Лахмаков В.С. Гидравлика и гидромеханизация сельскохозяйственных процессов

Подождите немного. Документ загружается.

вой зоны, и соответственно, уменьшает сопротивление движению, тем самым

увели опускную способность. Поэтому наибольшее значение коэффи-чивает пр

циента расхода µ имеет коноидальный насадок, у которого вихревая зона отсут-

ствует. Однако практическое применение коноидальных насадков ограничено

ввиду сложности изготовления.

В пределах вихревой зоны у цилиндрических и конических расходящих-

ся насадков площадь сечения потока меньше площади потока на выходе из на-

садка, поэтому в соответствии с уравнением Бернулли давление в вихревой

зоне будет меньше давления среды, в которую происходит истечение. Для на-

садка Вентури наибольшее понижение давление наблюдается в сечении С–С

(рисунок 3.16), где оно уменьшается на величину (0,75–0,8)γН.

Если давление в вихревой зоне насадка понизится до давления насы-

щенных паров жидкости при данной емпературе, то поток оторвется от сте-т

нок насадка (так называемый второй режим истечения).

Наибольший коэффициент расхода µ имеют насадки при оптимальном

соотношении размеров l = (3–4)d. Например, при меньшей длине цилиндри-

ческого насадка поток не всегда будет устойчиво заполнять все сечения на-

садка; при большей длине возрастает доля потерь напора по длине. В обоих

случаях коэффициенты µ, φ уменьшатся.

Насадки, имеющие длину свыше оптимальной, рассчитываются как ко-

роткие трубопроводы.

При течении жидкости через весьма малые отверстия и капилляры в

резул со временем ьтате уменьшения действующего проходного сечения

снижается расход вплоть до полного его прекращения, физико-химическое

явление заращивания канала слоем неподвижной жидкости называется обли-

терацией канала. По этой причине диаметр отверстия жиклеров и дросселей

не должен быть меньше 0,2–0,4 мм.

Цилиндрические насадки применяются для увеличения пропускной способ-

ности отверстия. Конические расходящиеся — для уменьшения кинетической

энергии потока на выходе (отсасывающие трубы гидротурбин). Конические схо-

111

дящиеся, и в особенности коноидальные насадки, применяются в устройствах для

получения компактной струи жидкости, имеющей большую кинетическую энер-

гию: сопла активных турбин, дождевальных аппаратов, гидромониторов и т. п.

Истечение через отверстия и насадки при переменном е напор

При опорожнении резервуара уменьшается действующий и, сле- напор

довательно, расход вытекающей жидкости.

Расчетное время вытекания жидкости из открытого резервуара (р

=р

т. е. Н = ∆z), имеющего постоянную площадь S

, горизонталь ения, ного сеч

определяется по формуле:

ср

/ QVt

, (3.56)

где V — объем вытекшей жидкости;

ср

— средний расход жидкости за время истечения.

(

)

21ср

QQQ

, (3.57)

где Q

, Q

— расходы в начале и конце опорожнения данного

Очевидно, что

объема.

(

)

2121

2м HHgSQQ +=+

, (3.58)

где Н

, H

— действующие напоры в начале и конце опорожнения.

Определение времени опорожнения резервуара на вели Н

– Н

чину

для рассмотренных условий можно производить также по рнутой разве

формуле:

()

2м

−= , (3.59)

Закономерности истечения жидкости при переменном напоре исполь-

зуютс при расчете времени опорожнения (наполнения) резервуаров, в том я

числе дозирующих устройств систем автоматического регулирования.

112

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой:

а) измерить и записать в таблицу 3.20 размеры отверстий на выходе из уст-

ройств для истечения;

б) изучить порядок снятия отсчетов, место их записи в таблицах, доложить

об этом преподавателю и получить разрешение на запуск установки.

2. Установить в рабочее положение заданное устройство для истечения,

запустить установку, вывести ее на рабочий режим и, убедившись, что он ус-

тановился (уровень воды в баке поддерживается постоянным), измерить и

записать в таблицу 3.20:

а) величины, необходимые для измерения расхода жидкости объемным мето-

дом: S

м.б

— площадь дна мерного бака, h — наполнение мерного бака, t —

время наполнения мерного бака;

б) диаметр d сжатого сечения струи жидкости, вытекающей из круглого от-

верстия.

3. Определить и записать в таблицу 3.20:

а) действующий ап р Н; н о

б) расход жидкости;

в) опытное значение коэффициента расхода µ по формуле (3.52);

г) опытное значение коэффициента сжатия ε по формуле (3.50), для насадков

принять ε = 1;

д) опытное значение коэффициента скорости φ по формуле (3.53);

е) коэффициент гидравлического сопротивления ζ, используя формулу (3.54);

ж) справочные значения коэффициентов µ, ε, φ.

4. Определить и записать в таблицу 3.20:

а) величину опорожняемого объема V;

б) средний расход за время опорожнения Q

ср

по формулам (3.57) и (3.58);

значение коэффициента µ — и площадь устройства для истечения S взять

по данным эксперимента из таблицы 3.20;

в) расчетное время опорожнения данного объема по формуле (3.56).

113

5. Начертить в крупном масштабе, соблюдая основные пропорции,

схемы истечения через исследованные насадки и отверстие, показать их ос-

новные размеры и линии тока.

Таблица 3.20 — S

м.б

= , γ = , ∆z = , H = , d

= , S

µ ε φ ζ Устройство для

истечения

d S h V t Q

оп спр оп спр оп спр оп спр

Малое круглое

отверстие

Внешний

цилиндрический

насадок

Конический

сходящийся на-

садок

Конический

расходящийся

насадок

Коноидальный

насадок

114

4 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

4.1 Лабораторное занятие

«Конструкция и параметры динамических насосов»

Центробежные насосы

Центробежные насосы по классификации относятся к лопастным ди-

намическим насосам.

У динамических насосов рабочая камера, в которой происходят преоб-

разование энергии в гидравлическую, постоянно свободно соединяется со

входом из насоса. Поэтому, если наливать жидкость в верхний патрубок не-

работающего, отдельно стоящего насоса, то она практически беспрепятст-

венно будет вытекать из нижнего.

Лопастные насосы воздействуют на жидкость при помощи лопастей,

которыми снабжены рабочие органы насоса.

Название центробежный указывает направление, по которому переме-

щается жидкость в рабочем органе насоса: по радиусу от оси насоса («бежит

от центра»).

Консольные насосы, тип К или КМ, ГОСТ 22247–76

Маркировка, область применения.

В настоящее время используется маркировка в соответствии с ГОСТ

22247–76. Она состоит из букв и цифр, например КМ 20/30–УЗ, где обо-

значено:

К — консольный, рабочее колесо закреплено на конце вала вне зоны, защем-

ленной подшипниками, т. е. на консоли;

М — моноблочный. Если исполнение обычное, то буква М отсутствует;

20 — подача насоса, м

/ч;

30 — напор, м;

У — для районов с умеренным климатом;

115

3 — д ытых помещениях без регулируемых климатических ля работы в закр

условий.

Насосы по требованию заказчика могут выполняться с уменьшенным

диаметром рабочего колеса. В этом случае после числа, указывающего напор

насоса, ставятся буквы а или б.

Консольные насосы типа К или КМ нашли самое широкое применение

в сельском хозяйстве, в промышленности, на транспорте, в городском хозяй-

стве для небольших стационарных и передвижных установок. Они применя-

ются в системах водоснабжения, а также в качестве циркуляционных устано-

вок в системах центрального отопления жилых районов, мастерских, живот-

новодческих ферм и других объектов.

Консольные насосы предназначены для перекачивания питьевой и

промышленно-хозяйственной воды с содержанием примесей не более

0,05 % по массе, размеры загрязняющих частиц не должны превышать

0,2 мм. Температура воды должна быть в пределах от 4 до 85 °С. Насосы

могут применяться для перекачки и других жидкостей, сходных с водой по

вязкости и химической активности. По специальному заказу изготавлива-

ются насосы для перекачки жидкости, имеющей температуру до 105 °С. Не

допускается перекачивать жидкость, содержащую волокнистые материалы.

Консольные насосы в сравнении с другими имеют меньшую стоимость

при достаточно высокой надежности.

Основные элементы конструкции консольных насосов

Основным рабочим органом консольного насоса (рисунок 4.1) является ра-

бочее колесо 3, закрепленное на валу шпонкой и гайкой. Рабочее колесо выполне-

но из двух дисков, между которыми расположены криволинейные лопасти, изо-

гнутые в сторону, противоположную направлению вращения. Передний диск

в центре имеет входное отверстие, задний диск у больших насосов — разгру-

зочные отверстия для выравнивания давления, действующего на диски.

116

;

1 —

Рисунок

— к

защитная

4.1 — Насос типа

подводящим орпус ; 3 — чее ; 4 — щелевые уплотнения

х.б. ;7 — ; 8 — опорная стойка

колесо

сальника

К:

рабо

крышка

насоса

втулка

патрубком; 2

набивка; 6 —

крышка с

5 — сальниковая

117

В рез ики. ультате чего уменьшается осевое усилие, действующее на подшипн

Для , поступающей дав- снижения ва жидкостиколичест из области высокого

ления в зону низкого, пр ия 4, которые представ-именены щелевые уплотнен

ляют собой уплотняющие пояски вокру ого и разгрузочных отверстий г входн

на рабочем колесе, а также уплотняющие кольца, запрессованные в примы-

кающих к колесу деталей насоса. Щеле й вые уплотнения повышают объемны

КПД насоса.

Рабочее колесо помещено в корп усе насоса 2, который одновременно

выполняет роль спирального отвода воды, заканчивающегося напорным пат-

рубком. Насос поставляется с напорны м, направленным вверх, но м патрубко

в случае необходимости патрубок мож ие ет быть повернут в любое положен

через 90°.

В корпусе сделаны отверстия для залива и выпуска воды. При повороте

корпуса эти отверстия надо сделать в новом месте. Корпус насоса закрывает-

ся крышкой, которая отлита из чугуна совместно с подводящим (всасываю-

щим) патрубком 1. С противоположно корпус крепится к опорной й стороны

стойке 8 или к опорному кронштейну (в зависимости от завода-

изготовителя).

В опоре установлены также два ых шариковых подшипника, в котор

крепится вал. Шариковые подшипники смазываются консистентными смаз-

ками 1–13 или литолом, у некоторых на . сосов — моторным маслом

Некоторые маломощные насосы м могут быть снабжены только одни

шариковым подшипником, установлен стойке. В этом случае подшип-ным в

ник, установленный со стороны колеса, является подшипником скольжения и

представляет собой бронзовую втулку. подшипник смазывается перека-Этот

чиваемой жидкостью. Дл канал, соединяющий на-я чего в корпусе имеется

порную полость насоса с опорной втулкой.

Для предотвращения утечки жид кор-кости через щель между валом и

пусом предусмотрено сальниковое упл са, от-отненнее. Оно состоит из корпу

литого заодно с корпусом насоса, крышки 7, затягиваемой болтами, уплотни-

118

тельного рая вы-кольца и хлопчатобумажной сальниковой набивки 5, кото

полнится из колец, соединен Кольца поворачиваются по ных по косому срезу.

отнош

зноса вала на него одевается защитная втулка

жден капель жидкости в минуту. У насосов,

лесо с разгрузочными отверстиями, сальниковое уп-

в зоне разрежения, т. е. через

него возможен прорыв

чее колесо и прекращение подачи. Поэтому в среднюю часть

каме да, которая создает гидравлическую завесу и

е воздуха, обеспечивает смазку и охлаждение

типа К соединяется с валом двигателя через упру

гую м

ению друг другу на угол 120º.

Для предотвращения и

6. Крышка затягивается таким образом, чтобы через сальник для его охла-

ия и смазки протекало 15–20

имеющих рабочее ко

лотнение находится

воздуха в рабо

сальника подается по специальному каналу (на рисунке 4.1 не показан) из

ры высокого давления во

предотвращает попадани

сальника. Вал насосов

уфту или с помощью шкива, если используется ременная передача.

Насосы типа КМ (рисунок 4.2) — консольные моноблочные отличаются

от насосов типа К тем, что не имеют своего вала, опорной стойки и подшип-

ников. Детали насосов типа КМ монтируются на фланце и валу 5 электродви-

гателя. В гидравлическом отношении насосы типов К и КМ одинаковы.

Моноблочные насосы занимают меньше места, они удобнее при мон-

таже и эксплуатации, но требуют двигатель специального исполнения: с уд-

линенным валом.

119

1 — рабочее колесо; 2 —

6 — крышка сальникового

Рисунок

—

4.2 —

фонарь

Насос типа КМ:

; 3 — гайка;

крепления на

4 — сальниковая

соса к

х.б. набивка; 5 — вал;

электродвигателю; 8 — шпонка

крышка подводящим патрубком

; 7 для

уплотнителя

120