5.3.1 Пример решения задачи

Рассчитать мощность электродвигателя насосного агрегата, если суммарные потери напора на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений по длине составляют м, высота подъема воды h = 20 м, диаметр магистрального трубопровода d = 0,1 м, в технологическом оборудовании необходимо создать давление воды р_изб = 20 кПа, при расходе воды Q = 20 л/с. Значения кпд насоса , кпд электродвигателя кпд передачи

Скорость движения воды в магистрали

м/с.

Необходимый напор насоса составит

м.

Полезная мощность насоса

кВт.

Потребляемая мощность насоса

кВт.

Мощность двигателя насосного агрегата

кВт.

Контрольные вопросы

1. Классифицируйте режимы эксплуатации гидравлических систем. В чем заключаются их основные различия?

2. Как классифицируются трубопроводы?

3. Изложите методику определения необходимого напора длинного трубопровода при известных значениях расхода жидкости Q и диаметра трубопровода d.

4. Опишите методику определения необходимого напора короткого трубопровода при известных Q и d.

5. Как определить расход жидкости через короткий трубопровод по известным значениям Н и d.

6. Как определить расход жидкости через длинный трубопровод по известным Н и d.

7. Изложите графоаналитический метод расчета диаметра трубопровода при известных значениях Н и Q.

8. Что такое сифон, для чего он используется? Каковы основные особенности сифона?

9. Что является движущей силой процесса истечения жидкости в сифоне? Как рассчитать производительность сифона?

10. Как определить возможную высоту подъема жидкости в сифоне? Чему равна максимальная теоретически возможная высота подъема жидкости в сифоне?

11. Что такое насос? Охарактеризуйте область применения насосов.

12. Дайте характеристики основным определениям: напор, расход, гидравлическая высота всасывания и нагнетания, потери при всасывании и нагнетании.

13. Что такое полезная мощность насоса?

14. Как определить потребляемую мощность насоса? Что такое кпд насоса?

15. Как рассчитать мощность насосного агрегата? Что такое номинальная мощность и мощность холостого хода?

5.4. Общие указания и задания к расчетно-графической работе

РГР по гидромеханике состоит из 6-ти задач. Номера задач и вариантов расчетов курсант определяет по своей фамилии в соответствии с таблицей вариантов (табл. 5.1). Если фамилия курсанта содержит менее 6-ти букв, то добавляются буквы имени.

Например, фамилия и имя курсанта Баев Сергей. Тогда в соответствии с таблицей номера вариантов задач будут: первая буква Б дает номер 1,2 (первая задача, второй числовой вариант), второй букве А отвечает номер задачи 4,3 (четвертая задача, третий числовой вариант. Третья буква Е соответствует номеру третьей задачи – 8,2 (восьмая задача, второй числовой вариант), четвертая буква В – 11, 2. Пятая буква (уже буква имени) С отвечает номеру задачи 16, 3. И , наконец, шестая буква Е соответствует задаче 18, 2.

Задание Баева Сергея – задачи 1,2; 4,3; 8,2; 11,2; 16,3; 18,2.

Таблица 5.1

Номера и числовые варианты задач по гидромеханике

Алфавит	Номера задач в соответствии с буквами фамилии
	Задача 1	Задача 2	Задача 3	Задача 4	Задача 5	Задача 6
А	1,1	4,3	7,5	11,1	14,3	17,5
Б,В	1,2	4,4	7,6	11,2 .	14,4	17,6
Г,Д	1,3	4,5	8,1	11,3	14,5	18,1
Е,Ё	1,4	4,6	8,2	11,4	14,6	18,2
Ж,3	1,5	5,1	8,3	11,5	15,1	18,3
И,И	1,6	5,2	8,4	11,6	15,2	18,4
К	2,1	5,3	8,5	12,1	15,3	18,5
Л	2,2	5,4	8,6	12,2	15,4	18,6
М	2,3	5,5	9,1	12,3	15,5	19,1
Н	2,4	5,6	9,2	12,4	15,6	19,2
0	2,5	6,1	9,3	12,5	16,1	19,3
П,Р	2,6	6,2	9,4	12,6	16,2	19,4
С,т	3,1	6,3	9,5	13,1	16,3	19,5
У	3,2	6,4	9,6	13,2	16,4	19,6
Ф,Х	3,3	6,5	10,1	13,3	16,5	20,1
Ц,Ч	3,4	6,6	10,2	13,4>	16,6	20,2
Ш,Щ	3,5	7,1	10,3	13,5	17,1	20,3
Ь,Ъ	3,6	7,2	10,4	13,6	17,2	20,4
Ы,Э	4,1	7,3	10,5	14,1	17,3	20,5
Ю,Я	4,2	7,4	10,6	14,2	17,4	20,6

Задача 11. Определить максимально возможную высоту установки центробежного насоса для подачи забортной воды над уровнем воды, если во всасывающем окне насоса установился вакуум h_вак, диаметр всасывающей трубы d, длина трубы , производительность насоса Q л/с. Значения коэффициентов жидкостного трения , местных потерь: приемного фильтра с обратным клапаном ; поворота ; вентиля

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
hвак, м	5	5,5	6	6,5	7	7,5
, м	7	8	9	10	11	12
d, м	0,080	0,100	0,150	0,200	0,250	0,250
Q, л/с	8	10	15	20	25	30
	0,027	0,028	0,029	0,030	0,031	0,032
	4	5	6	7	8	9
	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40
3	3	4	5	6	7	8

Задача 12. Определить объемный и массовый расход воздуха через всасывающую трубу с плавно закругленным входом и диаметром цилиндрической части d, если дифференциальный вакуумметр, заполненный водой, показывает разность уровней . Потеря напора на входе пренебрежимо мала, плотность воздуха кг/м³.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d, м	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45
, м	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25

Задача 13. Определить потери напора в каждом из трех трубопроводов одинакового диаметра d и длины , по которым течет одинаковое массовое количество М кг/час – нефти, воды и воздуха. Плотность жидкостей принять равной: , , ; кинематическая вязкость: ,

v_в = 10^-6 , v_возд = .

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
М, кг/час	1000	2000	3000	4000	6000	7500
, м	1000	1500	2000	2500	3000	3500
d. м	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35

Задача 14. В системе подачи масла на трубопроводе диаметром d смонтированы параллельно фильтр и перепускной клапан, открывающийся при перепаде давлений , который возникает из-за увеличения местного сопротивления фильтра. Одной из причин возрастания сопротивления фильтра является увеличение вязкости масла при снижении его температуры. Определить значение кинематической вязкости масла при котором произойдет открытие клапана, если расход масла плотностью составляет Q л/с. Коэффициент местной потери фильтра

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, мПа	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35
d. м	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040
Q, л/с	5	6	7	8	9	10
, кг/м3	800	820	840	860	880	900

Задача 15. Определить время полного опорожнения затопленного отсека размерами через донное отверстие диаметром d.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	24	22	20	18	16	12
b, м	16	14	12	10	8	6
h. м	8	7	6,5	6	5,5	5
d. м	0,20	0,18	0,16	0,14	0,12	0,10

Задача 16. Какое количество воды вытекает через насадок Вентури внутренним диаметром d за время , при постоянном уровне воды Н над осью насадка? Какое количество воды при тех же условиях вытечет через коноидальный насадок?

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d. м	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55
Н, м	6	5,6	5,2	4,8	4,4	4
час	0,5	1	1,5	2	2,5	3

Задача 17. При перекачивании жидкости из одного отсека в другой часто используют сифонные трубопроводы. Определить расход жидкости через сифон Q, м³/с, если разность уровней жидкости в отсеках Н, длина вертикальных ветвей сифона , длина горизонтальной ветви , диаметр трубы d. При расчете принять значения коэффициентов: гидравлического трения =0,03, местных сопротивлений на входе в трубу , поворотов , выхода из трубы в отсек =1.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d. м	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20
	6	7	8	9	10	11
	8	8,5	9	9,5	10	12
Н, м	3,5	4	4,5	5	5,5	6

Задача 18. Определить производительность насоса, всасывающего воду из линии осушения междудонных отсеков включающей в себя ряд местных сопротивлений (всасывающий клапан с сеткой , вентиль запорный , поворот ) смонтированных на трубопроводе d длиной (коэффициент гидравлического трения ). Вакуумметр показывает р_вак, насос расположен на высоте Н над уровнем жидкости.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d, м	0,20	0,18	0,16	0,14	0,12	0,10
, м	80	75	70	65	60	50
Рвак, кПа	70	68	66	64	62	60
Н, м	3	2,8	2,6	2,4	2,2	2

Задача 19. Определить мощность электродвигателя насосного агрегата, если суммарные потери напора на преодоление сопротивлений (местных и по длине) в сети составляют , воду необходимо поднять на высоту h, диаметр магистрального трубопровода d, вода в количестве Q, л/с подается в котел, манометр которого показывает давление р_изб. Значения коэффициентов полезного действия установить в пределах: насоса электродвигателя ; передачи

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	7	8	9	10	11	12
h, м	20	18	16	14	12	10
d, м	0,050	0,055	0,060	0,065	0,070	0,075
Q, л/с	0,002	0,004	0,006	0,008	0,010	0,012
ризб, кПа	80	90	100	110	120	140

Задача 20. Рассчитать мощность насосного агрегата, если производительность насоса Q, суммарные сопротивления сети , насос забирает воду с отметки h₁ относительно оси насоса и подает ее на отметку h₂. Диаметр магистрального трубопровода d. Крыльчатка насоса насажена непосредственно на вал двигателя. КПД насоса , КПД электродвигателя

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
Q, л/с	5	6	7	8	9	10
, м	28	26	24	22	20	18
h1, м	-5,5	-5	-4,5	-4	-3,5	-3
h2, м	+5,5	+6	+6,5	+6,5	+7	+7,5
d, м	0,060	0,070	0,075	0,080	0,090	0,100