Методические указания к выполнению контрольной работы.

2.1 Выбор насоса для судовой системы

Наиболее рациональным к установке в данной системе (при учете всех её характерных особенностей) можно считать насос, обеспечивающий расчетные напор и производительность при максимальном к.п.д.

Напор м, который должен развивать насос, работающий на простой (неразветвлённый) трубопровод, можно представить как

, (1)

где H_B, Н_Н, – соответственно напоры во всасывающем и нагнетательном трубопроводах

Последние, в свою очередь, выражаются

, (2)

(3)

где , – геометрическая частота всасывания и нагнетания, м;

– динамический напор на всасывании, м;

– приращение динамического напора в нагнетательной магистрали, м;

, , , – скорость движения жидкости и потери напора соответственно во всасывающем и нагнетательном трубопроводах;

– давление жидкости у выходного патрубка нагнетательного трубопровода, н/м² (Па);

– плотность воды, кг/м³; в зависимости от температуры принимается по рис. 2.

Потери напора слагаются из составляющих

;

;

где , – потери напора на трение в прямых участках труб;

Потери напора на преодоление сопротивления трения определяется по формуле Дарси-Вейсбаха

, (4)

где – длина участка трубопровода, м;

– внутренний диаметр трубопровода, м;

– скорость течения жидкости, м/с;

– коэффициент сопротивления трения, зависящий от числа Рейнольдса (R_e) и относительной шероховатости внутренней поверхности труб, причем для разных режимов течения жидкости характер этой зависимости различен [2,3] .

Значение коэффициента сопротивления трения , в частности, может быть определено по выражению

(5)

где – внутренний диаметр трубопровода, м;

,

где – (ню) коэффициент кинематической вязкости перекачиваемой жидкости, м²/с; принимается в зависимости от температуры

Температура Т, К	273	283	303	313	323	333
Коэффициент	1,789	1,306	1,007	0,806	0,66	0,557

Местные потери напора м, вычисляется по формуле

; (6)

где – коэффициент местного сопротивления, который находится по соответствующим таблицам справочной литературы [2,3];

– скорость течения жидкости через сопротивления, м/с.

При выполнении контрольной работы значение коэффициента может быть принято следующим:

Клапан запорный проходной -6,5

Клапан невозвратно-запорный

проходной -7.0

Поворот под углом -0,98

Ответвление -1,5

Сложив выражения (2), (3) и учитывая сказанное выше, получим

h_нп, м.

вод. ст.

(7) Рис. 2. Изменение плотности воды от температуры

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Рис. 3. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры.

Обозначив постоянные величины в (7)

,

а остальные, выразив через производительность Q, можно записать

, (8)

где – постоянная системы

Зависимость (8) представляет собой характеристику системы (трубопровода).

Задаваясь различными скоростями течения жидкости в трубопроводе, можно найти значение и , а затем построить характеристику системы (рис. 4.). Нанося сюда же характеристики подходящих для данной системы насосов, можно выбрать наиболее оптимальный вариант. При этом расчетные значения и системы будут обеспечиваться выбранным насосом при работе с максимальным к.п.д. (рис. 4, точка 1) или близким к максимальному.

H,

N,

η

Рис.4. Построение характеристик и выбор насоса

При выборе насоса оценивается его всасывающая способность, которая характеризуется допустимым кавитационным запасом приводимым в паспорте насоса. Для нормальной работы насоса (без кавитации) кавитационный запас всасывающей системы

. (9)

При этом в первом приближении можно считать, что

, (10)

где – давление жидкости на входе в насос;

– давление насыщенных паров жидкости.

Для определения составим уравнение Бернулли

, (11)

из которого найдём

, (12)

где – давление на поверхности жидкости в приёмном баке (можно принять Па).

Подставив в (12) из (10) значение , окончательно запишем

. (13)

Значение давления насыщения выбирается по рис. 3 в зависимости от температуры воды.

Сравнив полученное значение с допустимым для расчётного режима работы (рис.4), делают заключение о работоспособности выбранного насоса в данной системе. В случае, если (рис.4) штриховая линия) принимают необходимые меры (изменение размеров всасывающего трубопровода, геометрической высоты всасывания и т.д.).