Будова і схема відцентрового насоса:

1 – робоче колесо;

2 – нагнітальний трубопровід;

3 – насосна камера;

4 – лопаті

5- всмоктуючи трубопровід;

6 –резервуар

7-клапан, фільтр.

Поршневими насосами називають насоси, які працюють по принципу витіснення рідини.

Будова і схема поршневого насоса:

1 – циліндр;

2 – поршень;

3 – шток;

4 – приймальний резервуар;

5 – всмоктувальна труба;

6 – всмоктувальний клапан;

7 – робоча камера насоса;

8 – нагнітальний клапан;

9 – нагнітальна труба.

Осьовим насосом називається крильчастий (лопатевий) насос, у якому рідина переміщується через робоче колесо в напрямку його осі.

Гвинтові насоси працюють за принципом витіснення рідини.

У струминних насосах робочим органом є сама рідина. Робота струминного насоса ґрунтується на використанні кінетичної енергії робочої рідини, яка змішуючись з рідиною, що перекачується, передає їй частину своєї енергії і утворена суміш поступає в нагнітальний патрубок.

Шестеренчастий насос – це зубчастий насос з робочим органом у вигляді шестерень. Працює за принципом витіснення рідини.

Крильчасті насоси працюють по принципу переміщення рідини під дією різниці тисків.

Приклад 3

Насос з подачею 10 л/с подає воду по трубопроводу діаметром 100 мм. Діаметр всмоктувального патрубка – 125 мм. Обчислити повний напір і потужність насоса, якщо покази манометра, встановленого на нагнітальному патрубку, рівні 0,4 МПа. Покази вакуумметра на всмоктувальному патрубку рівні 0,04 Мпа. Відстань між точками приєднання манометра і вакуумметра дорівнює 1 м, ККД насоса = 0,8.

Дано:

Q = 10 л/с = 0,01м /с

= 100 мм = 0,1м

= 125 мм =0,125 м

= 0,4 МПа = 0,4 Па

= 0,04 Мпа = 0,04 Па

= 1 м

= 0,8

Знайти:

H-?, N-?

Розв’язання

Повний напір насоса визначаємо за формулою:

, м вод.ст.

м вод.ст.

м вод.ст.

За даною подачею Q і діаметром всмоктувального і нагнітального патрубків знаходимо швидкість руху води в цих патрубках:

м/с

м/с

Повний напір насоса:

м вод.ст

Обчислюємо потужність, споживану насосом:

кВт

Питання для самоперевірки

1. Назвати основні типи насосів.

2. Якими параметрами характеризують роботу насосів?

3. В чому полягає принцип дії осьового, гвинтового, струминного, шестерінчастого і крильчастого насосів.

4. Дати порівняльну характеристику відцентрового і поршневого насосів?

5. Які конструкції насосів найбільш поширені у сільськогосподарській техніці?

6. Яких правил техніки безпеки треба дотримуватися при роботі з насосами?

2. Основи технічної термодинаміки.

2.1.Основні поняття і визначення в технічній термодинаміці.

Програмні питання

Предмет технічної термодинаміки, її завдання і основні визначення. Робоче тіло і його основні параметри. Поняття про ідеальний газ. Рівняння стану ідеального газу. Поняття про реальні гази і пари, як робочі тіла.

Термодинамічна система. Тепловий стан. Рівноважні та нерівноважні стани. Термодинамічні процеси.

Прочитайте

Л-1, ст..76-84; Л -2, ст. 4-12; Л-3, ст..90-96; Л-6, ст.. 156-160.

Теоретичні відомості

Теплотехніка — це наука, що вивчає;

• методи використання хімічної енергії палива,

• закони її перетворення в теплову, механічну або електричну енергію;

- речовини, що беруть участь у цих процесах (паливо, вода, про­дукти згоряння палива.водяна пара);

- принцип дії, будову й конструкцію апаратів, машин і додаткового обладнання, призначених для здійснення цих процесів.

Теоретичною основою сучасної теплотехніки є технічна термо­динаміка. Термодинаміка (Грецьк. термо—теплота, жар; динаміка—сила, силовий) — наука, яка вивчає перетворення енергії в різних процесах, що супроводяться тепловими ефектами. Вона зай­мається пошуками співвідношень між різними властивостями речовини, не вивчаючи при цьому її внутрішньої будови. Методи термодинаміки ґрунтуються на універсальному законі природи — законі збереження енергії. Суть термодинаміки становлять кілька простих тверджень, що називаються законами термодинаміки.

Термодинаміка виникла з потреб теплотехніки. Застосування в ХІХ ст.. теплових двигунів висунуло перед наукою задачу теоретичного вивчення роботи теплових машин і визначення шляхів підвищення їх коефіцієнта корисної дії. Пізніше задачі термодинаміки стали ширшими й область її вивчення поширилася на різні галузі технічних, біологічних, інформаційних і інших систем. На основі технічної термодинаміки виконуються розрахунки і проектування теплових двигунів, компресорних машин, холодильних установок, течії у повітро- і паропроводах, повітрообміну приміщень, кондиціонування повітря, сушіння і збереження сільськогосподарської продукції і т.д.

Вивченням способів перетворення теплоти на механічну роботу, тобто розробкою теорії теплоенергетичних уста­новок займається один з розділів термодинаміки, що називається технічною термодинамікою.

Для того, щоб перетворити теплову енергію в механічну енергію, або роботу, треба мати робоче тіло, яке після підведення до нього тепла змінює свій стан — розширюється і, долаючи зовнішні опори, виконує при цьому роботу .

Робоче тіло – це речовина, здатна сприймати теплоту і здійснювати роботу.

Найкращим робочим тілом є газ, бо в цьому агрегатному стані робоче тіло під час нагрівання найбільше розши­рюється і процес перетворення тепла в роботу відбувається найкраще.

Процес зміни стану робочого тіла називається термодинамічним процесом.

Термодинамічний процес – це сукупність параметрів стану робочого тіла, що змінюються з часом.

Величини, що характеризують стан робочого тіла — газу, називаються параметрами.

Основними параметрами робочих тіл в технічній термодинаміці є:

- тиск,

- питомий об'єм

- температура.

Тиском р називається сила [Н], яка припадає на одиницю площі чи поверхні [м²]. Отже, за одиницю тиску беруть 1Н/м²

Питомий об'єм газу — це об'єм одиниці маси цього газу.

Нехай об'єм V (м³) містить m (кг) газу. Тоді питомий об'єм цього газу визна­читься так:

= V/ m , [м³/кг] (1.1)

Величина, обернена до питомого об'єму, що характеризує масу даного газу в одиниці його об'єму, називається густиною газу , тобто

, [кг/м³] (1.2)

З рівнянь (1) і (2) дістанемо:

і (1.3)

Ці вирази часто використовують в теплотехнічних розрахунках.

Температура характеризує ступінь нагріву робочого тіла — газу. Для вимірювання температур у Міжнародній системі одиниць (СІ) прийнято шкалу Кельвіна. Температуру, виміряну в градусах шкали Кельвіна, називають абсолютною температурою і позначають Т°К.

У технічній термодинаміці для вивчення властивостей робочих тіл — газів — користуються не реальними газами, а ідеальним газом.

Ідеальний газ – це фіктивний газ, у якому не діють сили міжмолекулярного притягання, а самі молекули газу не мають об'єму і приймаються за матеріальні точки.

Припущення про ідеальні гази дає можливість спростити розрахунки, пов'язані з процесами взаємного перетворення тепла й роботи.

- рівняння стану для 1 кг ідеального газу (1.4)

- це рівняння для будь – якої кількості газу (довільної маси газу). (1.5)

р- тиск газу, Н/кг .

- питомий об’єм газу, м³/кг

R – питома газова стала .

т – масса газу, кг.

Т – абсолютна температура газу, .

Молекули реального газу на відміну від ідеального мають кінцевий об'єм і взаємодіють між собою. Тому для реального газу рівняння ста­ну має значно складніший вигляд. У 1873 р. голландський фізик Ван дер Ваальс вивів рівняння стану для реальних газів. Добуте теоретично рівняння добре відбиває фізичні властивості газів.

Рівняння Ван дер Ваальса має такий вигляд:

р = RT / (v - b) – a/v² (1.6)

де а і b — поправочні коефіцієнти до рівняння Клапейрона, що зале­жать від природи газу. Поправочний член а/v² характеризує сили вза­ємного притягання молекул реального газу і вимірюється в одиницях тиску. Поправочний коефіцієнт b до рівняння Клапейрона є граничним об'ємом, який зайняв би газ при нескінченно великому стисканні, і є, отже, власним об'ємом молекул реального газу. Вимірюється коефіці­єнт b в одиницях об'єму. Рівняння Ван дер Ваальса не настільки зруч­не, для практичних розрахунків, як рівняння Клапейрона, оскільки , поправочні коефіцієнти а і b різні для різних газів. Проте рівняння Ван дер Ваальса описує стан газу в широких межах тисків і тем­ператур і дає змогу якісно простежити процес переходу газу в рі­дину.

Термодинамічною системою називають сукупність матеріальних тіл, що знаходяться в тепловій і механічній взаємодії одне з іншим і з оточуючими цю систему зовнішніми тілами (оточуюче середовище). Тобто, термодинамічними системами прийнято називати макроскопічні системи, що знаходяться в термодинамічній рівновазі.

Тепловой стан термодинамічної системи характеризується фізичними величинами – термодинамічними параметрами (р, , Т).

Стан системи газу може бути:

• рівноважним;

• нерівноважним.

Рівноважним вважають такий стан, при якому параметри газу ( р, ,Т ) залишалися незмінними як завгодно довго, поки які небудь зовнішні дії не виведуть систему із цього стану.

Прикладом рівноважного стану може служити система із води і пари, поміщена в закритий теплоізоляційний резервуар. Рівноважною системою являється також газ, що знаходиться в теплоізоляційному циліндрі під поршнем, на який діє постійна сила. Проте газ, що знаходиться в циліндрі з рухомим поршнем, може перейти з деякою швидкістю із одного стану в інший, наприклад розширитися чи стиснутися. При розширенні газ, що прилягає безпосередньо до поршня, знаходиться під меншим тиском, чим в інших частинах циліндра ; при стисканні, навпаки, його тиск у поршня вищий. Тому стан газу в даному випадку нерівноважний.

Нерівноважний – це стан системи, який характеризується різними значеннями її параметрів у кожній точці системи.

Газ також знаходиться в нерівноважному стані, якщо до циліндра підводиться чи відводиться від нього теплота, оскільки температура шарів, що прилягають до джерела теплоти, відрізняється від температури газу в інших частинах циліндра.