ЗАДАНИЕ

на курсовую работу

по курсу МЖГ

ВАРИАНТ 3-3-1

ТЕМА

Гидравлический расчет гидросистемы стенда

для испытания центробежных насосов

Описание объекта расчёта

Схема стенда для экспериментального исследования характеристик центробежного насоса (зависимости напора - H_н, потребляемой мощности - N_дв и КПД - _н от подачи - Q_н) приведена на рисунке. Гидросистема стенда состоит из испытываемого насоса, приводимого в действие балансирным электродвигателем, укомплектованным тахометром (балансирный электродвигатель позволяет измерить момент на его вале - М_дв, возникающий в результате работы приводимого им в действие насоса, а тахометр служит для измерения частоты вращения вала – n_дв), резервуара с водой и всасывающего и нагнетательного трубопроводов. На входе во всасывающий трубопровод установлен фильтр (коэффициент сопротивления ζ_ф) для очистки воды от механических примесей. Всасывающий трубопровод снабжен регулировочной задвижки, с помощью которой можно изменять давление на входе в насос. Величина этого давления контролируется манометром р₁. Для изменения давления на выходе из насоса, измеряемого с помощью манометра р₂, в напорном трубопроводе также установлена регулировочная задвижка. Оба манометра установлены на одном уровне, расположенном на высоте h относительно оси всасывающего трубопровода. Величина подачи насоса определяется с помощью расходомера, работающего на принципе измерения расхода по перепаду статических напоров, создаваемых нормальным соплом, выходной диаметр которого d_с. Величина расхода определяется по перепаду статических напоров h на сопле, измеряемому с помощью дифференциального ртутного манометра (плотность ртути – ρ_рт) или по разности высот водяных столбов в двух пьезометрах ΔН.

Всасывающий трубопровод изготовлен из стали и имеет диаметр – d_вс, длину – l_вс, эквивалентную шероховатость стенок – Δ_вс. Нагнетательный трубопровод изготовлен также из стали и имеет характеристики: d_н, l_н и Δ_н.

Резервуар, заполняемый водой до отметки ▽А (плотность воды – ρ, ее кинематический коэффициент вязкости - ), выполнен в виде цилиндра диаметром D. В воздушной подушке над водой создано давление р (допустимая величина этого давления ограничивается настройкой предохранительного клапана).

Задание

Выполнить поэтапно расчёт элементов гидросистемы и параметров их работы при ниже приведенных исходных данных.

Физические характеристики воды:

плотность воды  = 10³ кг/м³;

кинематический коэффициент вязкости (кинематическая вязкость)

ν = 10^-2 Ст.

Характеристики трубопроводов:

l_вс = 2,2 м, d_вс = 95 мм, Δ_вс = 0,1 мм, ▽С = 0,5 м;

l_н = 3,2 м, d_н = 85 мм, Δ_н = 0,1мм, ▽В = 1,95 м.

Характеристика емкости:

D = 1,4 м, ▽А = 2,3 м, р = 0,25 МПа.

Характеристики расходомера:

d_c = 65 мм

Высота установки манометров р₁ и р₂ над осью всасывающего трубопровода h = 1,3 м.

Этап первый

Гидростатические расчёты

Срок выполнения: 7 неделя.

1. Определить силу давления воздуха на верхнюю крышку резервуара;

2. Определить нагрузки, действующие в горизонтальном направлении, на места крепления всасывающего и напорного трубопроводов, создаваемых давлением воды при неработающем насосе в двух случаях:

- при полностью закрытых регулировочных задвижках и отсутствии воды за ними (считать давление воздуха за ними равным атмосферному);

- при полностью открытых регулировочных задвижках.

Дополнительное задание:

1. Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по разделу «Гидростатика» написать краткий реферат на тему: «Закон распределения давления в жидкости, находящейся в поле сил тяжести и движущейся вместе с сосудом, в который она налита, прямолинейно с постоянным ускорением или вращающейся вместе с этим сосудом с постоянной угловой скоростью».

2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидростатики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза: I - 13; III - 3; IV - 8; IV – 35.

Этап второй

Расчёты кинематических и динамических параметров движения жидкости в системе

Срок выполнения: 13 неделя.

1. Построить для напорного трубопровода графики полного (гидродинамического) напора на входе в трубопровод, показаний манометра р₂ и потерь напора в трубопроводе от протекающего расхода жидкости.

Принять:

- коэффициент сопротивления колена ζ_к = 0,5;

- коэффициент сопротивления сопла расходомера на участке присоединения дифференциального манометра ζ_с = 0,08;

- коэффициент сопротивления задвижки ζ_з = 8.

2. Построить для всасывающего трубопровода графики зависимости полного (гидродинамического) напора на выходе из трубопровода, показаний манометра р₁ и потерь напора в трубопроводе от протекающего расхода жидкости.

Принять:

- коэффициент сопротивления фильтра ζ_ф = 6;

- коэффициент сопротивления задвижки ζ_з = 2.

3. Построить графики зависимости показаний ртутного дифференциального манометра Δh и разности высот столбов воды в пьезометрических трубках расходомера ∆Н в функции от расхода жидкости в напорном трубопроводе.

Предусмотренные п.п. 1,2,3 расчеты провести в диапазоне изменения расхода жидкости от 0 до 40 л/с.

Дополнительное задание:

1. Для углубления знаний теоретических аспектов механики жидкости и газа по рассматриваемым в курсовой работе разделам «Гидродинамики» написать краткий реферат на тему: «Отличительные особенности ламинарного и турбулентного режимов течения жидкости. Критерий перехода ламинарного режима течения в турбулентный в трубах с круглым поперечным сечением».

2. Для освоения методики расчета элементов гидроприводов, основанной на применении законов гидродинамики, решить задачи из “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза: VII – 3; IX - 7; X – 4.

Этап третий.

Расчет параметров работы насоса на гидросистему

Срок выполнения: 15 неделя.

По ниже приведенной характеристике центробежного насоса, полученной в результате его испытаний на стенде, выполненном на базе рассматриваемой схемы гидросистемы, определить подачу, напор и КПД насоса, при его работе при параметрах гидросистемы, определенных в результате расчетов предыдущего этапа задания.

Рекомендация: для расчета параметров работы насоса на гидросистему воспользоваться сведениями, приведенными во вводной части к XIV главе “ Сборника задач по машиностроительной гидравлике” под редакцией И. И. Куколевского и Л. Г. Подвидза.