Геометрический, энергетический и гидравлический смысл слагаемых уравнения Бернулли, правила их графического изображения.
Рассмотрим смысл уравнения Бернулли с точек зрения гидравлической, геометрической и энергетической. Гидравлическое истолкование С точки зрения гидравлики каждый член уравнения Бернулли имеет свое название, а именно:1. Первый член правой и левой частей уравнения Бернулли называется скоростным напором. Скоростной напор можно наблюдать в действительности. Если например в точке А (рис.) рядом с пьезометром поставить изогнутую трубку, обращенную отверстием навстречу потоку, то уровень жидкости в этой трубке будет выше уровня в пьезометре на высоту, равную скоростному напору в той точке, где находится отверстие трубки. Эта трубка называется гидрометрической, или трубкой Пито. Зная разницу уровней в трубке Пито и пьезометре, можно определить скорость движения жидкости в этой точке.2. Второй член правой и левой частей уравнения называется пьезометрической 3.Третий член правой и левой частей уравнения называется высотой положения точки живого сечения над плоскостью сравнения. 4. Четвертый член правой части уравнения hw называется потерей напора при движении жидкости между сечениями 1-1 и 2-2. Напомним, что сумма пьезометрической высоты 
и высоты положения z во всех точках живого сечения установившегося, плавно изменяющегося потока одна и та же, т.е. 
и называется пьезометрическим напором.
Сумма скоростного напора 
и пьезометрического напора 
называется гидродинамическим напором 
. Учитывая это выражение, уравнение Д. Бернулли можно написать в следующем виде: 
. Таким образом, с гидравлической точки зрения уравнение Бернулли может быть прочитано так: гидродинамический напор в данном сечении потока жидкости равен гидродинамическому напору в другом сечении (лежащем ниже по течению) плюс потеря напора между этими сечениями. Геометрическое истолкование В связи с тем, что все члены уравнения Бернулли имеют линейную размерность, его можно представить графически. Проведя между сечениями 1-1 и 2-2 линию NN по верхним точкам гидродинамического напора, получим так называемую напорную линию, которая показывает изменение гидродинамического напора по длине потока. Поделив разность гидродин-ких напоров в 2сечениях на расстояния между ними, получим средний гидравлический уклон 
, но 
–потеря напора между сечениями 1-1 и 2-2; поэтому можно написать 
, т. е гидравлическим уклоном потока называется безразмерная величина, показывающая изменение гидродинамического напора на единицу длины потока. Заметим, что I может быть только положительной величиной, так как напорная линия NN всегда понижается ввиду того, что потери напора по длине потока неизбежны. Таким образом, с геометрической точки зрения уравнение Д. Бернулли можно прочитать так: напорная линия по длине потока всегда понижается, так как часть напора тратится на преодоление трения по длине поток. Энергетическое истолкование. Принимая во внимание 
т.е. полная удельная энергия потока равна сумме удельной кинетической и удельной потенциальной (давления и положения) энергий потока., сумму членов уравнения Бернулли с энергетической точки зрения можно представить как сумму удельной кинетической 
и удельной потенциальной 
энергий в любом сечении потока при установившемся движении жидкости, а четвертый член уравнения hw как потерю механической энергии на преодоление сил трения при перемещении единицы массы жидкости от сечения 1-1 ксечению 2-2. В связи с этим линию NN можно назвать линией полной удельной энергии потока, а линию рр – линией удельной потенциальной энергии. Гидравлический уклон с энергетической точки зрения необходимо рассматривать как уменьшение полной удельной энергии на единицу длины потока.
|
|
|
|
|
|
26. Плавание тел. Закон Архимеда Плавание — способность тела удерживаться на поверхности ж. или на определенном уровне внутри ж. или газа. Плавание тел объясняется законом Архимеда: на тело, погружённое в ж., действует выталкивающая сила, = весу вытесненной этим телом ж. (называемая силой Архимеда) FA = ρgV, где ρ — плотность ж, g — ускорение свободного падения, а V — объём погружённого тела. Если тело плавает на поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) = по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём ж., и приложена к центру тяжести этого объёма. Тело, помещённое в воду, плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела. Следует заметить, что тело должно быть полностью окружено ж. (либо пересекаться с поверхностью ж.). Так, з-н Архимеда нельзя применить к кубику, который лежит на дне резервуара, герметично касаясь дна. Что касается тела, которое находится в газе, например в воздухе, то для нахождения подъёмной силы нужно заменить плотность жидкости на плотность газа. Например, шарик с гелием летит вверх из-за того, что плотность гелия меньше, чем плотность воздуха. Закон Архимеда можно объяснить при помощи разности гидростатических давлений на примере прямоугольного тела. PB − PA = ρgh FB − FA = ρghS = ρgV, где PA, PB — давления в точках A и B, ρ — плотность жидкости, h — разница уровней между точками A и B, S — площадь горизонтального поперечного сечения тела, V — объём погружённой части тела
|
|
|
|
|
|
25. Принципиальная схема, устройство и принцип действия шестеренного насоса (НШ). Достоинства и недостатки НШ. Шестеренные машины в современной технике нашли широкое применение. Их основным преимуществом является конструкционная простота, компактность, надежность в работе и сравнительно высокий КПД. В этих машинах отсутствуют рабочие органы, подверженные действию центробежной силы, что позволяет эксплуатировать их при частоте вращения до 20 с-1. В машиностроении шестеренные гидромашины применятся в системах с дроссельным регулированием. Шестеренные насосы: - с внешним зацеплением; - с внутренним зацеплением; - трехшестеренный Шестеренный насос с внешним зацеплением (рис.а) состоит из ведущей 1 и ведомой 2 шестерен, размещенных с небольшим зазором в корпусе 3. При вращении шестерен жидкость, заполнившая рабочие камеры (межзубовые пространства), переносится из полости всасывания 4 в полость нагнетания 5. Из полости нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод. Шестерённый насос с внешним зацеплением работает следующим образом. Ведущая шестерня находится в постоянном зацеплении с ведомой и приводит её во вращательное движение. При вращении шестерён насоса в противоположные стороны в полости всасывания зубья, выходя из зацепления, образуют разрежение (вакуум). За счёт этого из гидробака в полость всасывания поступает рабочая жидкость, которая, заполняя впадины между зубьями обеих шестерён, перемещается зубьями вдоль цилиндрических стенок колодцев в корпусе и переносится из полости всасывания в полость нагнетания, где зубья шестерён, входя в зацепление, выталкивают жидкость из впадин в нагнетательный трубопровод. При этом между зубьями образуется плотный контакт, вследствие чего обратный перенос жидкости из полости нагнетания в полость всасывания невозможен. Шестеренные насосы с внутренним зацеплением сложны в изготовлении, но дают более равномерную подачу и имеют меньшие размеры. Внутренняя шестерня 1 ( рис. б) имеет на два-три зуба меньше, чем внешняя шестерня 2. Между внутренней и внешней шестернями имеется серпообразная перемычка 3, отделяющая полость всасывания от напорной полости. При вращении внутренней шестерни жидкость, заполняющая рабочие камеры, переносится в напорную полость и вытесняется через окна в крышках корпуса 4 в напорный трубопровод. Равномерность подачи жидкости шестерным насосом зависит от числа зубьев шестерни и угла зацепления. Чем больше зубьев, тем меньше неравномерность подачи, однако при этом уменьшается производительность насоса. Для устранения защемления жидкости в зоне контакта зубьев шестерен в боковых стенках корпуса насоса выполнены разгрузочные канавки, через которые жидкость отводится в одну из полостей насоса.
Работа шестеренных Гмоторов осуществляется следующим образом. Ж. из Гмагистрали (рис. а) поступает в полость 4 Гдвигателя и, воздействуя на зубья шестерен, создает крутящий момент. Шестеренные машины являются обратимыми, т.е. могут быть использованы и как Гмоторы и как насосы. Преимущества: простота конструкции; высокая надёжность в сравнении, например, с аксиально-плунжерными гидромашинами; низкая стоимость; способность работать при высокой частоте вращения, поэтому их можно соединять непосредственно с валами тепловых или электрических двигателей. Недостатки: нерегулируемость рабочего объёма; неспособность работать при высоких давлениях; в сравнении с пластинчатыми гидромашинами — бо́льшая неравномерность подачи
30. Схема, устройство и принцип действия пластинчатого насоса (ПН). Достоинства и недостатки ПН Изготавливают пластинчатые Гмашины однократного действия и двукратного действия. Известны также Гмашины многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот вала Гмашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется 1 раз, в двукратного действия - 2 раза. Пластинчатые насосы могут использоваться в режиме Гмотора только в том случае, если в пространстве под пластинами расположены пружины, осущ-щие прижим пластин к корпусу статора. При отсутствии таких пружин насос не является обратимым. Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор Гмашины приходит во вращение. Под действием центробежной силы (или под действием силы упругости пружин, находящихся под пластинами) пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается (в эту полость происходит всасывание), а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается (из этой полости осуществляется нагнетание рабочей жидкости).Рисунок, поясняющий принцип работы пластинчатой гидромашины с двумя пластинами Изменение рабочего объёма в процессе работы возможно осуществлять только в машинах однократного действия. Однако в таких гидромашинах со стороны полости высокого давления на ротор действует постоянная радиальная сила, что приводит к более быстрому износу деталей гидромашины. В машинах двукратного действия полостей высокого давления — две, и радиальные силы скомпенсированы друг другом. Изменение рабочего объёма (регулирование гидромашины) осуществляется путём изменения эксцентриситита — величины смещения оси ротора относительно оси статора. Пластинчатые гидромашины способны работать при давлениях до 14 МПа [3], рекомендуемые частоты вращения обычно лежат в пределах 1000—1500 об/мин[3]. В сравнении с шестерёнными, пластинчатые гидромашины создают более равномерную подачу [4], а в сравнении с роторно-поршневыми и поршневыми гидромашинами — дешевле, проще по конструкции и менее требовательны к фильтрации рабочей жидкости. Пластинчатые гидромашины широко применяются в системах объёмного гидропривода (например, в приводе металлорежущих станков). Достоинства сравнительно низкая пульсация подачи (для насосов) и расхода (для гидромотора); достаточно низкий уровень шума; принципиальная возможность реализовать регулируемость рабочего объёма; хорошие характеристики всасывания (для насоса). Недостатки сложность конструкции и низкая ремонтопригодность; довольно низкие рабочие давления.
27. Насосы по принципу действия. Области применения. Эксплуатационные параметры насосов подачи, напора (давления), мощности, объемного, механического и гидравлического КПД, высоты всасывания и частоты вращения приводного вала. насосы могут быть разделены на два вида: динамические и объемные. В динамических насосах ж. движется под силовым воздействием в камере постоянного объема, сообщающейся с подводящими и отводящими устройствами. В зависимости от вида силового воздействия на ж. динамические насосы делятся на лопастные насосы и насосы трения. Объемные насосы раб-т по принципу вытеснения ж. из камеры за счет уменьшения ее объема. Периодическое изменение объема камеры происходит за счет возвратно-поступательного или вращательного движения рабочего органа насоса. Попеременное заполнение и опорожнение камеры перекачиваемой ж. обеспечиваются клапанными устройствами входного и выходного патрубков насоса.
Кроме классификации, существует также разделение насосов по виду перекачиваемой жидкости, по виду привода и по другим классификационным признакам. Основные типы современных насосов. Центробежные насосы являются наиболее распространёнными и предназначаются для подачи холодной или горячей (t° > 60°C) воды, вязких или агрессивных ж., сточных вод, смесей воды с грунтом, золой и шлаком и т.п. Их действие основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса тем частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу насоса Осевые насосы - для подачи больших объёмов жидкостей. Их работа обусловлена передачей той энергии, к-рую получает ж. при силовом воздействии на неё лобовой поверхности вращающихся лопастей рабочего колеса. Частицы подаваемой ж. при этом имеют криволинейные траектории, но, пройдя через выправляющий аппарат, начинают перемещаться от входа в насос до выхода из него, в основном вдоль его оси (откуда и название). Рабочие колёса осевого насоса имеют очень высокий коэффициент быстроходности (от 500 до 1500 об/мин). Вихревые насосы обладают хорошей способностью самовсасывания, т. е. возможностью начинать действие без предварительного заполнения всасывающей трубы подаваемой средой, если она имеется в корпусе насоса. Благодаря этому они применяются для подачи легкоиспаряющихся или насыщенных газами капельных жидкостей и в комбинации с центробежными насосами. 2 разновидности вихревых насосов: закрытого и открытого типа. Вихревые насосы по сравнению с такими же (по размерам и скорости вращения) центробежными насосами развивают в 3—7 раз больший напор, но работают с более низким (в 2—3 раза) кпд. Поршневые насосы отличаются большим разнообразием конструкций и широтой применения. Действие поршневых насосов состоит из чередующихся процессов всасывания и нагнетания, которые осуществляются в цилиндре насоса при соответствующем направлении движения рабочего органа — поршня или плунжера. Эти процессы происходят в одном и том же объёме, но в различные моменты времени. По способу сообщения рабочему органу поступательно-возвратного движения насосы разделяют на приводные (обычно с коленчатым валом и шатунным механизмом) и прямодействующие. Во время работы насоса жидкость получает главным образом потенциальную энергию, пропорциональную давлению её нагнетания. Поршневые насосы классифицируют на горизонтальные и вертикальные, одинарного и многократного действия, одно- и многоцилиндровые, а также по быстроходности, роду подаваемой жидкости и др. признакам. По сравнению с центробежными насосами поршневые имеют более сложную конструкцию, отличаются тихоходностью, а следовательно, и большими габаритами, а также массой на единицу совершаемой работы. Но они обладают сравнительно высоким кпд и независимостью подачи от напора, что позволяет использовать их в качестве дозировочных. Роторные насосы получили распространение главным образом для осуществления небольших подач жидкости. По особенностям конструкции рабочих органов роторные насосы можно подразделить на зубчатые (в том числе шестерённые), винтовые, шиберные, коловратные, аксиально- и радиально-поршневые, лабиринтные и др. Каждый из них имеет свои разновидности, но объединяющий их признак — общность принципа действия, в основном аналогичного действию поршневых насосов Роторные насосы отличаются отсутствием всасывающего и нагнетательного клапанов, что является их большим преимуществом и упрощает конструкцию. Шиберный пластинчатый насос действует в результате изменения рабочих объёмов, заключённых между соседними пластинами и соответствующими участками поверхностей ротора и корпуса насоса В левой части насос при вращении по часовой стрелке эксцентрично расположенного ротора этот объём увеличивается, из-за чего давление в нём понижается и создаётся возможность для всасывания жидкости. В другой части насоса при вращении ротора межлопаточные пространства уменьшаются, что обеспечивает нагнетание подаваемой среды. Эти насосы бывают одинарными и сдвоенными. Они предназначены для нагнетания чистых не очень вязких минеральных масел до давления 60 кгс/см2 и более и применяются в системах гидропривода и др. устройствах. Струйные насосы из числа насос-аппаратов имеют наиболее широкую область применения и наибольшее разнообразие конструкций. Одним из них является водоструйный насос, действие которого состоит в основном из трёх процессов — преобразования потенциальной энергии рабочей жидкости в кинетическую (в коническом сходящемся насадке), обмена количеством движения между частицами рабочей жидкости и подаваемой среды (в камере смешения), а также перехода кинетической энергии смеси рабочей и транспортируемой жидкостей в потенциальную (в диффузоре). Благодаря этому в камере смешения создаётся разрежение, что обеспечивает всасывание подаваемой среды. Затем давление смеси рабочей и транспортируемой жидкостей значительно повышается в результате снижения скорости движения, что делает возможным нагнетание. Струйные насосы просты по устройству, надёжны и долговечны в эксплуатации, но их кпд не превышает 30%.
Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 1131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!