- •Пташкина-Гирина о.С., Щирый в.Д. Гидравлика
- •Челябинск
- •Введение
- •Раздел 1 Гидравлика
- •Силы, действующие в жидкости
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Плотность и удельный вес жидкости
- •2.2. Сжимаемость жидкости
- •2.3. Температурное расширение жидкости
- •2.4. Вязкость жидкостей
- •3. Гидростатика
- •3.1. Свойства гидростатического давления
- •3.2. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Леонарда Эйлера)
- •3.3. Основное уравнение гидростатики. Эпюры гидростатического давления
- •3.4. Сила гидростатического давления на плоские поверхности
- •3.5. Сила гидростатического давления, действующая на криволинейные поверхности
- •3.6. Закон Архимеда. Основы теории плавания
- •3.7. Гидростатические машины и механизмы
- •4. Гидродинамика
- •4.1. Основные понятия
- •4.2. Уравнение неразрывности (сплошности)
- •4.3. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки идеальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.4. Уравнение д.Бернулли для элементарной струйки реальной жидкости. График уравнения д.Бернулли
- •4.5. Уравнение д.Бернулли для потока реальной жидкости
- •5. Определение гидравлических потерь
- •5.1. Классификация потерь напора
- •5.2. Основное уравнение равномерного движения
- •5.3. Формулы для определения гидравлических потерь
- •5.4. Режимы движения жидкости. Критерий рейнольдса
- •5.5. Особенности ламинарного режима движения жидкости
- •5.6. Особенности турбулентного режима движения жидкости
- •5.7. Влияние режима движения жидкости и шероховатости на величину коэффициента трения в трубах (график Никурадзе)
- •6. Гидравлический расчет трубопроводов
- •6.1. Классификация трубопроводов
- •6.2. Расходная характеристика трубопровода (модуль расхода)
- •6.3. Гидравлические характеристики трубопроводов
- •6.4. Равномерный путевой расход
- •6.5. Гидравлический удар в трубопроводах. Гидравлический таран
- •7. Истечение жидкости из отверстий и насадков
- •7.1. Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке
- •7.2. Истечение жидкости через насадки
- •8. Гидравлическое моделирование
- •8.1. Сущность моделирования
- •8.2. Основные законы гидродинамического подобия. Критерий подобия Ньютона
- •8.3. Критерий подобия Рейнольдса, Фруда, Эйлера, Вебера
- •Раздел 2 Гидравлические машины
- •9. Насосы
- •9.1. Классификация насосов
- •9.2. Основные параметры насосов
- •9.2.1. Напор, развиваемый насосом
- •9.2.2. Мощность и кпд насоса
- •9.3. Область применения насосов
- •10. Динамические насосы
- •10.1. Центробежные насосы
- •10.1.1. Схема устройства и принцип действия
- •10.1.2. Основное уравнение центробежного насоса
- •10.1.3. Подача центробежного насоса
- •10.1.4. Теоретические характеристики центробежного насоса
- •10.1.5. Действительная характеристика центробежного наоса
- •10.1.6. Универсальные характеристики центробежного насоса
- •10.1.7. Процесс всасывания и явление кавитации в центробежном насосе
- •10.1.8. Законы пропорциональности центробежного насоса
- •10.1.9. Работа центробежного насоса на сеть
- •10.1.10. Регулирование работы центробежного насоса
- •10.1.11. Совместная работа центробежных насосов
- •10.1.12. Центробежные насосы специального назначения
- •10.2. Насосы трения
- •10.2.1. Вихревые насосы
- •10.2.2. Струйные насосы
- •10.2.3. Воздушные насосы
- •10.2.4. Шнековые насосы
- •10.2.5. Дисковые насосы
- •10.2.6. Лабиринтные насосы
- •10.2.7. Вибрационные насосы
- •11. Объемные насосы
- •11.1. Возвратно-поступательные насосы
- •11.2. Роторные насосы
- •Раздел 3 гидравлическиЙ привод
- •12. Классификация
- •13. Объемный гидропривод
- •13.1. Функциональная схема
- •13.2. Принципиальная схема гидропривода
- •13.3. Область применения объемных гидроприводов
- •13.4. Достоинства и недостатки объемных гидроприводов
- •13.5. Требования к рабочей жидкости
- •13.6. Объемный гидропривод возвратно-поступательного движения
- •13.7. Принцип расчета гидропривода
- •13.8. Объемный гидропривод вращательного движения
- •13.9. Регулирование скорости гидропривода
- •13.9.1. Объемное регулирование
- •13.9.2. Дроссельное регулирование
- •13.10. Следящий гидропривод
- •14. Гидролинии, гидроемкости, фильтры
- •Раздел 4 сельскохозяйственное водоснабжение
- •15. Системы водоснабжения. Классификация.
- •Слово о воде
- •16. Водоснабжение из поверхностных источников
- •17. Водоснабжение из подземных источников
- •18. Водонапорные и регулирующие устройства
- •19. Требования, предъявляемые к качеству хозяйственно–питьевой воды. Методы улучшения качества воды
- •20. Основные данные для проектирования водопроводной сети
- •Раздел 5 Водоотведение
- •21. Основы канализации
- •22. Уловители нефтепродуктов
- •Литература
- •Содержание
10.2.2. Струйные насосы
Согласно ГОСТу струйный насос – это насос трения, в котором жидкая среда перемещается внешним потоком жидкой среды, т.е. действие струйных насосов основано на принципе передачи кинетической энергии от одного потока к другому, обладающей меньшей кинетической энергией.
Создание напора у насосов этого типа происходит путем непосредственного смешивания обоих потоков без каких-либо промежуточных механизмов. В зависимости от назначения насоса рабочая и перекачиваемая среды (жидкость, пар, газ) могут быть одинаковыми или разными.
Рассмотрим рабочий процесс струйного насоса и найдем соотношения, определяющие его основные параметры, на примере водоструйного насоса, у которого рабочей и перекачиваемой средой является вода.
В водоструйном насосе (рис.10.25а) вода (активный поток) под давлением по трубе 2, заканчивающейся соплом 3, подается в подводящую камеру 4. Вытекая из сопла с большой скоростью Vс в виде струи, она увлекает за собой сначала воздух, и давление в камере 4 понижается, благодаря чему в камеру по всасывающему трубопроводу 1 поступает вода (пассивный поток). В камере 5 происходит смешение двух потоков и передача энергии от активного потока к пассивному. Из камеры смешения 5 общий поток направляется в диффузор 6, в котором происходит преобразование кинетической энергии в потенциальную (увеличивается давление); давление необходимо для дальнейшего движения воды по напорному трубопроводу. Напор, развиваемый водоструйным насосом, представляет собой разность удельных энергий в выходном сечении III – III и во входном I – I. Без учета потерь он может быть приравнен приращению энергии на участке между сечениями II – II и I – I камеры смешения.
Рис. 10.25
Используя уравнение Бернулли для этих двух сечений и вводя безразмерные параметры и, гдеи- соответственно площадь поперечного сечения камеры смешения и струи,Qс – расход сопла (струи), после ряда преобразований можно получить следующее выражение:
.
Действительный напор водоструйного насоса будет, конечно, меньше подсчитанного по полученному выше выражению за счет гидравлических потерь в приемной камере, камере смешения и диффузоре. Тем не менее, это выражение позволяет проанализировать изменение основных параметров водоструйных насосов.
На рис.10.25б приведены соотношения дляS, равного 1,5; 2,5; и 4,0. Из графика видно, что с увеличением подачи напор, развиваемый водоструйным насосом, уменьшается; увеличение параметра S также вызывает уменьшение напора.
КПД водоструйного насоса определяется отношением полезной энергии жидкости к подведенной энергии, которую можно выразить следующим образом:
Эс=.
Полезная энергия определяется напором и полезной подачей. Последнюю можно определять по-разному. Если водоструйный насос используется для откачивания воды, то полезным является только расход, поступающий в подводящую камеру. В этом случае
;
КПД водоструйного насоса
.
Значение КПД в этом случае не превышает 0,25…0,30.
Если же водоструйный насос используется для водоснабжения или для охлаждения, то полезной является суммарная подача Q+Qc, и тогда
;
.
В этом случае КПД выше и может достигать 0,6…0,7.
Водоструйный насос по своему устройству весьма прост и доступен для изготовления в местных условиях. Следует, однако, иметь в виду, что для обеспечения его хорошей работы требуется правильный подбор размеров и тщательное изготовление. Существенное значение имеют форма сопла, расстояние от сопла до камеры смешения, форма камеры смешения и диффузор.