Расчёт трубопровода с насосной подачей
Проект «Инженерные кадры Зауралья»
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Курганский государственный университет»
Кафедра «Энергетика и технология металлов»
Кафедра «Автомобильный транспорт и автосервис»
Гидравлические и пневматические системы
Методические указания
к выполнению самостоятельной работы
для бакалавров направления 190600.62 (23.03.03)
Курган 2015
Кафедра: «Автомобильный транспорт и автосервис»
Кафедра: «Энергетика и технология металлов»
Дисциплина: «Гидравлические и пневматические системы»
направление 190600.62 (23.03.03).
Составил: канд. техн. наук, доц. В.А. Савельев.
Утверждены на заседании кафедры «4» декабря 2014 г.
Рекомендованы методическим советом университета в рамках
проекта «Инженерные кадры Зауралья» «20» декабря 2013 г.
Введение
Гидравлические и пневматические системы получили широкое распространение на всех видах транспорта, в водоснабжении и мелиорации, машиностроении и металлургии, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве.
Эксплуатация автомобильной техники, её обслуживание и ремонт невозможны без использования систем транспортировки жидкостей и газов, а гидравлические и пневматические приводы входят в состав систем управления и работы автомобиля. Специалист по эксплуатации транспортно-технологических машин и комплексов должен хорошо разбираться в устройстве и работе гидро- и пневмо-систем, гидромашин и гидроприводов, уметь формулировать и решать разнообразные прикладные задачи с использованием основных законов гидравлики, работы гидромашин и гидроприводов.
|
|
|
Общие положения
Гидравлические и пневматические системы – устройства, предназначенные для транспортировки и преобразования энергии жидкостей и газов.
В современной технике используют системы двух типов:
· системы, транспортирующие жидкости и газы;
· гидравлические или пневматические приводы для преобразования энергии в работу.
Системы для подачи и преобразования энергии жидкостей называются гидравлическими, а системы подачи и преобразования энергии газов (преимущественно воздуха) называются пневматическими.
Системы, транспортирующие жидкости и газы, не имеют устройств, преобразующих энергию жидкости или газа в работу. К ним относятся системы водоснабжения и теплоснабжения помещений, вентиляции, системы охлаждения и смазки. Эти системы называются разомкнутыми.
Системы, передающие и преобразующие энергию жидкости или газа в механическую работу, называются приводами. Они имеют совокупность устройств для передачи и преобразования энергии и называются замкнутыми.
|
|
|
Устройства, преобразующие различные виды энергии в энергию жидкости или газа, а также преобразующие энергию жидкости и газа в другие виды энергии или полезную работу, называются гидромашинами.
Гидромашины, передающие энергию жидкости, называются насосами, а преобразующие энергию жидкости и газа в работу или другие виды энергии называются гидродвигателями и гидротурбинами.
Студенту предлагается самостоятельно проработать материал, указанный в предлагаемом перечне разделов и тем изучаемой дисциплины (см. таблицу 1), а затем решить задачи по следующим темам курса: расчёт трубопровода с насосной подачей и расчёт простого гидравлического привода.
Таблица 1 – Разделы и темы, изучаемые в курсе «Гидравлические и пневматические системы»
| Шифр раздела, темы | Наименование раздела, темы дисциплины |
| 1 | Общие сведения о гидро и пневмосистемах: состав и основные схемы; гидромашины и аппараты управления; вспомогательные устройства и аппаратура контроля; рабочие жидкости и газы |
| 2 | Машины объёмного гидропривода; возвратно-поступательные и роторные, роторно-вращательные и роторно-поступательные объёмные насосы; объёмные гидродвигатели: гидроцилиндры, гидромоторы; обозначение гидромашин на гидравлических схемах |
| 3 | Аппаратура управления гидроприводами: гидрораспределители, гидроклапаны (регулирующие и направляющие), гидродроссели; обозначение гидроаппаратов на гидросхемах |
| 4 | Объёмные гидроприводы: регулируемые и нерегулируемые, дроссельные и с машинным регулированием; следящие гидроприводы, способы стабилизации скорости и синхронизации работы выходных звеньев |
| 5 | Динамические машины и гидропередачи: центробежные и осевые насосы и турбины; основное уравнение и характеристики центробежного насоса, насосы трения; гидромуфты и гидротрансформаторы |
| 6 | Гидравлические системы подачи жидкости: системы водоснабжения, охлаждения и отопления, смазки |
| 7 | Расчёт гидропривода: выбор принципиальной схемы и подбор элементов, общая методика расчёта гидропривода |
| 8 | Пневматические системы: особенности расчёта пневмосистем; пневматические машины: компрессоры и пневмодвигатели; аппаратура управления и контроля; пневмоаппараты, логические элементы пневмосистем |
|
|
|
Расчёт трубопровода с насосной подачей
|
|
|
Основным способом транспортировки жидкости в трубопроводе является принудительное нагнетание её насосом. Насосами называются гидромашины, преобразующие механическую энергию в энергию потока движущейся жидкости.
Целью расчёта трубопровода с насосной подачей, как правило, является определение требуемого напора насоса, для транспортировки (подъёма) жидкости или газа в рассчитываемом трубопроводе. Расчёт производится на основе закона сохранения энергии, который в этом случае записывается в следующем виде:
,
где 
– напор насоса, приращение полной удельной энергии, сообщаемой насосом жидкости;
– требуемый напор трубопровода.
Использование этого уравнения при аналитическом расчёте весьма затруднительно, поэтому применяют графоаналитический метод расчёта.
Метод заключается в совместном построении характеристики потребного напора трубопровода 
и характеристики насоса . Точка пересечения этих кривых А (рабочая точка) определяет рабочий режим гидросистемы. Опустив перпендикуляры на оси координат из рабочей точки А определяют напор насоса и его подачу при работе с рассчитываемым трубопроводом (см. рисунок 1).
Рисунок 1 – Графики работы насосной установки
Пример расчёта
Насос работает на гидравлическую сеть. Напорная характеристика насоса задана в безмерных параметрах в таблице 2.
Таблица 2 – Напорная характеристика насоса
| Q | 0 | 0,2 Q0 | 0,4 Q0 | 0,6 Q0 | 0,8 Q0 | 1,0 Q0 |
| H | 1,0 H0 | 1,05 H0 | 1,0 H0 | 0,88 H0 | 0,65 H0 | 0,35 H0 |
Параметры насоса (Q0 и H0) и гидравлической сети (Hг, d, l, λ, ∑ξ) заданы в таблице 2. По заданным параметрам Q0 и H0 рассчитать и построить напорную характеристику насоса Н = f (Q). Рассчитать и построить характеристику потребного напора гидравлической сети Hпотр. = f(Q). Определить параметры рабочего режима насоса и гидравлической сети (Рабочую точку А). (Определить напор, подачу и мощность на валу насоса).
Н – насос, А – питающий резервуар, В – приемный резервуар,
Рм – манометр, Рв – вакууметр, Н – геометрическая высота подъема,
ℓ – длина трубопровода, d – диаметр трубопровода
Рисунок 2 – Схема насосной установки
Дано: Решение:
Q0=0,01 м3/с По заданным Q0 и H0 составляем таблицу и строим
d=80мм=0,08 м Hн – f(Q).
ℓ=80 м
| Q | 0 | 0,002 | 0,004 | 0,006 | 0,008 | 0,01 |
| Hн | 40 | 42 | 40 | 35,2 | 26 | 14 |
Н0=40 м
Нг=15 м
λ=0,02
∑ξ=10
Нн – ?, Qн – ?, Nн – ?
Потребный напор рассчитываем по уравнению Бернулли:
, (1)
где 
– потери на трение по длине (формула Дарси);
– местные потери (формула Вейсбаха);
Нг – геометрическая высота подъема, м.
Из формулы:
где 
– скорость потока жидкости, м/с;
– площадь поперечного сечения трубопровода, м2.
Находим:
, (2)
где d – внутренний диаметр поперечного сечения трубопровода, м.
Подставляем равенство (2) в уравнение (1), которое принимает вид :
, (3)
Подставляем в выражение (3) числовые значения, принимая g = 10м/с2.
(4)
Hп1=15 + 59428 · 02= 15 м
Hп2=15 + 59428 · 0,0022= 15,2 м
Hп3=15 + 59428 · 0,0042= 15,9 м
Hп4=15 + 59428 · 0,0062= 17,1 м
Hп5=15 + 59428 · 0,0082= 18,8 м
Hп6=15 + 59428 · 0,012= 20,9 м
Используя полученное уравнение (4) составим следующую таблицу №3.
Таблица 3 – Характеристика потребного напора
| Q | 0 | 0,002 | 0,004 | 0,006 | 0,008 | 0,01 |
| H | 15 | 15,2 | 15,9 | 17,1 | 18,8 | 20,9 |
По данным полученных таблиц строим графики Hн= f (Q) и Hп= f (Q). Точка пересечения графиков называется рабочая точка А. Опустив перпендикуляры на оси координат определим параметры работы насоса Hном=19,78 м, Qном= =0,0092 м3/с.
Рисунок 3 – График работы насосной установки
Дата добавления: 2021-02-10; просмотров: 264; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!