Калинина В.С., Наумченко И.С.,Смирных А.А. Лабораторный практикум по гидравлике и гидравлическим машинам

Подождите немного. Документ загружается.

П р и м е ч а н и е . Относительная погрешность

коэффициента расхода определяется для одного из опытов.

Контрольные вопросы

1. Принципы измерения скорости и расхода

жидкости при помощи дроссельных приборов и

пневмометрических трубок.

2. Конструкции дроссельных приборов: мерной

диафрагмы, мерного сопла, трубы Вентури.

С п и с о к о с н о в н ы х и с т о ч н и к о в : [1, с.52-55; 2,

с.137-141; 3, с. 112-114].

Лабораторная работа № 5

ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНО-ВИХРЕВОГО

НАСОСА

Ц е л ь р а б о т ы – экспериментальным путем

получить характеристики центробежно-вихревого насоса.

Т е о р е т и ч е с к а я ч а с т ь . Насос – это

гидравлическая машина, которая сообщает протекающей

через него жидкости механическую энергию. Основные

параметры, характеризующие работу насоса: напор Н,

подача или производительность Q, полезная мощность N и

мощность на валу насоса N

, коэффициент полезного

действия



Величины, характеризующие работу насоса при

постоянном числе оборотов, обычно представляют в виде

графических зависимостей Н = f

(Q); N = f

(Q);



= f

(Q).

Такие зависимости называют характеристиками насоса и

определяют опытным путем в результате испытаний

насоса при постоянном числе оборотов и изменяющейся

производительности. Режим работы, соответствующий

наибольшему коэффициенту полезного действия,

называют оптимальным.

Подача определяется с помощью мерного бака или

расходомера.

Напор, создаваемый насосом, измеряется манометром

и вакуумметром с учетом скоростных напоров во

всасывающем и нагнетательном трубопроводах и

определяется выражением

2gρg

ρg

вс

нвм







, (2.36)

где р

– показание манометра, Па; р

– показание

вакуумметра, Па; z – поправка на высоту установки

манометра, м;



– скорость в нагнетательном

трубопроводе, м/с;



вс

– скорость во всасывающем

трубопроводе,@м/с.

Так как каждая единица веса жидкости, прошедшая

через насос, приобретает энергию Н, а за единицу времени

через насос пройдет



gQ единиц веса жидкости, то

энергия, приобретенная за единицу времени потоком или

полезная мощность насоса будет равна, кВт.

1000

HρgQ





, (2.37)

Мощность насоса на валу N

больше полезной на

величину потерь мощности в насосе. Эти потери

оцениваются коэффициентом полезного действия насоса



η 

, (2.38)

где N

определяется по работе электросчетчика.

При правильной эксплуатации насоса необходимо знать,

как изменяются напор, КПД. и мощность, потребляемая

насосом, при изменении его подачи, т.е. знать

характеристики насоса. Для определения режима работы

насоса на данный трубопровод следует совместить на

одном графике характеристики сети и насоса. Точка

пересечения этих характеристик называется рабочей

точкой и отвечает наибольшей производительности насоса

при его работе на данную сеть.

Описание установки

Установка (рис.2.7) состоит из центробежно-

вихревого насоса 1 СЦВ-1,5; электродвигателя 2;

всасывающего трубопровода, снабженного

вакуумметром@3, напорного трубопровода, снабженного

манометром 4 и регулирующим краном 5, мерного бака 6 и

приемного бака@7.

Насос 1 подает жидкость по всасывающему и

нагнетательному трубопроводам через регулирующий

кран 5 из бака 7 в мерный бак 6. Мерный бак 6 имеет кран

Рис.2.7. Схема опытной установки для испытания

центробежно-вихревого насоса

9, который

закрывается при

определении объема

жидкости и

открывается при сливе

жидкости в приемный

бак 7.

На рис.2.8

представлен вихревой

насос. Жидкость в

насос поступает через

входной патрубок 5 в

канал 2, перемещается

по нему рабочим

колесом 1 и уходит в

напорный патрубок 3.

Канал перекрывается

перемычкой 4,

служащей уплотнением между напорной и входной

плоскостями. Движение во входном участке канала насоса

сложное, так как движение жидкости из входного патрубка

в канал накладывается продольный вихрь. Это приводит к

интенсивному вихреобразованию и, следовательно, к

значительным потерям энергии. На рабочее колесо

жидкость поступает на большом радиусе, при больших

окружных и относительных скоростях, поэтому

кавитационные качества таких насосов очень низкие. Для

улучшения кавитационных качеств насоса перед рабочим

колесом подключают центробежную ступень. Такой насос

называется центробежно-вихревым.

Напор центробежно-вихревого насоса в 3-9 раз

больше, чем центробежного, при тех же размерах и частоте

Рис.2.8. Схема вихревого насоса

закрытого типа: 1 – ротор; 2 –

корпус насоса; 3 –

нагнетательный патрубок; 4 –

перемычка;

5 – всасывающий патрубок

вращения. Недостатком таких насосов является

низкий@КПД.

Методика проведения работы

Для получения характеристик центробежно-

вихревого насоса при постоянном числе оборотов

проводят не менее@5 опытов. Регулирующим краном 5

устанавливают несколько значений давления в магистрали,

контролируемых по манометру 4.

1. Включить насос, нажав пусковую кнопку 8 на

корпусе электродвигателя.

2. При включенном насосе с помощью

регулирующего крана 5 установить одно из значений

давления в магистрали.

3. Закрыть кран 9.

4. Для данного давления замерить время 

наполнения бака 6 объемом W (метки внутри бака 6).

5. Открыть кран 9.

6. Снять показания манометра 4 и вакуумметра 3.

7. Замерить время t вращения n оборотов диска

счетчика 10.

8. Опыты повторить при различных давлениях не

менее 5 раз и результаты занести в табл.2.9.

9. Выключить электродвигатель.

Таблица 2.9

Номеропыта

, Па р

, Па W, л



, с

n, обор.

диска

t, с

ν 

, с

-1

Обработка результатов эксперимента

Величины, необходимые для построения

характеристик, рассчитать по следующим формулам.

1. Подача насоса Q, м

/с





2. Напор, развиваемый насосом Н, м, рассчитать по

формуле (2.36). d

вс

= 0,025 м; d

= 0,020 м; z – расстояние

по вертикали между точками подсоединения манометра и

горизонтальной осью всасывающего

трубопровода,@z=@0,3@м.

3. Полезная мощность, сообщенная насосом потоку

жидкости, рассчитывается по формуле (2.38).

4. Мощность на валу насоса N

, кВт

элl

ην

1200

3600

N 

, (2.39)

где



эл

– КПД электропередачи, равный 0,95;



- частота

вращения диска счетчика, с

-1

(1200 – число оборотов

счетчика соответствует 1 кВтч).

5. Коэффициент полезного действия насоса

рассчитывается по формуле (2.45).

Расчетные данные занести в табл.2.9.

Таблица 2.9

Номер

опыта

Q, м

/с Н, м N, кВт



, %

По данным табл.2.9 строят характеристики насоса. По

оси абсцисс откладывают производительность насоса, по

оси ординат – в соответствующих масштабах напор,

мощность и КПД. Графики построить на миллиметровой

бумаге в масштабе с обязательным нанесением всех точек.

Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия лопастных

насосов.

2. Основные параметры (производительность, напор,

мощность и КПД насоса).

3. Основное уравнение центробежных машин

(уравнение Эйлера).

4. Рабочие характеристики лопастных насосов.

5. Регулирование производительности и

эксплуатация насосов.

6. Сравнительная оценка лопастных насосов.

Подобие насосов. Закон пропорциональности.

7. Как определить напор действующего насоса.

С п и с о к о с н о в н ы х и с т о ч н и к о в : [1, с.158-172,

175-178, 184-190; 3, с.162-166, 176-189; 4, с.27-36, 72-80,

93-106; 5, с.24-37,131-136, 152-154, 169-178].

Лабораторная работа № 6

ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ВЕНТИЛЯТОРА

Ц е л ь р а б о т ы – приобретение навыков

экспериментального определения характеристик

вентилятора.

Т е о р е т и ч е с к а я ч а с т ь . Вентилятор –

центробежная машина, предназначенная для перемещения

газов. Центробежные вентиляторы условно делятся на

вентиляторы низкого давления (р < 10

, Па), среднего

давления (р = 10

 310

, Па) и высокого давления (р =

310

 10

,@Па@).

В спиралеобразном корпусе 2 вентилятора (рис.2.9)

вращается рабочее колесо (барабан) 1 с большим числом

лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине зависит

от развиваемого давления и является наименьшим для

вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси

вентилятора через патрубок 3 и удаляется из корпуса через

нагнетательный патрубок 4. Форму и размеры корпуса

вентилятора, рабочего колеса, лопаток и патрубков

выбирают такими, чтобы гидравлические потери были

наименьшими. Рабочие колеса вентиляторов низкого

давления имеют лопатки, загнутые назад. У некоторых

типов вентиляторов высокого давления лопатки загнуты

вперед для создания большего напора.

Характеристики вентиляторов служат для

исследования их работы в различных условиях и для

подбора вентиляторов при проектировании

вентиляционных установок.

Рабочий режим устанавливается по точке пересечения

характеристики вентилятора с характеристикой сети.

Совмещение характеристики сети и вентилятора дает

рабочую точку; она отвечает наибольшей

производительности вентилятора при его работе на

данную сеть.

Рабочими характеристиками вентилятора называются

функциональные зависимости Н = f

(Q), N = f

(Q),



(Q), полученные при постоянном числе оборотов

рабочего колеса.

О б ъ е м н а я п о д а ч а вентилятора Q, м

/с,

определяется объемом воздуха, подаваемого вентилятором

в нагнетательный патрубок в единицу времени.

Н а п о р Н, м, характеризует удельную энергию,

которая сообщается вентилятором единице веса

перемещаемого воздуха.

П о л е з н а я м о щ н о с т ь N, Вт, затрачиваемая

вентилятором на сообщение воздуху энергии давления,

равна

рQgQHρN



, (2.40)

где



– плотность подаваемого вентилятором воздуха,@кг/

; g@– ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с

; Q –

объемная подача вентилятора, м

/с; Н

– полный напор в м

столба перекачиваемого воздуха; р – полное давление,

создаваемое вентилятором, Па, равно разности полных

давлений на нагнетающей и всасывающей сторонах

воздушного тракта.

Мощность N

, Вт, привода вентилятора



, (2.41)

где



- КПД вентилятора, равный 0,5  0,95 в зависимости

от типа и объемной подачи вентилятора.

Рис.2.9. Схема центробежного вентилятора: 1 – рабочее колесо;

2 – корпус вентилятора «Улитка»; 3 – всасывающий конфузор;

4V– нагнетательный диффузор

Описание установки

Установка (рис.2.10) состоит из центробежного

вентилятора 1, смонтированного на одном валу с

электродвигателем 2. К вентилятору присоединены трубы:

всасывающая 11 и нагнетательная 3 одинакового диаметра

(d = 0,150 м). В выходном отверстии нагнетательной трубы

можно устанавливать диафрагмы разного сечения,

позволяющие изменять площадь выходного отверстия и,

следовательно, изменять сопротивление нагнетательного

трубопровода.

При испытании вентилятора замеряют объемную

подачу, развиваемый напор и потребляемую мощность.