Порядок выполнения работы и обработка опытных данных
1. Открыть питающую задвижку и наполнить установку водой.
2. После наполнения водой резервуара и стабилизации уровня воды в нем (переливное устройство должно при этом работать), следует открытием регулирующего вентиля подать воду в систему трубопроводов.
3. По секундомеру определить время t (с) наполнения мерного бака объемом W = 0,05 м3.
4. Определить расход воды: Q = W / t (м3/с).
5. Измерить: отметки уровней воды в пьезометрах, а также ее температуру (термометром в питающем резервуаре).
6. Результаты измерений для одного опыта (при одном расходе воды) записать в таблицу 5.
7. Произвести обработку опытных данных в таблице 5.
8. Построить по опытным данным (в масштабе) график напоров для участка, предложенного преподавателем.
9. Сформулировать заключение и выводы по результатам работы.
Основные контрольные вопросы к лабораторной работе №4
1. Напишите и поясните формулы Дарси-Вейсбаха и Вейсбаха.
2. Как опытным путем определяют величины коэффициентов l и z?
3. Что характеризуют коэффициенты l и z , от каких факторов в общем случае они зависят и как их определяют при гидравлических расчетах?
4. Объясните, что такое D э и D э / d, как найти величину D э при гидравлических расчетах?
5. Назовите области гидравлического сопротивления трубопроводов и объясните, как определяют область сопротивления при гидравлических расчетах.
6. Изобразите схемы движения жидкости при резком повороте трубы на 900, а также при резком расширении и резком сужении трубопровода и дайте пояснения к ним, указав, что характерно для движения потока при протекании его через любое местное сопротивление.
|
|
|
7. Изобразите схему графика Никурадзе и дайте пояснения.
8. Поясните понятия “гидравлически гладкая труба” и “шероховатая труба”.
9. Назовите факторы, обуславливающие повышение потери напора при прохождении потока жидкости через местные сопротивления.
10. Докажите, воспользовавшись формулами Дарси-Вейсбаха и Блазиуса, что при работе трубопроводов в области гидравлически гладких труб hl = f(v 1,75).
Рекомендуемая литература к лабораторной работе №4
1. с. 159...167, с. 186...193; 2. с. 147, с. 168...174, с. 201...213; 3. с. 48...57, с. 87...91, с. 93..96, с. 100...101; 4. с. 98..106; 5. с. 160..166, с. 174...176, с. 189..198.
Таблица 5
Результаты измерений и вычислений по лабораторной работе № 4
| № п/п | Наименования и обозначения измеряемых и вычисляемых величин | Ед. изм. | Результаты измерений и вычислений | ||||||||||||
| Сопротивления по длине | Местные сопротивления | ||||||||||||||
| Уч. 8‒9 | Уч. 10‒11 | Резкий поворот | Резкое сужение | Резкое раc-ширение | |||||||||||
| 1 | Номера сечений | ‒ | 8 | 9 | 10 | 11 | 5 | 6 | 9 | 10 | 11 | 12 | |||
| 2 | Показания пьезометров z + p / ρg (с точностью до мм)
| м | |||||||||||||
| 3 | Диаметр сечения трубы d | м | |||||||||||||
| 4 | Площадь поперечого сечения трубы S = π d 2 /4 | м2 | |||||||||||||
| 5 | Средняя скорость потока v = Q / S | м/с | |||||||||||||
| 6 | Скоростной напор v 2 /2 g | м | |||||||||||||
| 7 | Полные напоры в сечениях z + p / ρg +v 2 /2 g | м | |||||||||||||
| 8 | Потери напора по длине hl и местные hм (по раз-ности полных напоров перед и за сопротивлением) | м |
|
|
|
|
| ||||||||
| 9 | Расстояния между точками подключения пьезометров (длины участков) l | м |
|
|
| ||||||||||
| 10 | Коэффициент гидравлического трения по опытным данным λ оп = (hld / l)/(v 2 /2 g) | ‒ |
|
|
| ||||||||||
| 11 | Коэффициент местного сопротивления по опытным данным z оп = h м / (v 2 /2 g) | ‒ |
|
|
|
| |||||||||
| 12 | Число Рейнольдса Re = vd / | ‒ |
|
|
| ||||||||||
| 13 | Область гидравлического сопротивления (гладких труб, доквадратичная, квадратичная)
| ‒ |
|
|
| ||||||||||
| 14 | Коэффициент гидравлического трения λ по эмпирическим формулам | ‒ |
|
|
| ||||||||||
| 15 | Коэффициент местного сопротивления z (по справочнику и эмпирическим формулам) | ‒ |
|
|
|
| |||||||||
| 16 | Относительные отклонения ελ и εζ , % | ελ =100|λ-λоп| / λ | ‒ |
|
|
| |||||||||
| εζ = 100| z - z оп| / z | ‒ |
|
|
|
| ||||||||||
Лабораторная работа №5
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 r [кг/м3] связана с объемной зависимостью:
. (18)
|
|
|
Идеальная (теоретическая) подача насоса Qт ‒ сумма подачи насоса Q и объемных потерь D Q
. (19)
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 Δ p:
, (20)
где а ‒ коэффициент пропорциональности.
Подача насоса зависит от геометрических размеров насоса, скорости движения рабочих органов и гидравлического сопротивления сети, на которую работает насос.
2. Напор насоса H ‒ приращение полной удельной энергии жидкости, проходящей через насос (м). Для работающего насоса напор можно определить по показаниям манометра и вакуумметра:
, (21)
где pм и р в ‒ показания манометра и вакуумметра, расположенных, соответственно, на напорном и всасывающем патрубках насоса, Па; z м ‒ превышение оси вращения стрелки манометра над точкой подключения вакуумметра, м; vн и vв ‒ средние скорости движения жидкости в напорном и всасывающем трубопроводах, соответственно, м/с.
Знак «минус» в формуле (21) перед pв ставится в том случае, когда на входе в насос избыточное давление, т. е. насос работает «в подпоре».
3. Мощность насоса N ‒ мощность, потребляемая насосом:
, (22)
где М и w ‒ крутящий момент на валу и угловая скорость вала насоса.
Полезная мощность Nп ‒ мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости и определяемая зависимостью
. (23)
Мощность насоса N больше полезной мощности Nп на величину потерь энергии, учитываемых КПД.
4. КПД насоса h ‒ отношение полезной мощности и мощности насоса:
. (24)
КПД насоса учитывает все виды потерь энергии, связанные с передачей её перекачиваемой жидкости. Потери энергии в насосе складываются из механических, гидравлических и объемных.
Механические потери ‒ потери на трение в подшипниках, сальниках, 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 hм ‒ величина, выражающая относительную долю механических потерь энергии в насосе:
, (25)
где D Nм ‒ мощность механических потерь; Nт ‒ мощность насоса за вычетом мощности механических потерь (теоретическая мощность).
Гидравлический КПД насоса 
‒ отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе:
, (26)
где D Nг ‒ мощность, необходимая на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе; D pг, D Hг ‒ потери давления или напора на преодоление гидравлических сопротивлении в рабочих органах насоса.
Объемный КПД насоса hо ‒ отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками:
, (27)
где D Nу ‒ мощность, необходимая на утечки.
Связь КПД насоса с другими частными КПД можно представить в виде:
. (28)
5. Допускаемый кавитационный запас D hдоп ‒ 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, D hдоп) при изменении его подачи Q, т. е. знать его характеристику.
Характеристика центробежного насоса ‒ графическая зависимость напора Н, мощности N, КПД h и допускаемого кавитационного запаса D hдоп (или допускаемого вакуума 
) 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); h = f(Q) и кавитационную ‒ D hдоп = f(Q). Характеристики получают в результате параметрических испытаний насосов на заводах-изготовителях и помещают в каталогах. На рис. 10 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. 10. 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), получаемая изменением частоты вращения или обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру. 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».
Описание установки
Для испытания насосов используются установки с открытой или закрытой циркуляцией жидкости. На рис. 11 приведена лабораторная установка открытого типа. Она состоит из центробежного насоса с электродвигателем, всасывающего трубопровода с обратным клапаном, напорного трубопровода с вентилем изменения расхода, пульта включения электропитания и контрольно-измерительной аппаратуры: весов, манометра, вакуумметра, дифференциального манометра и тахометра.
Контрольно-измерительная аппаратура служит для замера подачи (диафрагма и ртутный дифференциальный манометр), давления на выходе из насоса (манометр), вакуума на входе в насос (вакуумметр), крутящего момента на валу насоса (балансирный электродвигатель с рычагом и весами) и частоты вращения вала электродвигателя (тахометр).
Рис. 11. Схема лабораторной установки по параметрическим испытаниям насосов
Для заливки водой насоса и всасывающего трубопровода на действующей физической модели, последний соединяется с вакуумным насосом, который создает необходимый вакуум во всасывающем трубопроводе перед пуском насоса. Под разностью давлений на свободной поверхности воды в приемном резервуаре и во всасывающем трубопроводе открывается клапан, и вода заполняет трубопровод и насос.
Цель работы: 1. Изучить работу насосной установки с центробежным насосом.
2. Освоить методику параметрических испытаний центробежного насоса.
3. Получить характеристику центробежного насоса.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 307; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!