Описание лабораторной установки. Лабораторная работа 

Лабораторная работа 

«Определение характеристик различных типов насосов»


Цель работы: практическое ознакомление с различными типами насосов и их характеристик.

Задачи работы:

1. Экспериментальное определение напорно-расходной характеристики различных типов насосов.

2. Оценка эффективности насосов и определение их КПД.

 

 

Основные сведения

 

Насосы представляют собой гидравлические машины, преобразующие механическую энергию приводящих двигателей в энергию потока жидкости и служащие для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твердыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Следует заметить, что машины для перекачки и создания напора газов выделены в отдельные группы и в отличии от жидкостей получили название вентиляторов и компрессоров. Большое разнообразие перемещаемых жидкостей и условий, в которых приходится работать насосам, вызвало появление огромного количества различных конструкций насоса.

По принципу действия все насосы можно разделить на объемные и динамические. В работе объёмных насосов, преобладают силы давления, в динамических - силы инерции. В объемных насосах жидкость, вытесняется при периодическом изменении замкнутого объема жидкости, Они используются для перекачки вязких жидкостей. В этих насосах одно преобразование энергии - энергия двигателя непосредственно преобразуется в энергию жидкости (механическая => кинетическая + потенциальная). Это высоконапорные насосы, они чувствительны к загрязнению перекачиваемой жидкости. Рабочий процесс в объёмных насосах неуравновешен (высокая вибрация), поэтому для них необходимо создавать массивные фундаменты. Также для этих насосов характерна неравномерность подачи. Основными преимуществами этих насосов можно считать способность создавать высокие давления, дозированный расход жидкости и способность к самовсасыванию.

Для динамических насосов характерно двойное преобразование энергии (1 этап: механическая => кинетическая + потенциальная; 2 этап: кинетическая => потенциальная). В динамических насосах можно перекачивать загрязнённые жидкости. Они обладают большей равномерностью подачи и уравновешенностью рабочего процесса. Но в отличие от объёмных насосов они не способны к самовсасыванию.

Неполная классификация насосов по принципу действия и конструкции выглядит следующим образом:

· импеллерные и пластинчатые (шиберные)

· поршневые и шестерённые

· аксиально и радиально-плунжерные

· центробежные и винтовые

· винтовые (шнековые)

· струйные, диафрагменные и перистальтические насосы.

 

Наибольшее распространение для перемещения больших количеств разнообразных жидкостей получили центробежные насосы.

Рисунок 1 – Одноступенчатый центробежный насос

 

Основным элементом центробежного насоса (рис. 1.1) является рабочее колесо, состоящее из двух дисков, соединенных изогнутыми лопастями. Жидкость по входному осевому каналу поступает в центральную часть рабочего колеса, стремительно отбрасывается к периферии и попадает в улиткообразный спиральный канал, который кольцом охватывает рабочее колесо. Увеличивающееся к выходному патрубку - отводу поперечное сечение спирального канала приводит к плавному снижению большой скорости, полученной жидкостью на выходе из рабочего колеса, до нормальной скорости в нагнетательном трубопроводе. При этом часть кинетической энергии жидкости переходит в потенциальную, что сопровождается увеличением давления (напора) жидкости. Внутри корпуса центробежного насоса может быть установлено одно или несколько рабочих колес. Соответственно, центробежные насосы делятся на одно - и многоступенчатые. В многоступенчатых насосах для повышения напора жидкость, выходящая из первого рабочего колеса, поступает на второе рабочее колесо, затем на третье и т.д. Общий напор, создаваемый многоступенчатым насосом, примерно равен сумме напоров, приобретенных жидкостью в каждом рабочем колесе. Особенностью эксплуатации центробежных насосов является то, что перед пуском их необходимо заливать перекачиваемой жидкостью.

Основными параметрами работы насосов являются: подача Q, напор H, мощность привода N, коэффициент полезного действия η и частота вращения n рабочего колеса.

Подачей (расходом) насоса называется количество жидкости (объем), подаваемое насосом за единицу времени в напорный трубопровод. Напором насоса называется механическая энергия, сообщаемая насосом единице веса (1 Н) жидкости. Поэтому напор имеет линейную размерность (м. ст. ж.): Дж/Н = Н м/Н = м . Напор насоса равен разности полного гидродинамического напора (удельной энергии жидкости) за насосом HH (в нагнетательном трубопроводе) и полного гидродинамического напора перед ним HB (во всасывающем трубопроводе). Ввиду того, что вертикальное расстояние между точками установки приборов, измеряющих давление, небольшое, а скоростные напоры обычно на выходе и входе в насос или одинаковы, или весьма близки, то напор насоса можно определить по упрощенной формуле:

 

где p - абсолютные давления в местах установки приборов, измеряющих давление на нагнетательном и всасывающем трубопроводах;

ρ - плотность перемещающейся жидкости;

g - ускорение силы тяжести.

 

 

 

Описание лабораторной установки

 

На учебном лабораторном стенде (рисунок 1.2) установлены три насоса центробежного, импеллерного и перистальтического типа, расходный бак, датчики компьютерной системы измерения.. Все они приводятся в действие электрическими двигателями с питаем от сети с напряжением 220 В и 50 Гц.

 

 

Рисунок 2 – Схема лабораторной установки

1 – циркуляционный  насос, 2 – центробежный насос, 3 – перистальтический насос, 4 – сливной кран, 5 – бак с рабочей жидкостью, 6 – заливочный штуцер и клапан сброса воздуха, 7 – вентиль управления расходом, 8 – счетчик воды, 9 – коллектор, 10 – краны коллектора, 11 – счетчик импульсов С8, 12 – ТРМ 200, 13 – датчик высокого давления, 14- датчик низкого давления.

 

 Методика проведения работы

 

1. Изучить методические указания, заготовить форму отчета о проведенной работе, в которую внести название и цель работы, основные сведения об изучаемых процессах, схему экспериментальной установки, заготовить таблицу 1 для записи результатов измерений и вычислений.

2. Наполнить расходный бак (5) водой из водопроводной сети.

3. При полностью закрытых кранах (10) на выходах центробежного (2) и перистальтического (3) насосов, открыть кран на выходе циркуляционного насоса (1).

4. Подключаем лабораторную установку к сети 220 В и компьютеру.

5. Включить лабораторную установку с помощью автоматического выключателя 220В.

6. Запустить программу проведения лабораторной работы «Определение характеристик насосов».

 

7. Включить циркуляционный насос (ВК 1). Установить заданную преподавателем частоту вращения насоса (регулятор на корпусе насоса).

8. При полностью открытом вентиле (7) снять показания датчиков давления в напорном трубопроводе и во всасывающем трубопроводе.

9. Медленно закрывая вентиль, установить заданные показания датчика давления на выходе насоса. Добившись увеличения давления 50-100 мм в.ст. и дождавшись установившегося движения жидкости, повторить эксперимент в нескольких режимах.

10. По разности показаний датчиков давления определите изменения напора насосов.

11. По показаниям счетчика расходомера рассчитайте подачу насоса.

12. Повторите эксперимент 3-4 раза по пунктам 7-11 для насосов каждого типов.

13. Данные замеров и расчетов занести в отчетную таблицу 1.

14. Построить и сравнить графически расходно-напорных характеристик  Q = f (H) испытанных насосов.

15. Рассчитать полезную мощность насоса:

 

 (Вт),

где  - удельный вес жидкости, Н/м3

Q – подача насоса, м3

Н – полный напор насоса,

 

16. Вычислить КПД двигателя по формуле

 

,

где N – мощность двигателя насоса (данные берутся из паспорта насоса).

 

17. Сравнить, сделать и записать выводы. Ответить на контрольные вопросы.


Таблица 1. Результаты измерений и расчетов

 

№№

опытов

Время,

τ ,с

 

 

Объем

воды,

 л

Давление,

 м. вод. ст.

Подача насоса, л/с   Полный напор, м  Полезная мощность,  Вт К.П.Д.  %   Число  оборотов, об/мин
Pн Pв  Q  Н N η  

Перистальтический объемный насос

1                  
2                  
3                  
4                  
5                  

Импеллерный насос динамического типа

1                  
2                  
3                  
4                  
5                  

Одноступенчатый центробежный насос

1                  
2                  
3                  
4                  
5                  

 

Перистальтический насос – является высокоточным дозирующим средством, система измерений позволяет измерить давление создаваемое насосом. Все остальные параметры не улавливаются измерительными приборами в виду своих малых значений, при этом предлагается воспользоваться паспортными данными насоса.

Максимальная производительность – 1 л/ч

Максимальное давление – 3 бар

Потребляемая мощность – 6 Вт

Скорость вращения вала – 25 об/мин

 

Сравните экспериментальные и паспортные характеристики насосов, ответьте на контрольные вопросы и сделайте самостоятельные выводы по выполненной работе.

 

Контрольные вопросы

1. Каковы основные отличия в принципах работы объемных и динамических насосов?

2. Какими параметрами характеризуются функциональные и эксплуатационные свойства насосов?

3. Как отличаются характеристики объемных насосов от динамических?

4. В каких областях применяются испытанные типы насосов?

 

Литература

1. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учеб. для машиностоительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др. 2-е изд.- М.: Машиностроение, 1982.

2. Гейер В.Г. Гидравлика и гидропривод: Учеб. для вузов/ С.В. Дулин, А.Н. Заря. – 3-е изд.- М.: Недра, 1991.

3. Скорняков Н.М. Гидравлика: теоретический курс с примерами практических расчетов: Учеб. пособие / Н.М. Скорняков, В.Н. Вернер, В.В. Кузнецов. – ГУ КузГТУ. – Кемерово, 2003.

4. Гидравлика и гидропривод: Учеб. пособие / Н.С. Гудилин, Е.М. Кривенко, Б.С. Маховиков, И.Л. Пастоев / Под общей ред. И.Л. Пастоева. – 3-е изд. стер. – М.: Изд-во Моск. гос. горн. ун-та, 2001.

5. Крохалёв А.А. Гидравлика и гидравлические машины. Лабораторный практикум. – Кемерово, 2000.

Руководство к практическим занятиям в лаборатории процессов и аппаратов химической технологии. Учеб. пособие / А.А. Безденежных и др. / Под ред. П.Г. Романкова. – 6-е изд., перераб. и доп. – Л.: Химия. Ленингр. отд-ние,1990.


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 779;