод. Выбор марки насоса.
25. Неустойчивая область работы центробежного насоса. Высота всасывания и явление кавитации.
26. Характер подачи жидкости поршневыми насосами. Графики зависимости подачи от угла поворота кривошипа.
27. Классификация динамических насосов. Насосы трения. Принцип действия эрлифта.
28. Роторные насосы. Конструкция и принцип действия. Определение Q шестеренчатого насоса.
29. Классификация насосных станций. Определение Q и Н. Насосной станции I и II подъема.
30. Гидропривод. Принцип действия, достоинства и недостатки.
Литература
1. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: учеб. пособие для машиностроит. вузов / Б.Б.Некрасов, И.В.Фатеев, Ю.А.Беленков и др.; под ред. Б.Б.Некрасова. - М.: Высш. шк., 1989. - 192 с.: ил.
2. Палишкин, Н.А. Гидравлика и сельскохозяйственное водоснабжение / Н.А. Палишкин. - М.: Агропромиздат, 1990. - 351 с.
3. Сабашвили, Р.Г. Гидравлика, гидравлические машины и водоснабжение сельского хозяйства: учеб. пособие для вузов / Р.Г. Сабашвили. - М.: Колос, 1997. - 479 с.
Приложение
Физические свойства жидкостей и газов
Таблица 1 - Плотность и кинематическая вязкость некоторых жидкостей при давлении р = 0,1 МПа
|
Жидкость |
Температура, 0С |
Плотность, кг/м3 |
Вязкость, 10-4 м2/с |
|
|
Бензин: |
||||
|
авиационный |
20 |
710-780 |
0,004-0,005 |
|
|
автомобильный |
20 |
690-760 |
0,0055-0,0075 |
|
|
Бензол |
20 |
870-880 |
0,0007 |
|
|
Вода дистиллированная |
4 |
1000 |
0,0157 |
|
|
20 |
998 |
0,0101 |
||
|
80 |
972 |
0,0037 |
||
|
Глицерин (безводный) |
20 |
1260 |
8,7 |
|
|
Дизельное топливо |
20 |
830-860 |
0,02-0,06 |
|
|
Керосин |
20 |
790-860 |
0,025 |
|
|
Мазут |
80 |
880-940 |
0,43-1,2 |
|
|
Масло авиационное |
Подобные документы
Основные понятия и определения прикладной гидравлики. Физические свойства жидкости. Основные элементы и законы гидростатики. Характеристика основных положений гидродинамики. Законы гидромеханики и их практическое приложение. Понятие идеальной жидкости.
презентация [2,4 M], добавлен 16.05.2015Единицы измерения давления, основное уравнение гидростатики, параметры сжимаемости жидкости, уравнение Бернулли. Расход жидкости при истечении через отверстие или насадку, режимы движения жидкости. Гидравлические цилиндры, насосы, распределители, баки.
тест [525,3 K], добавлен 20.11.2009Жидкость и ее основные физические свойства, определение и основные свойства жидкости. Гидростатика и гидростатическое давление, основное уравнение гидростатики. Понятие о пьезометрической высоте и вакууме, сила давления жидкости на поверхности.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 17.11.2009Уравнение Бернулли для струйки идеальной жидкости. Внутреннее трение в жидкости. Изменение и приращение кинетической энергии. Типы объемных гидроприводов по виду движения и их определение. Принципиальные и полуконструктивные схемы гидроаппаратов.
контрольная работа [264,8 K], добавлен 30.11.2010Принципы действия объемных гидроприводов. Параметры насосов, предохранительные, перепускные и подпорные клапаны. Гидравлические реле давления и температуры. Регулирование скорости движения выходного звена гидропривода. Уплотнение неподвижных соединений.
учебное пособие [5,0 M], добавлен 04.05.2014Гидравлические сопротивления движения различных газожидкостных потоков в трубах. Струйное диспергирование газовой фазы измельчения в вибрационной сушилке. Расчет прочности сосудов давления пищевых производств. Кожухотрубный струйно-инжекционный аппарат.
контрольная работа [254,7 K], добавлен 23.08.2013Причины движения жидкости, его виды. Свойства потока при плавно изменяющемся движении. Гидротрансформаторы: устройство и применение. Устройство и рабочий процесс гидротрансформатора. Вальные насосы: виды потерь, снижение неравномерности подачи жидкости.
контрольная работа [2,3 M], добавлен 03.01.2013Общая классификация основных процессов химической технологии. Общие сведения о гидравлике, течение идеальных жидкостей. Дифференциальные уравнения равновесия Эйлера и Бернулли. Ламинарное и турбулентное движение жидкости. Уравнение сплошности потока.
презентация [183,3 K], добавлен 29.09.2013Определение основных геометрических параметров исполнительных механизмов гидропривода. Диаграмма скоростей движения штоков гидроцилиндров и вращения вала гидромотора. Гидравлические расчеты и подбор оборудования, особенности теплового расчета системы.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.10.2011Анализ режимов работы гидропривода. Выбор гидромашин, гидроаппаратов и кондиционеров рабочей жидкости. Разработка принципиальной схемы. Выбор трубопроводов. Разработка математического и программного обеспечения. Анализ теплового режима гидропривода.
курсовая работа [108,6 K], добавлен 17.02.2016
