 |
Значения потребных напоров
|
|
|
|
| Q, м 3 /с | Hпр, м |
| 0,001 | 1,29 |
| 0,002 | 5,17 |
| 0,003 | 11,63 |
| 0,004 | 20,68 |
Строим линию подобных режимов работы насоса. На пересечении Hпр с HH в точке С находим значение Qпр = 3,5×10-3 м 3 / с.
Можно записать:
;
.
Задача 4
Подобрать насос для перекачивания воды при температуре 20°С из открытой емкости в бак с избыточным давлением 0,1 МПа.
Расход воды Q = 1,2×10-2 м 3/ с. Геометрическая высота подъема воды 15 м.
Длина всасывающего трубопровода 10 м, длина нагнетающего трубопровода
40 м. На нагнетающем трубопроводе имеются два отвода под углом 120°, десять отводов под углом 90° с радиусом поворота, равным шести диаметрам трубы, и два нормальных вентиля. На всасывающем трубопроводе установлены два прямоточных вентиля, имеется четыре отвода под углом 90° с радиусом поворота, равным шести диаметрам трубы.
Определить предельную высоту установки насоса над уровнем воды в емкости.
Варианты заданий представлены в табл. 9.
Решение
Выбор трубы
При перекачивании жидкости насосами рекомендуют во всасывающих трубопроводах принимать скорость движения жидкости V = 0,8 ÷ 2,0 м / c; в нагнетающих трубопроводах - от 1,5 ÷ 3,0 м / c до 5,0 ÷ 10,0 м / c. При этом обеспечивается близкий к оптимальному диаметр трубопровода.
Примем скорость воды в трубопроводах, равную 2 м / с.
Внутренний диаметр трубопровода
= 0,088 м.
Выбираем по приложению табл. П.3 стальную трубу диаметром 95 мм, толщиной стенки 4 мм. Внутренний диаметр трубы d = 0,087 м. Уточняем скорость воды в трубе:
V = 2,02 м / с.
2. Определение потерь напора на трение и местных потерь
Re = 
= 174500 > 2320.
Режим течения в трубопроводе - турбулентный.
Примем, что коррозия трубы незначительна.
Абсолютная эквивалентная шероховатость трубы равна ∆ = 2×10-4 м (см приложение, табл. П.5).
|
|
|
Относительная шероховатость
е = 
= 0,0023.
Для гидравлически гладких труб:
= 4350;
для границы области автомодельности:
= 244000.
В нашем случае число Rе = 174500.
Так как 4350<Rе<244000, то трубопровод работает в переходной области сопротивления.
Тогда по формуле Альтшуля
l = 0,11 
= 0,025.
Коэффициенты местных сопротивлений определяются по справочникам. Можно использовать учебное пособие [4].
Всасывающий трубопровод:
- вход в трубу 
;
- для прямоточного вентиля 
, поправочный коэффициент k = 0,925 (
и k определяются интерполяцией), 
- отводы: коэффициенты А = 1, В = 0,09; 
.
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на всасывающем трубопроводе:
.
Потери напора во всасывающем трубопроводе
hвс . = (l 
= 0,99 м.
Нагнетающий трубопровод:
- отводы под углом 120°: А = 1,17; В = 0,09; 
- отводы под углом 90°: 
- нормальные вентили: для d = 0,087м, 
(определяется интерполяцией);
- выход из трубопровода: 
Сумма коэффициентов местных сопротивлений на нагнетающем трубопроводе
.
Потери напора в нагнетающем трубопроводе
hнагн . = 
= 4,51 м.
Общие потери напора
hпот . = hвс . + hнагн . = 0,99 + 4,51 = 5,5 м.
3. Определение потребного напора и выбор насоса
Hн = 
+ Hг + hпот . = 
+ 15 + 5,5 = 30,7 м.
При заданной производительности такой напор обеспечивает одноступенчатый центробежный насос.
Полезная мощность насоса
Nпол . = rgQHн = 998×9,81×0,012×30,7 = 3606 Вт = 3,61 кВт.
Мощность на валу двигателя
N = 
= 
= 6,02 кВт.
Из табл. П.4 приложения находим, что заданной подаче и полученному напору лучше соответствует центробежный насос марки X45/31, для которого при
оптимальных условиях работы Q = 1,25×10-2 м 3/ с, H = 31 м, hн. = 0,6.
Насос обеспечен электродвигателем ВАО-52-2 номинальной мощностью N = 13 кВт, ηдв. = 0,87; частота вращения вала n = 48,3 с -1.
4. Определение предельной высоты всасывания
Запас напора на кавитацию
hз = 0,3 (Qn 2 )2/3 = 0,3(0,012×48,32 )2/3 = 2,77 м.
|
|
|
По табл. П.2 приложения находим, что для воды при t = 20° С давление насыщенного пара pн.п . = 2,35×103 Па.
Высота всасывания (предельная высота расположения насоса) не должна превышать значения
Hвс .< Hпред .= 
(
=
= 
2,77) = 6,0 м.
ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ
Таблица 6
Варианты заданий к задаче 1
| Варианты | Q, л / с | m | L 1, м | d 1, м | L 2, м | d 2, м |
| 0, 32 | 1,01 | 0,01 | 2,01 | 0,007 | ||
| 0, 32 | 1,02 | 0,01 | 2,02 | 0,007 | ||
| 0, 32 | 1,03 | 0,01 | 2,03 | 0,007 | ||
| 0, 32 | 1,04 | 0,01 | 2,04 | 0,007 | ||
| 0, 32 | 1,05 | 0,01 | 2,05 | 0,007 | ||
| 0, 32 | 1,06 | 0,01 | 2,06 | 0,008 | ||
| 0, 32 | 1,07 | 0,01 | 2,07 | 0,008 | ||
| 0, 32 | 1,08 | 0,01 | 2,08 | 0,009 | ||
| 0, 32 | 1,09 | 0,01 | 2,09 | 0,009 | ||
| 0, 32 | 1,10 | 0,01 | 2,10 | 0,009 | ||
| 0, 30 | 1,01 | 0,012 | 2,01 | 0,007 | ||
| 0, 30 | 1,02 | 0,011 | 2,02 | 0,007 | ||
| 0, 30 | 1,03 | 0,012 | 2,03 | 0,007 | ||
| 0, 30 | 1,04 | 0,011 | 2,04 | 0,008 | ||
| 0, 30 | 1,05 | 0,012 | 2,05 | 0,008 | ||
| 0, 30 | 1,06 | 0,011 | 2,06 | 0,008 | ||
| 0, 30 | 1,07 | 0,012 | 2,07 | 0,009 | ||
| 0, 30 | 1,08 | 0,011 | 2,08 | 0,009 | ||
| 0, 30 | 1,09 | 0,012 | 2,09 | 0,009 | ||
| 0, 30 | 1,10 | 0,011 | 2,10 | 0,009 | ||
| 0, 33 | 1,01 | 0,012 | 2,01 | 0,007 | ||
| 0, 33 | 1,02 | 0,012 | 2,02 | 0,007 | ||
| 0, 33 | 1,03 | 0,012 | 2,03 | 0,007 | ||
| 0, 33 | 1,04 | 0,012 | 2,04 | 0,008 | ||
| 0, 34 | 1,05 | 0,012 | 2,05 | 0,008 |
Таблица 7
Варианты заданий к задаче 2
| Варианты | L 1, м | L 2, м | L, м | d 1, мм | d 2, мм | d 3, мм | M, кгс / см 2 | ζз |
| 4,8 | 2,5 | |||||||
| 5,5 | 1,5 | |||||||
| 13,5 | ||||||||
| 8,5 | ||||||||
| 4,5 | 3,5 | |||||||
| 7,5 | ||||||||
| 5,2 | 2,9 | |||||||
| 4,6 | 2,6 | |||||||
| 5,8 | 1,3 | |||||||
| 6,2 | 3,3 | |||||||
| 11,5 | 5,3 | |||||||
| 8,2 | 4,2 | |||||||
| 7,2 | 1,8 | |||||||
| 8,3 | 5,2 | |||||||
| 4,7 | 3,7 | |||||||
| 7,3 | 2,5 | |||||||
| 7,6 | 2,1 | |||||||
| 5,3 | 3,1 | |||||||
| 4,4 | 2,6 | |||||||
| 5,6 | 1,4 | |||||||
| 6,1 | 3,1 |
Таблица 8
|
|
|
Варианты заданий к задаче 3
| Варианты | HР , м | L 1, м | d 1, мм | ∑ ζ 1 | λ 1 | L 2, м | d 2, мм | ∑ ζ 2 | λ 2 | M, кгс / см 2 |
| 0,025 | 0,027 | 0,1 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,6 | ||||||||
| 0,027 | 0,02 | 0,5 | ||||||||
| 0,02 | 0,0175 | 0,2 | ||||||||
| 0,03 | 0,025 | 0,3 | ||||||||
| 0,026 | 0,014 | 0,4 | ||||||||
| 0,02 | 0,015 | 0,7 | ||||||||
| 0,03 | 0,017 | 0,15 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,45 | ||||||||
| 0,025 | 0,018 | 0,4 | ||||||||
| 0,03 | 0,025 | 0,7 | ||||||||
| 0,026 | 0,015 | 0,15 | ||||||||
| 0,02 | 0,016 | 0,35 | ||||||||
| 0,027 | 0,02 | 0,55 | ||||||||
| 0,03 | 0,018 | 0,6 | ||||||||
| 0,025 | 0,015 | 0,2 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,65 | ||||||||
| 0,03 | 0,025 | 0,45 | ||||||||
| 0,027 | 0,015 | 0,3 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,2 | ||||||||
| 0,026 | 0,018 | 0,4 | ||||||||
| 0,03 | 0,02 | 0,25 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,5 | ||||||||
| 0,027 | 0,015 | 0,2 | ||||||||
| 0,02 | 0,03 | 0,6 |
Таблица 9
Варианты заданий к задаче 4
| Варианты | НГ, м | LВС, м | LНАГН., м | Варианты | НГ, м | LВС, м | LНАГН., м | |
| 4,8 | ||||||||
| 5,5 | ||||||||
| 13,5 | ||||||||
| 8,5 | ||||||||
| 4,5 | ||||||||
| 7,5 | ||||||||
| 5,2 | ||||||||
| 4,6 | ||||||||
| 5,8 |
|
|
|
ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ
Ниже приведены вопросы для самопроверки, соответствующие программе курса. Экзаменационные билеты содержат 5 вопросов:
1, 2 - физико-механические свойства жидкостей и гидростатика;
3, 4 - гидродинамика;
5- гидромашины и гидропривод.
|
|
|
