МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

____________________________________

Казанский государственный

энергетический университет

Методические указания

к лабораторным работам

по курсу

«ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И

НАГНЕТАТЕЛИ»

Казань 2010

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Ю. В. ВАНЬКОВ, Р. Н.ВАЛИЕВ,

А. Е. КОНДРАТЬЕВ, Р. М. ХАБИБУЛЛИН

ТЕПЛОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ И

НАГНЕТАТЕЛИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ

ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Казань 2010

УДК 621.1

ББК 31.3

Т34

Рецензенты:

Профессор кафедры «Конструкция, эксплуатация и проектирование специальных устройств» доктор технических наук Павлов Г.И.

Ваньков Ю.В., Валиев Р.Н, Кондратьев А.Е, Хабибуллин Р.М.

Тепловые двигатели и нагнетатели: Методические указания к выполнению лабораторных работ. / Сост. Ю.В. Ваньков, Р.Н. Валиев., А.Е. Кондратьев, Р.М. Хабибуллин. – Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2010. - 48 с.

Методические указания к выполнению лабораторных работ содержат описание используемых установок и приборов, задание и порядок проведения лабораторных работ по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели».

Сборник предназначен для студентов, проходящих обучение по направлению 140100 «Теплоэнергетика» для студентов очной, заочной и очно-заочной форм обучения, выполняющих лабораторные работы по дисциплине «Тепловые двигатели и нагнетатели».

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Выполнение каждой лабораторной работы складывается из следующих этапов:

1. Самостоятельная подготовка студентов к работе. Перед началом работы необходимо четко представить себе цель работы, знать схему установки, метод измерения, физическую сущность ожидаемых результатов. Должен быть предоставлен протокол измерений, содержащий таблицы для записи результатов измерений и основные расчетные формулы. Студенты, не подготовившиеся к работе в соответствии с этими требованиями, к выполнению работы не допускаются.

2. Проведение эксперимента. Этот этап осуществляется в соответствии с методическими указаниями, содержащимися в каждой работе.

3. Отчет о проделанной работе должен выполняться на одной стороне чистых листов формата А-4 и содержать:

а) цель работы;

б) основные технические характеристики приборов и описание методики измерения, а также расчетные формулы, используемые в работе;

в) числовой материал эксперимента и вычислений, сведенный в таблицу;

г) графики, построенные на основании числового материала эксперимента;

д) общие выводы о работе и заключение.

Каждый график должен сопровождаться теоретическим обоснованием причин, влияющих на ход его построения, для чего в процессе составления отчета студент обязан по литературным источникам детально ознакомиться с материалом, который был объектом его исследования в лаборатории.

4. Защита лабораторной работы проходит с предоставлением отчета. При ответе на контрольные вопросы студент должен показать понимание сущности физических явлений в исследованных материалах, объяснить полученные результаты и сделать выводы.

Лабораторная работа № 1 испытание центробежного насоса

Д 200-36б (СНАТИЕ ХАРАКТЕРИСТИК)

Цель работы: изучить специфику работы центробежных насосов, а именно зависимости напора от подачи, мощности от подачи и кпд от подачи.

1. Описание лабораторной установки

Лабораторная установка, схема которой представлена на рис.1.1, состоит из центробежного насоса с короткозамкнутыми асинхронными двигателями переменного тока. Насос через всасывающий трубопровод – 2, всасывающий коллектор – 3, соединен с водозаборным баком. На всасывающей трубе – 2 установлены задвижка – 5 и мановакуумметр – 6. С другой стороны через нагнетательный трубопровод – 7, коллектор – 8 соединен с мерным баком – 9, оборудованным пьезометром – 10 со шкалой, цена деления которого 0,01 м³. Нагнетательный трубопровод оборудован задвижками – 11 и образцовыми манометрами – 12. Манометры и вакуумметры подсоединены к трубам через вентили. Кроме перечисленного на нагнетательном коллекторе имеются задвижки – 13, 14, 15. На щите контрольного пункта имеется трехфазный киловаттметр, соединяемый с электродвигателем через разъемную муфту. Частота вращения измеряется с помощью механического тахометра.

Рис.1.1 Схема рабочей установки

1.2 Порядок проведения работы

Перед началом работы следует выполнить следующее:

-перекрыть вентили перед манометром и мановакуумметром;

-перекрыть задвижки 11 и 15;

-открыть задвижки 5, 13, и 14;

-проверить направление вращения вала насоса кнопкой «ПУСК»-«СТОП» на магнитном пускателе.

После этих операций пустить двигатель в работу и, убедившись по звуку в нормальном техническом состоянии и по показанию киловаттметра отсутствия завышенного потребления мощности при нулевой подаче, открываются вентили перед манометром 12, мановакуумметром 6. Если показание манометра будет равно нулю, то следует проверить уровень жидкости в водозаборном баке и при необходимости долить из водопровода в него воду. При показании отличного от нуля, плавно открывается задвижка 11 и дают некоторое время (1 мин.) насосу поработать при максимальной подаче с целью полного удаления воздуха из насоса и гидросистемы, прогрева подшипников. После этого приступают к испытанию насоса, которое проводится по шести режимам по подаче, уменьшающейся от максимальной до нуля через примерно равные интервалы. Каждая новая подача устанавливается перекрытием напорной задвижки 11 и контролируется изменяющимися показаниями манометра и киловаттметра. При каждом режиме, в том числе и при перекрытой нагнетательной задвижке, снимаются показания манометра, мановакуумметра, киловаттметра, замеряется тахометром частота вращения вала и засекается секундомером время заполнения объема мерного бака по шкале пьезометра. Результаты заносятся в табл. 1.1.

1.3 Обработка опытных данных

Данные установки и таблица испытаний:

Тип насоса – центробежный;

Марка насоса – Д 200-36б;

Рабочая жидкость – вода.

Технические характеристики электродвигателя:

Частота вращения – 1500 мин ;

КПД – 0,8.

Приборы:

Манометр пружинный образцовый, пределы измерения 0÷10 кГ/см ;

Мановакуумметр пружинный образцовый, пределы измерения -1 ÷ +1

кГ/см ;

Киловаттметр, пределы измерения 0÷100 кВт (класс точности – 1,5).

Таблица1.1

Таблица испытаний

№ опыта	Опытные данные						Расчетные данные
	Манометр, КПа	Мановакуумметр, КПа	Объем бака, м3	Время, с	Тахометр мин	Киловаттметр, кВт	Подача, м3/с	Напор, м	Мощность, кВт	КПД
1
2
3
4
5
6

По полученным данным для каждого режима определяются:

подача, м³/с, согласно формуле

где – объем бака, м³; t – время заполнения бака, с;

напор, м, по формуле

где

где – показания манометра на нагнетательном приборе; – показания вакуумметра; и – скорости жидкости соответственно в нагнетательном и всасывающем трубопроводе; d – внутренний диаметр соответствующей трубы, м; – ускорение свободного падения, м/с²;

мощность, кВт, на валу насоса по формуле

где – показания трехфазного киловаттметра; – кпд электродвигателя;

кпд насоса согласно формуле

Расчетные данные заносятся в табл.1.1, по ним строятся графики зависимостей H=f(Q), N=f(Q), =f(Q). Совмещение этих зависимостей на одном рисунке (рис.1.2) даст комплексную энергетическую характеристику насоса, по которой следует определить оптимальный режим его работы, характеризующийся подачей, напором и мощностью на валу при максимальном кпд.

Рис.1.2 Характеристика насоса

Для оптимальных значений подачи и напора определяется коэффициент быстроходности n_s насоса по формуле

где n – частота вращения вала насоса, об./с.

Контрольные вопросы

1. Для каких целей проводят нормальные испытания насоса?

2. Что называется характеристикой насоса?

3. Какие способы и приборы имеются для измерения подачи насоса?

4. Что называется напором насоса и как он определяется?

5. Что такое гидравлическая мощность и ее отличие от мощности на валу насоса?

6. Какие сужающие устройства с дифманометром можно использовать в качестве расходомеров?

7. На каком принципе работают мотор-весы для определения крутящего момента на валу?

8. Как определяется мощность на валу насоса?

9. Что такое угловая скорость и в каких единицах измерения она выражается? 10. Что характеризует К.П.д. насоса и как его определить?

11. Для каких целей необходима характеристика насоса?

12. Что такое коэффициент быстроходности насоса?

Указания по оформлению отчета

Каждый студент индивидуально оформляет отчет о проделанной работе, который должен содержать:

– номер работы и ее название;

– цель работы;

– результаты измерений, выводы.