bonchosmolovskaya_n_e_mehanika_zhidkosti_i_gaza_laboratornyi
.pdf|3 = Я о / Я ь |
(29.3) |
где |
|
Но^Нг + К. |
(29.4) |
Коэффициент полезного действия струйного насоса определяется отношением полезной мощности N„ к потребляемой мощности N:
r i = N n / N . |
(29.5) |
Полезная мощность насоса при равенстве скоростей во всасывающем (FB) И напорном (Гн) трубопроводах определяется выражением
N^ = PgQ2(H2 + h,). |
(29.6) |
|
Если пренебречь величиной |
2g{Vi - скорость рабочей жид- |
|
кости в трубопроводе 1), то потребляемая насосом мощность определяется выражением
Ppge,Я^ |
(29.7) |
В формулах (29.1) и (29.2) приняты обозначения: Рр и р - |
плот- |
ности рабочей и всасываемой по трубопроводу 7 жидкостей; Q\ и Hi - соответственно расход и напор рабочей жидкости в трубопроводе 1 перед насосом; Q i V i K - расход жидкости и высота всасывания во всасывающем трубопроводе 7; Яг - напор жидкости на выходе из насоса.
Если плотности рабочей и всасываемой жидкостей одинаковы,
то КПД насоса определяется выражением |
|
ri = [Q2{H2 + K)'\l{QxH{). |
(29.8) |
Описание опытной установки |
|
Экспериментальная установка (рис. 29.2) включает следующие основные элементы: водоструйный насос 6, рабочий 1, напорный 8 и всасывающий 9 трубопроводы, резервуар 10, регулирующую и измерительную аппаратуру.
в расходомер
Л И Т Холостой
слив
Рис. 29.2. Схема лабораторной установки:
1 - трубопровод подачи рабочей жидкости; 2 - вентиль; 3 - дифференциальный: манометр; 4 - расходомер Вентури; 5 - пьезометр; 6 - водоструйный насос; 7 - пьезометр; 8 - напорный трубопровод; 9 - всасывающий трубопровод;
10 - приемный резервуар; 11 - холостой слив; 12 - трубопровод питания приемного резерву^а; 13 - вентиль; 14 - пьезометр
Вода из напорного бака (на рисунке не показан) при открытии вентиля 2 поступает в водоструйный насос 6 по трубопроводу 1; расход воды в нем определяется с помощью расходомера Вентури 4 (см. лабораторную работу № 5) по показаниям дифференциального манометра 3; напор воды в трубопроводе перед насосом определяется по пьезометру 5. Вода всасывается в насос по трубопроводу 9 из резервуара 10, в который по трубопроводу 12 поступает из напорного бака при открытии вентиля 13. В резервуаре 10 имеется холостой слив 11, обеспечивающий в нём постоянный уровень воды
втечение опыта. Фиксация уровня в резервуаре производится с помощью пьезометра 14, нулевое деление шкалы которого совпадает с осевой линией трубопровода 1. Поскольку разметка шкалы пьезометра 14 идет сверху вниз, отсчет по шкале пьезометра непосредственно определяет высоту всасывания h^. Высотное положение холостого слива можно изменять, также можно изменять от опыта к опыту и высоту всасывания.
Вода из диффузора насоса 6 поступает в напорный трубопровод 8,
вначале которого установлен пьезометр 7, позволяющий определять
напор Яг при выходе из насоса (нулевые деления шкал пьезометров 5 и 7 должны совпадать с осевой линией трубопроводов 1 и 8).
Из напорного трубопровода 8 вода поступает в мерный лоток (на рис. 29.2 не показан), в котором установлен треугольный водослив Томсона (см. лабораторную работу № 4), с помощью последнего определяется общий расход воды 0 = 0] + Йг-
Порядок выполнения работы
1. Включить центробежный насос, подающий воду из водооборотного бассейна в напорный бак до его заполнения.
2.Открыть вентиль 13 и приёмный резервуар 10 заполнить водой до начала её сброса через холостой слив 11.
3.Открытием вентиля 2 включить в работу водоструйный насос; степенью открытия вентиля 2 регулировать расход рабочей жидко-
сти а тем самым и расход всасываемой жидкости Q2. Работу проводить при нескольких различных значениях расхода Qu а также различных высотах всасывания h^.
4. Для каждого опыта зафиксировать показания дифференщ1апьного манометра 3, пьезометров 5, 7 и 14, а с помощью игольчатого уровнемера - отметки уровня воды в лотке перед водосливом V и гребня водослива Vo Томсона (подробнее см. лабораторную работу № 4).
Обработка опытных данных
1.По показаниям дифференщ1ального манометра с помощью тарировочной кривой определить расход воды Qi в подающем трубопроводе.
2.По разности отметок горизонта воды в лотке перед водосливом Томсона V и отметки вершины угла самого водослива Vo определить напор на водосливе Я' (Я' = V - Vo ), а по нему с помощью тарировочной кривой - расход воды Q, поступающей из напорного трубопровода.
Разность расходов в напорном трубопроводе и трубопроводе подачи рабочей жидкости позволяет определить расход всасываемой жидкости Q2 = Q-Qi-
3. По результатам измерений для каждого опыта с помощью формул (29.1 >-(29.8) подсчитать основные параметры насоса и их средние значения.
Все экспериментальные данные и результаты расчетов внести в таблицу.
Отчеты по |
|
Определение расхода |
|
|
|
||||
пьезомет- |
|
|
|
|
|||||
сбрасываемой жидкости |
|
|
|
||||||
рам |
«0 |
о |
|
||||||
>в |
|
|
|
|
п |
||||
|
|
|
|
о |
1 |
- |
|||
|
X |
|
I0Qs |
|
|
о |
|||
& |
1 |
S |
I |
S |
§ |
|
я |
||
I |
'I |
э > |
0 |
й |
|
||||
S |
0 |
<5 |
01 |
|
fct |
||||
Я, Я, |
в |
> |
|
|
м |
о |
|
|
|
8- о |
« |
ч |
са |
|
|
||||
|
|
|
к |
« |
|
|
|||
|
1 |
S |
|
п |
|
|
|
|
|
|
л |
S |
а. |
о |
|
|
|
||
|
а |
>> |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
ч 5 |
1 |
й |
й |
|
|
|
|
|
|
CQ |
|
ей |
|
|
||
|
|
|
о |
|
|
|
|
||
Е
Л а б о р а т о р н а я р а б о т а № 3 0
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯПОРШНЕВОГО НАСОСА
Цель раб<Ппы
1.Определение основных технических показателей насоса.
2.Построение характеристики насоса.
3.Анализ работы насоса по виду снятой индикаторной диаграммы.
Общие сведения
В возвратно-поступательных поршневых насосах, широко применяемых в различных областях современной техники и являющихся объёмными, имеется один или несколько цилиндров, расположение которых может быть линейным, радиальным или аксиальным. Привод вытеснителей - прямодействующий (нажимной), кривошип- но-шатунный или кулачковый (эксцентриковый). В качестве вытеснителей могут использоваться поршни или плунжеры. У поршне-
вых (плунжерных) насосов обязательно должны быть нагнетательный и всасывающий клапаны.
На рис. 30.1 представлены принципиальные схемы поршневого
(а) и плунжерного (б) насосов.
—г Z |
// |
в |
|
у
V
а)
б)
Рис. 30.1. Принципиальная схема насоса: а - поршневой; б - плунжерный;
1 - цилиндр; 2 - всасывающий клапан; 3 - нагнетательный клапан; 4 - поршень (плунжер)
На рис. 30.2 представлена схема одноцилиндрового поршневого насоса с кривошипно-шатунным приводом, а на рис. 30.3 - диаграмма подачи такого насоса.
Рис. 30.2. Схема насоса с кривошипно-шатунным приводом: 1 - поршень; 2 - шатун; 3 - кривошип
471 ф
Рис. 30.3. Диаграмма подачи одноцилиндрового поршневого насоса
На рис. 30.4 представлена схема плунжерного насоса с радиальным кулачковым приводом, а на рис. 30.5 - схема трёхплунжерного радиально-кулачкового насоса.
Рис. 30.4. Схема плунжерного насоса с радиальным кулачковым приводом: 1 - всасывающий клапан; 2 - нагнетательный клапан; 3 - цилиндр;
4 - возвратная пружина; 5 - плунжер; 6 - кулачок
Рис. 30.5. Схематрехплунжерного радиально-кулачкового насоса: 1 - цилиндр; 2 - пружина; 3 - плунжер; 4 - кулачок
На рис. 30.6 представлен плунжерный дозировочный насос, широко применяемый в химической технологии для дозирования самых разнообразных жидких компонентов.
Рис. 30.6. Плунжерный дозировочный насос:
1 - корпус; 2 - электродвигатель; 3 - кривошипно-плунжерный механизм; 4 - плунжер; 5 - нагнетательный клапан; 6 - всасывающий клапан
Параметрические испытания поршневого насоса заключаются в проведении серии опытов, по результатам которых может быть построена характеристика насоса, т. е. графическая зависимость основных технических показателей (подачи - Q, мощности - N,
к п д - г|) от давления насоса при постоянных числах двойных ходов поршня, вязкости и плотности жидкости на входе в насос.
На рис.30.7 в качестве примера приведена характеристика поршневого насоса марки Т-15/20 (Т - трехплунжерный; 15 - подача насоса, м^/час; 20 - давление нагнетания, кг/см^) при работе на воде с температурой 30 °С, частотой вращения л = 75 об/мин и давлении
нагнетания р = 0,2- |
2,0 МПа [22]. |
|
|
|
8 |
|
|
0 |
8 |
м^/ч |
|
|
|
кВт |
7 |
|
|
/ N |
7 |
|
|
/ |
|
|
5 |
|
1 у |
|
|
|
|
|
Л? |
|
Q |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
80 |
3 |
|
|
|
70 |
|
|
|
60 |
|
г- |
|
/ |
|
50 |
/ |
|
W |
||
1- |
|
|||
|
|
|
20 |
|
fflX |
|
|
|
10 |
О а,4 |
0,8 1,2 16 |
^ffuna 0^0 |
||
|
|
Р |
|
|
Рис. 30.7. Характеристика трехплунжерного насоса Т-15/20 |
||||
Осредненная во времени секундная подача насоса |
||||
|
|
Q = |
|
(30.1) |
где QT: - теоретическая (геометрическая) секундная подача; rjo - объемный КПД, представляющий'собой отношение действительной подачи насоса к его теоретической подаче, учитывающий объемные утечки жидкости из рабочей камеры насоса и зависящий от его конструкции, размеров, частоты хода и давления; ориентировочные значения rjo находятся в пределах 0,85 - 0,99.
Теоретическая секундная подача однопоршневого насоса одностороннего действия (см. рис. 30.1) определяется выражением
= |
(30.2) |
однопоршневого насоса двустороннего действия |
|
Q, = (7c(Z)^ - (f)IA) l(n/60), |
(30.3) |
где D и й? - соответственно диаметры поршня и штока; / - ход поршня; п - число двойных ходов поршня в минуту.
При числе поршней i теоретическая секундная подача насоса, определяемая выражениями (30.2) и (30.3), увеличивается в i раз.
Давление насоса определяется выражением
Р +Р«ш + V^)I2 + pgzo,
где рвак И рман - соответствбнно показания вакуумметра и манометра, присоединенных к насосу; Гц и - средние скорости жидкости в нагнетательном и всасывающем патрубках насоса (в местах контроля давлений); ZQ - вертикальное расстояние между центрами тяжести сечений, где подключены измерительные приборы.
В большинстве поршневых насосов диаметры всасывающего (подводящего) и нагнетательного (отводящего) патрубков одинаковы, а значит, одинаковы и средние скорости движения жидкости в них, поэтому (Vf,^ - V/) / 2 = 0; зачастую и го = 0. Если же эти величины и не равны нулю, ими можно пренебречь, поскольку они малы по сравнению с величиной (рвак + РмтУ
Исходя из сказанного давление насоса обычно определяют вы-
ражением |
|
Р=Рилн+Рвик |
|
или |
|
Р=/'вак+/'ман + го. |
(30.4) |
Полезная мощность насоса определяется формулой |
|
N „ ^ p Q / m O , K B r , |
(30.5) |
гдер - давление насоса, Н/м^ (Па); Q - подача насоса, м^ /с.
В связи с наличием потерь давления ртр при движении жидкости через насос (главным образом через клапанные отверстия) поршень должен подвести к жидкости, находящейся в рабочей камере насо-
248
са, индикаторную мощность iV„ несколько большую, чем полезная мощность Л'п, сообщаемая насосом подаваемой жидкости и определяемая зависимостью (30.5).
Индикаторная мощность определяется выражением |
|
^й^Рибт/1000, кВт, |
(30.6) |
где Qr - теоретическая подача насоса, м^/с, определяемая в зависимости от типа насоса выражением (30.2) или (30.3); ри - среднее индикаторное давление. Па, определяемое по средней высоте К индикаторной диаграммы, снятой с помощью индикатора давления:
= к Л„; |
(30.7) |
к - тарировочный коэффициент индикатора, соответствующий характеристике пружины индикатора.
Нормальная индикаторная диаграмма поршневого насоса, снабженного воздушными колпаками, приведена на рис. 30.8.
d .
и
4
О
•Р
Рис. 30.8. Индикаторная диаграмма
Отдельные, наиболее характерные искажения индикаторных диаграмм, вызванные разными причинами, приведены в некоторых учебных и справочных пособиях [9, 19, 21].
Средняя высота индикаторной диаграммы К определяется по формуле
(30.8)
249