879

Пример 17

Центробежный насос откачивает воду из сборного колодца в резервуар с постоянным уровнем Н = 12 м по трубопроводам с размерами l1 = 8м, d1 = 100 мм и l2 = 16 м, d2 = 75 мм (рис. 6.3).

1.На какой глубине h установится уровень воды в колодце, если приток в него = 8 л/с, а частота вращения насоса n = 1450 мин-1.

2.Вычислить мощность на валу насоса, принимая во внимание потери во всасывающей и напорной трубах.

При расчетах принять коэффициенты сопротивления трения λ1 = 0,03 и λ2 = 0,035, а также суммарные коэффициенты местных сопротивлений в тру-

бопроводах ζ 1 = 6 и ζ2 = 10.

Характеристики насоса при n = 1450 мин-1:

Кроме того, известен потребный напор сети, так как он при установившемся режиме равен напору насоса, который согласно исходных данных при

=8 л/с составляет 21,5 м.

Сдругой стороны, из расчетной схемы (рис. 6.3) имеем:

(6.10)

где – суммарные потери напора во всасывающей и напорной линиях, складывающиеся согласно исходных данных из потерь напора на трение и местные сопротивления, определяемых по формуле (6.5):

где Кс – суммарное сопротивление сети, равное при турбулентном режиме в данном случае:

91

Глубина установки насоса в колодце относительно основания башни H0; высота башни H; высота уровня воды в баке h; длина участка трубопровода от насоса до крана h0; его диаметр d1; коэффициент сопротивления крана δКР отнесен к диаметру d1; показание манометра рМ; подача насоса н. Требуется:

3.Рассчитать характеристику нагнетательного трубопровода Hпотр= f( ) и построить еѐ на том же графике, что и характеристику насоса.

4.Определить параметры режимной точки.

5.Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.

6.Определить мощность приводного двигателя. Исходные данные к задаче приведены в табл. 96. Задачу решить методом последовательного приближения, задавшись ориентировочно значениями d2 в диапазоне, который указан в табл. 96.

Задача 97 (рис.6.6). Из резервуара A животноводческого помещения сточные воды перекачиваются центробежным насосом по трубопроводу в общий резервуар-накопитель B, где сточные воды проходят биологическую очистку. Перепад горизонтов в резервуарах A и B составляет ∆Z. При условии, что заданы длины и диаметры всасывающей и нагнетательной магистралей, расход сети и другие данные требуется:

1.Выбрать типоразмер насосного агрегата и установить режим его работы на сети.

2.Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.

3.Начертить схему параллельного подключения второго насоса на общий нагнетательный трубопровод и графическим способом определить, как изменится при этом расход сети. Местными потерями в нагнетательной магистрали пренебречь. Исходные данные к задаче приведены в табл. 97.

Таблица 97

93

Задача 98 (рис.6.7). Центробежный насос перекачивает воду из поверхностного водоисточника A в закрытый бак B водонапорной башни, поднимая еѐ при этом на геометрическую высоту Hг. В баке поддерживается постоянный уровень воды и давления на свободной поверхности рм. По условию задачи заданы длины и диаметры всасывающего и нагнетательного участков сети. Местные потери напора во всасывающей линии принять

вразмере 100%, а в напорной 10% от потерь на трение. Температура воды в водоисточнике t C. Требуется:

1.Выбрать типоразмер насосного агрегата, представить его рабочие характеристики и графическим способом определить режим работы насоса на сети.

2.Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.

3.Определить потребный напор, расходуемый в сети, при условии уменьшения подачи насоса методом дросселирования на 20%.

Коэффициент кинематической вязкости воды в зависимости от еѐ температуры см.

вПриложении 4; относительную шероховатость стенок всасывающей трубы в зависимости от материала см. в Приложении 5.

Исходные данные к задаче приведены в табл. 98.

Задача 99 (рис.6.8). Питательный раствор для подкормки растений подается из резервуара A центробежным насосом по нагнетательному трубопроводу в стеллажи гидропонной теплицы Д. С целью перемешивания раствора в резервуаре A нагнетательная магистраль имеет в узловой точке C ответвление, по которому часть раствора /4 отводится обратно в резервуар A по трубе CE, длина которой и диаметр указаны на расчетной схеме и табл. исходных данных.

Подача питательного раствора в стеллаж Д составляет 3/4 . Всасывающая труба имеет длину ℓв, диаметр dв, коэффициент гидравлического трения λ. Требуется:

1. Найти дополнительное сопротивление ζКР, которое нужно задействовать на участке CE, чтобы обеспечить распределение на участках CД и CE в пропорции, указанной на расчетной схеме.

2.Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы на сети, представить его рабочие характеристики и графоаналитическим способом определить режим работы насоса.

3.Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.

4.По какой схеме необходимо присоединить второй насос с целью увеличения напора? Начертить схему совместной работы насосов при их работе на один нагнетательный трубопровод.

Местные потери напора во всасывающей линии принять за 100% от потерь по длине. Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k % от потерь по длине.Исходные данные к задаче приведены в табл. 99.

94

зонтальному трубопроводу длиной ℓ и диаметром d из подземного водоисточника в водонапорную башню. Требуется:

1.Подобрать насос для работы насосной станции.

2.Определить мощность на валу насоса, учитывая только потери напора на трение.

3.Указать, где и какой мощности надо установить станцию подкачки, чтобы по тому

же трубопроводу пропускать увеличенный расход 1 и обеспечивая по всей длине трубопровода свободный напор hСВ. Считать, что при увеличении расхода напор насосной станции в соответствии с характеристикой насоса уменьшится на b %.

1.Выбрать типоразмер насосного агрегата для работы водонасосной установки.

2.Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.

3.Вычислить мощность на валу насоса и приводного двигателя.

4.Как изменится подача, напор и мощность насоса, если частоту вращения рабочего ко-

леса изменить с n до n1?

При определении потребного напора системы местные потери напора в нагнетательной магистрали не учитывать, а во всасывающей – принять во внимание наличие обратного клапана с сеткой ζОК. Исходные данные к задаче приведены в табл. 101.

95

Задача 102 (рис.6.11). Центробежный насос подает воду одновременно в два резервуара Е и Д, служащих для накопления воды. Резервуары Е и Д находятся на разных высотах относительно свободной поверхности водоисточника, соответственно HгЕ и HгД. Участки нагнетательного трубопровода СД и СЕ имеют одинаковые длины и диаметры.

1.Определить величину дополнительного сопротивления ζКР, которое необходимо задействовать на участке СД, с целью обеспечения равенства объемов воды, поступающей в резервуары Д и Е.

2.Выбрать типоразмер насоса.

3.Построить суммарную характеристику потребного напора для сложного трубопровода.

4.Установить параметры режимной точки выбранного насоса, построив на одном и том же графике в одинаковых масштабах напорную характеристику насоса и нагнетательного трубопровода.

5.Местные потери напора во всасывающей трубе принять за 100% от потерь по длине. Местные потери напора в нагнетательной магистрали принять равными k % от по-

терь по длине. Исходные данные к задаче приведены в табл. 102.

Задача 103 (рис. 6.12,а). Насос подает воду в накопительный резервуар на высоту НГ. Всасывающий трубопровод имеет длину ℓВ и диаметр dВ, напорный трубопровод соответственно ℓН и dН. Суммарные коэффициенты местных сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах соответственно равны ζВС и ζН. Коэффициент сопротивления трения во всасывающем трубопроводе λ (рис. 6.12,а). Требуется:

1. Выбрать типоразмер насосного агрегата, обеспечивающего подачу воды .

2.Графоаналитическим способом установить режим работы выбранного насоса.

3.Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки и приводного двигателя.

96

4. Определить графоаналитическим способом параметры режимной точки, если два одинаковых насоса будут работать параллельно на общий нагнетательный трубопровод с теми же данными. Начертить схему подключения насосов. Исходные данные к задаче приведены в табл. 103.

Задача 104 (рис. 6.12,б). Центробежный насос поднимает воду на высоту Hг по всасывающей и нагнетательной магистралям. Размеры магистралей, в том числе диаметры и длины указаны в таблице исходных данных. Требуется:

1. Определить подачу насоса Н и мощность на валу N при частоте вращения рабочего колеса n = 900 мин-1.

2.Определить мощность, потребляемую насосом, при уменьшении его подачи на 25% дросселированием задвижкой.

3.Пересчитать главные параметры насоса: подачу, напор и мощность при изменении

частоты вращения рабочего колеса с n до n1 по формулам подобия. Исходные данные к задаче приведены в табл. 104.

Задачу следует решить методом последовательного приближения, задавшись ори-

ентировочно из графика характеристики насоса, приведенной на рис. 6.12,б. Задача считается решенной, если при ориентировочном значении , напор насоса Нн (график) и потребный напор Нпотр сети (расчет) будут равны между собой или расхождение между ними будет не более 10%.

Таблица 104

Задача 105 (рис. 6.13). Вода подается насосом из водоема в приемный резервуар на высоту h. Всасывающая труба снабжена обратным клапаном с сеткой и имеет длину ℓвс. Требуется:

1.Подобрать диаметры трубопроводов обоих участков сети водонасосной установки.

2.Выбрать типоразмер центробежного насоса и построить его характеристики H =

f1( ) и = 2( ) по справочным данным (Приложение 14).

3.Графоаналитическим способом установить параметры режимной точки выбранного насоса.

4.Определить мощность на валу насоса по параметрам режимной точки.

5.Определить мощность приводного двигателя.

97

Местные потери напора в нагнетательном трубопроводе принять равными 10% от потерь на трение. Диаметры труб системы подобрать, руководствуясь Приложениями 8;9,10, а также оптимальными значениями скоростей: во всасывающей трубе 0,7…1,1м/с; в нагнетательном трубопроводе в зависимости от материала труб по данным раздела 4 табл. 4.1. Диаметр всасывающей трубы водонасосной установки, согласно практики их эксплуатации, принять несколько большим по сравнению с диаметром нагнетательного трубопровода или равным ему. Исходные данные к задаче приведены в табл.105.

Таблица 105

Рисунки 6.5…6.13 к задачам темы 6

Рисунок 6.6

98

Рисунок 6.11

Рисунок 6.12

99

ТЕМА 7. РАСЧЕТ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА

Объемным гидроприводом называют совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, п р е д н а з н а ч е н н ы х для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

К числу гидромашин относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько. Гидроаппаратура – это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны различного назначения и гидрораспределители

– устройства для изменения направления потока жидкости. Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие ее качество и состояние: различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы. Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля.

Силовой частью объемного гидропривода является гидропередача, состоящая из насоса, гидродвигателя (одного или нескольких) и связывающих их гидролиний.

Основные признаки классификации гидроприводов:

по характеру движения выходного звена – поступательного движения

– с возвратно-поступательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидроцилиндров; поворотного движения – с воз- вратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 360º и с поворотными гидродвигателями; вращательного движения – с вращательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов;

по способу управления гидроприводом: машинный и дроссельный. При этом способе возможны два варианта включения дросселя:

- последовательно с гидродвигателем (рис. 7.1, а, б); - параллельно гидродвигателю (рис. 7.1, в).

100