Насосы и воздуходувные станции. Лабораторный практикум

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

П.Г. БЫКОВА Ю.П. ДУДАНОВА

НАСОСЫ И ВОЗДУХОДУВНЫЕ СТАНЦИИ

Лабораторный практикум

Самара Самарский государственный технический университет

2018

Печатается по решению ученого совета СамГТУ (протокол № 9 от 31.03.2018 г.)

УДК 621.65:697(076.5) ББК 38.76:31.76Я73 Б 95

Быкова П.Г., Дуданова Ю.П.

Насосыивоздуходувныестанции:лаб.практикум/П.Г.Быкова,

Ю.П. Дуданова. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2018. – 48 с.

Лабораторный практикум содержит все необходимые теоретические сведения для выполнения лабораторных работ, отражены содержание

ипорядок их реализации, дано подробное описание опытной установки. Такжеизложеныметодикипроведениянаблюденийиобработкирасчетных данных.

Лабораторный практикум предназначен для студентов 2-го и 3-го курсов, обучающихся по направлению 08.03.01 – «Строительство», профиль подготовки – «Водоснабжение и водоотведение», очной формы обучения при проведении с ними занятий по дисциплине «Насосы

ивоздуходувные станции».

УДК 621.65:697(076.5) ББК 38.76:31.76Я73

Рецензент – канд. техн. наук В.А. Зайко.

©П.Г. Быкова, Ю.П. Дуданова, 2018

ÓСамарский государственный технический университет, 2018

3

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Насосы представляют собой гидравлические машины, предназначенные для перекачивания капельных жидкостей под напором. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какой-либо замкнутой системе [3].

История возникновения и развития насосов показывает, что первоначально они предназначались исключительно для подъема воды. Однако сейчас область их применения настолько широка и разнообразна, что определение насоса как машины для перекачивания воды было бы односторонним. Помимо водоснабжения и водоотведения населенных пунктов и промышленных объектов, их применяют в орошении и осушении земель, гидроаккумулировании энергии, транспортировании материалов при производстве строительных работ, при разработке месторождений. Существуют питательные насосы котельных установок тепловых электростанций, судовые насосы, насосы для нефтяной, химической, бумажной, пищевой и других отраслей промышленности.

В настоящее время насосы являются одним из наиболее распространенных видов гидравлических машин: нет ни одной отрасли промышленности, где бы ни применялись насосы самых разнообразных конструкций и назначения.

Лабораторные работы по курсу «Насосы и воздуходувные станции» имеют целью соединить теоретический материал, полученный студентами на лекциях, с практическими занятиями и работой в лаборатории. При выполнении лабораторных работ студенты знакомятся с конструкцией, принципом действия и особенностями рабочего процесса насосов наиболее распространенного вида – центробежного, приобретают практические навыки в работе с насосами, учатся пускать насосы в работу и останавливать их, регулировать режим работы.

4

1. ОСНОВЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Студенты допускаются к выполнению лабораторных работ только после получения инструктажа по технике безопасности. Инструктаж проводится преподавателем, ведущим занятие в учебной группе, или учебным мастером. Результат инструктажа заносится в «Журнал инструктажа» с соответствующей записью и подписями инструктируемого и инструктирующего.

Студентам не разрешается приступать к выполнению лабораторных работ:

а) без знаний правил техники безопасности; б) при отсутствии понятий о схеме экспериментальной

установки, порядке проведения эксперимента.

Студентам при выполнении лабораторных работ запрещается: а) пускать установки в действие без разрешения преподава-

теля или учебного мастера; б) работать в режимах, выходящих за пределы допустимых

(информация об их значениях указывается на приборах или дается преподавателем);

в) устранять какие-либо неисправности, возникшие при испытаниях.

При возникновении любых неисправностей студенты обязаны остановить установку нажатием кнопки «стоп» и сразу же сообщить об этом учебному мастеру или преподавателю.

При нахождении в лаборатории студенты обязаны особо строго соблюдать дисциплину, поддерживать порядок, быть предельно внимательными.

6

2. ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА

Студент оформляет отчет по каждой лабораторной работе в тетради или на стандартных листах формата А4 с одной или обеих сторон. Отчет по работе должен содержать:

1)титульный лист;

2)цель выполнения работы;

3)принципиальную схему установки;

4)таблицу опытных данных с указанием единиц измерения всех величин;

5)результаты последующих вычислений, сведенных в таб-

лицы;

6)графики результатов работы, построенные на миллиметровой бумаге с обязательным нанесением на них экспериментальных и расчетных точек;

7)выводы, соответствующие цели работы, с объяснением причин возможного расхождения результатов расчета и эксперимента.

К началу следующего занятия студент сдает преподавателю оформленный отчет по предыдущей работе. Защита отчета происходит по форме собеседования преподавателя со студентом по теоретическим вопросам, относящимся к выполненной работе

иконтрольным вопросам к ней.

С незащищенными отчетами к следующим лабораторным работам студенты не допускаются.

7

3. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Основными техническими параметрами, характеризующими насос как гидравлическую машину, преобразующую механическую энергию двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости, являются подача, напор, мощность, коэффициент полезного действия (КПД), допустимая высота всасывания.

Подача Q чаще всего представляется как объемная подача, то есть объем жидкости W, подаваемой насосом в напорный трубопровод за интервал времени t:

Измеряется подача в м3/ч, м3/с или л/с.

Энергия жидкости, прошедшей через насос, всегда больше, чем энергия перед насосом. Напором насоса называют приращение удельной энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него. Выраженный в метрах напор насоса определяет высоту подъема или дальность перемещения жидкости.

Величина удельной энергии потока жидкости в се чении на входе в насос:

где Zвс – отметка центра тяжести сечения всасывающего патрубка насоса, м;

Рвс – давление на входе в насос, кг/см2;

Vвс– средняя скорость движения воды во всасывающем патрубке в месте сечения, м/с;

r – плотность перемещаемой жидкости, кг/м3; g – ускорение свободного падения, м/с2.

Удельная энергия потока жидкости в сечении на выходе из насоса:

8

гденасосаZнап, м–; отметка центра тяжести сечения напорного патрубка Рнап – избыточное давление на выходе из насоса, кг/см2;

Vнап – средняя скорость движения воды в напорном патрубке насоса, м/с.

Полезнаяудельнаяэнергия,тоестьнапорнасоса,можетбыть определена как разность удельных энергий во входном и выходном сечениях насоса [3].

где Н – напор насоса, м.

Если величина давлений Рнап и Рвс определяется по приборам – манометрам и вакуумметрам, то, исходя из принципа установки и работы этих приборов, напор насоса при избыточном давлении во всасывающем и нагнетательном патрубках будет определяться из выражения:

где М – давление, отсчитанное по манометру, м.в.с.; V – давление, отсчитанное по вакуумметру, м.в.с.; ZМ – отметка низа корпуса манометра, м;

ZV – отметка точки присоединения мановакуумметра, м.

Мощность, затрачиваемая насосом, необходима для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь, неизбежных при преобразовании подводимой к насосу механической энергии в энергию движения жидкости по трубопроводам.

Мощность – это работа в единицу времени. Полезная мощность Nп – мощность, приобретенная потоком жидкости, прошедшей через насос [3, 7].

9

Величина этой мощности может быть определена из выражения:

, кВт, (3.8)

при этом Q и Н выражаются соответственно в м3/с и м.

Коэффициент полезного действия (КПД) учитывает все виды потерь, связанных с преобразованием насосом механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости. КПД определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его рабочих параметров (напора, подачи, мощности).

КПД h есть отношение полезной мощности насоса Nп к подаваемой на вал насоса Nв:

где Ра – атмосферное давление, кг/см2; Р – давление на входе в насос, кг/см2;

γ – объемный вес жидкости (для воды – 9800 Н/м3).

Значение Нвак зависит от конструкции насоса и приводится в паспорте к насосу.

Допустимая высота всасывания определяется зависимостью:

где V– скорость движения жидкости во входном сечении насоса, м/с; hп.в. – величина гидравлических потерь напора во всасывающем

трубопроводе.

10