- •31. Местные гидравлические сопротивления.
- •32. Истечение жидкости через отверстие в тонкой стенке.
- •33. Истечение жидкости под уровень
- •34. Истечение жидкости через насадки.
- •35. Истечение жидкости через проходные сечения в гидравлических устройствах
- •36.Гидравлический расчет простого трубопровода
- •37. Построение характеристики потребного напора простого трубопровода
- •38. Трубопровод с насосной подачей
- •39. Гидравлический удар в трубопроводах.
- •40.Гидромашины, классификация, основные параметры.
- •41.Объёмный гидропривод, принцип действия, основные понятия.
- •42.Преимущества и недостатки объёмных гидроприводов, конструкция и задачи проектирования.
- •43. Основные сведения об объемных насосах
- •44. Возвратно-поступательные (поршневые) насосы.
- •45. Диафрагменные насосы, снижение неравномерности подачи жидкости насосами.
- •46. Общие свойства и классификация роторных насосов
- •47. Шестеренные насосы, конструкция параметры.
- •48. Пластинчатые насосы, конструкция, параметры.
- •49. Характеристики насоса и насосной установки.
- •50. Роторно-поршневые насосы, типы, конструкция, параметры.
- •51.Объёмные гидравлические двигатели, гидроцилиндры.
- •52.Гидромоторы, расчёт, обозначение роторных гидромашин на схемах.
- •53. Гидроаппараты, основные термины, параметры.
- •54. Запорно-регулирующие элементы гидроаппаратов.
- •55. Гидродроссели, виды, основные характеристики.
- •56. Гидроаккумуляторы рабочей жидкости, виды, назначение.
- •57.Поршневой насос с вальным приводом, устройство, принцип работы.
- •58.Основные параметры гидромашин, гидравлические, объёмные, механические потери напора.
- •59. Схемы основных гидроцилиндров, их графические обозначения.
- •60. Способы регулирования подачи насосной установки.
38. Трубопровод с насосной подачей
Как уже отмечалось, основным способом подачи жидкости в машиностроении является принудительное нагнетание ее насосом. Насосом называется гидравлическое устройство, преобразующее механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости. В гидравлике трубопровод, в котором движение жидкости обеспечивается за счет насоса, называется трубопроводом с насосной подачей (рисунок 5.4, а).
Целью расчета трубопровода с насосной подачей, как правило, является определение напора, создаваемого насосом (напора насоса). Напором насоса Нн называется полная механическая энергия, переданная насосом единице веса жидкости. Таким образом, для определения Нн необходимо оценить приращение полной удельной энергии жидкости при прохождении ее через насос, т.е.
, (5.9)
где Нвх, Нвых — удельная энергия жидкости соответственно на входе и выходе из насоса.
Рассмотрим работу разомкнутого трубопровода с насосной подачей (см. рисунок 5.4, а). Насос перекачивает жидкость из нижнего резервуара А с давлением над жидкостью p0 в другой резервуар Б, в котором давление р3. Высота расположения насоса относительно нижнего уровня жидкости H1 называется высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом, или гидролинией всасывания. Высота расположения конечного сечения трубопровода или верхнего уровня жидкости Н2 называется высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным, или гидролинией нагнетания.
Запишем уравнение Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1:
Рисунок 5.4 - Схема трубопровода с насосной подачей (а) и график определения рабочей точки (б)
, (5.10)
где — потери напора во всасывающем трубопроводе.
Уравнение (5.10) является основным для расчета всасывающих трубопроводов. Давление p0 обычно ограничено (чаще всего это атмосферное давление). Поэтому целью расчета всасывающего трубопровода, как правило, является определение давления перед насосом. Оно должно быть выше давления насыщенных паров жидкости. Это необходимо для исключения возникновения кавитации на входе в насос. Из уравнения (5.10) можно найти удельную энергию жидкости на входе в насос:
. (5.11)
Запишем уравнение Бернулли для потока жидкости в напорном трубопроводе, т. е. для сечений 2-2 и 3-3:
, (5.12)
где — потери напора в напорном трубопроводе.
Левая часть этого уравнения представляет собой удельную энергию жидкости на выходе из насоса Hвых. Подставив в (5.9) правые части зависимостей (5.11) для Hвх и (5.12) для Hвых, получим
, (5.13)
Как следует из уравнения (5.13), напор насоса Hн обеспечивает подъем жидкости на высоту (Н1+H2), повышение давления с р0 до p3 и расходуется на преодоление сопротивлений во всасывающем и напорном трубопроводах.
Если в правой части уравнения (5.13) обозначить Hст и заменить на KQm , то получим Hн=Hcr + KQm.
Сравним последнее выражение с формулой (5.2), определяющей потребный напор для трубопровода. Очевидна их полная идентичность:
, (5.14)
т.е. насос создает напор, равный потребному напору трубопровода.
Полученное уравнение (5.14) позволяет аналитически определить напор насоса. Однако в большинстве случаев аналитический способ достаточно сложен, поэтому получил распространение графический метод расчета трубопровода с насосной подачей.
Этот метод заключается в совместном построении на графике характеристики потребного напора трубопровода (или характеристики трубопровода) и характеристики насоса . Под характеристикой насоса понимают зависимость напора, создаваемого насосом, от расхода. Точка пересечения этих зависимостей называетсярабочей точкой гидросистемы и является результатом графического решения уравнения (5.14).
На рисунке 5.4, б приведен пример такого графического решения. Здесь точка А и есть искомая рабочая точка гидросистемы. Ее координаты определяют напор Hн, создаваемый насосом, и расход Qн жидкости, поступающей от насоса в гидросистему.