13. 5.4.1 Пример решения задачи

Рассчитать мощность электродвигателя насосного агрегата, если суммарные потери напора на преодоление местных сопротивлений и сопротивлений по длине составляют м, высота подъема воды h = 20 м, диаметр магистрального трубопровода d = 0,1 м, в технологическом оборудовании необходимо создать давление воды р_изб = 20 кПа, при расходе воды Q = 20 л/с. Значения кпд насоса , кпд электродвигателя кпд передачи

Скорость движения воды в магистрали

м/с.

Необходимый напор насоса составит

м.

Полезная мощность насоса

кВт.

Потребляемая мощность насоса

кВт.

Мощность двигателя насосного агрегата

кВт.

14. 5.5 Контрольные вопросы

1. Классифицируйте режимы эксплуатации гидравлических систем. В чем заключаются их основные различия?

2. Как классифицируются трубопроводы?

3. Изложите методику определения необходимого напора длинного трубопровода при известных значениях расхода жидкости Q и диаметра трубопровода d.

4. Опишите методику определения необходимого напора короткого трубопровода при известных Q и d.

5. Как определить расход жидкости через короткий трубопровод по известным значениям Н и d.

6. Как определить расход жидкости через длинный трубопровод по известным Н и d.

7. Изложите графоаналитический метод расчета диаметра трубопровода при известных значениях Н и Q.

8. Что такое сифон, для чего он используется? Каковы основные особенности сифона?

9. Что является движущей силой процесса истечения жидкости в сифоне? Как рассчитать производительность сифона?

10. Как определить возможную высоту подъема жидкости в сифоне? Чему равна максимальная теоретически возможная высота подъема жидкости в сифоне?

11. Приведите упрощенную расчетную зависимость для длинного трубопровода с использованием модуля расхода.

12. Объясните суть понятия экономичная скорость, как по ее значению выбирают диаметр трубопровода?

13. Что такое основная магистраль? По каким признакам выбирают основную магистраль?

14. Что такое ответвление, линейный расход, свободный напор в концевом сечении?

15. Что такое насос? Охарактеризуйте область применения насосов.

16. Дайте характеристики основным определениям: напор, расход, гидравлическая высота всасывания и нагнетания, потери при всасывании и нагнетании.

17. Что такое полезная мощность насоса?

18. Как определить потребляемую мощность насоса? Что такое кпд насоса?

19. Как рассчитать мощность насосного агрегата? Что такое номинальная мощность и мощность холостого хода?

15. 5.6 Задания. Вторая часть

Задача 1.

Определить максимально возможную высоту установки центробежного насоса для подачи забортной воды над уровнем воды, если во всасывающем окне насоса установился вакуум h_вак, диаметр всасывающей трубы d, длина трубы , производительность насоса Q л/со. Значения коэффициентов жидкостного трения , местных потерь: приемного фильтра с обратным клапаном ; поворота ; вентиля

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
hвак, м	5	5,5	6	6,5	7	7,5
, м	7	8	9	10	11	12
d, м	0,080	0,100	0,150	0,200	0,250	0,250
Q, л/с	8	10	15	20	25	30
	0,027	0,028	0,029	0,030	0,031	0,032
	4	5	6	7	8	9
	0,15	0,20	0,25	0,30	0,35	0,40
3	3	4	5	6	7	8

Задача 2.

Расходомер Вентури (диаметр расширенной части D, суженной – d) оснащен двумя пьезометрами и ртутным дифманометром. Определить расход жидкости Q при разности показаний пьезометров , если плотность жидкости . Какую разность ровней при этом покажет контрольный ртутный дифманометр ?

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
D, м	100	120	120	130	140	150
d, м	40	45	50	55	60	65
, м	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7
кг/м3	750	800	850	900	950	1050

Задача 3.

Определить объемный и массовый расход воздуха через всасывающую трубу с плавно закругленным входом и диаметром цилиндрической части d, если дифференциальный вакуумметр, заполненный водой, показывает разность уровней. Потеря напора на входе пренебрежимо мала, плотность воздухакг/м³.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d, м	0,2	0,25	0,3	0,35	0,4	0,45
, м	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25

Задача 4.

Определить потери напора в каждом из трех трубопроводов одинакового диаметра dи длины, по которым течет одинаковое массовое количествоМ кг/час – нефти, воды и воздуха. Плотность жидкостей принять равной:,,; кинематическая вязкость:,

v_в = 10^-6 , v_возд = .

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
М, кг/час	1000	2000	3000	4000	6000	7500
, м	1000	1500	2000	2500	3000	3500
d. м	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35

Задача 5.

В системе подачи масла на трубопроводе диаметром dсмонтированы параллельно фильтр и перепускной клапан, открывающийся при перепаде давлений, который возникает из-за увеличения местного сопротивления фильтра. Одной из причин возрастания сопротивления фильтра является увеличение вязкости масла при снижении его температуры. Определить значение кинематической вязкости масла при котором произойдет открытие клапана, если расход масла плотностьюсоставляетQ л/с. Коэффициент местной потери фильтра

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, мПа	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,35
d. м	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040
Q, л/с	5	6	7	8	9	10
, кг/м3	800	820	840	860	880	900

Задача 6.

Насос подает воду в замкнутую систему охлаждения блока цилиндров ДВС, включающую также термостат и теплообменник-охладитель, соединенные трубопроводом диаметром d. Определить величину напора, создаваемого насосом, чтобы обеспечить расход охлаждающей водыQл/с. Коэффициенты местных потерь блока цилиндров -, термостата -теплообменника-охладителя -Потери напора по длине принять равнымиН_дл= 0,25

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
Q, л/с	3	3,5	4	4,5	5	5,5
d. м	0,040	0,045	0,050	0,055	0,060	0,065
	10	9	8	8	7	7
	6	5,5	5	4,5	4,5	4
	8	7,5	7	6	5,5	5

Задача 7.

Определить время полного опорожнения затопленного отсека размерами через донное отверстие диаметромd.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	24	22	20	18	16	12
b, м	16	14	12	10	8	6
h. м	8	7	6,5	6	5,5	5
d. м	0,20	0,18	0,16	0,14	0,12	0,10

Задача 8.

Определить время полного опорожнения отсека размерами через данное отверстие диаметромd, если в отсеке поддерживается избыточное давлениер_изб.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	12	16	18	20	22	24
b, м	6	8	10	12	14	16
h. м	5	5,5	6	6,5	7	8
d. м	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20
ризб, кПа	80	75	70	65	60	50

Задача 9.

В днище центрального отсека трехотсечного понтона образовалась пробоина диаметром d, которую можно считать малым отверстием. Определить интенсивность поступления воды в начальный момент при осадкеТ, а также время затопления отсека с учетом увеличения осадки (без крена и дифферента). Площади сечений по ватерлинии понтона и отсека при этом не изменяются и остаются равнымиS₁иS₂ соответственно.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d. м	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20
Т, м	8	7,5	7	6,5	6	5
S1, м2	1200	1100	990	900	810	750
S2, м2	400	370	330	300	270	250

Задача 10.

Какое количество воды вытекает через насадок Вентури внутренним диаметром dза время, при постоянном уровне водыНнад осью насадка? Какое количество воды при тех же условиях вытечет через коноидальный насадок?

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d. м	0,30	0,35	0,40	0,45	0,50	0,55
Н, м	6	5,6	5,2	4,8	4,4	4
час	0,5	1	1,5	2	2,5	3

Задача 11.

Процесс амортизации возникшего усилия (например, при посадке самолета) осуществляется в гидропневмоамортизаторах благодаря проталкиванию жидкости плотностью через круглое отверстие диаметромd_o, а также за счет сжатия воздуха, давление которогор_онад рабочей жидкостью. Диаметр поршня, к штоку которого прикладывается усилиеF, равенd_п. Определить начальную скорость движения поршня относительно цилиндра в процессе амортизации.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, кг/м3	830	840	850	860	870	880
F, кH	200	180	160	140	120	100
po, МПа	0,80	0,75	0,70	0,65	0,60	0,50
dо. м	0,005	0,006	0,007	0,008	0,009	0,010
dп. м	0,090	0,095	0,100	0,105	0,110	0,115

Задача 12.

При перекачивании жидкости из одного отсека в другой часто используют сифонные трубопроводы. Определить расход жидкости через сифон Q, м³/с, если разность уровней жидкости в отсекахН, длина вертикальных ветвей сифона, длина горизонтальной ветви, диаметр трубыd. При расчете принять значения коэффициентов: гидравлического трения=0,03, местных сопротивлений на входе в трубу, поворотов, выхода из трубы в отсек=1.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d. м	0,10	0,12	0,14	0,16	0,18	0,20
	6	7	8	9	10	11
	8	8,5	9	9,5	10	12
Н, м	3,5	4	4,5	5	5,5	6

Задача 13.

Подобрать диаметр сифонного трубопровода, который при перекачке из одного отсека в другой обеспечит расход Qпри перепаде уровней жидкости в отсеках. Длины участков одинаковыПринять значения коэффициентов: гидравлического тренияместного сопротивления на входе и поворотов, на выходе из трубы

При решении задачи следует задаться рядом значений диаметра трубопровода и определить соответствующие напоры Н при заданномQ. Затем построить график зависимости Н = f(d), по которому и находим при заданном значении ΔНискомую величинуd.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
м	12	11	10	9	8	7
Н, м	6	5,5	5	4,5	4	3,5
Q, л/с	5	10	15	20	25	30

Задача 14.

Найти избыточное давление, которое необходимо создать в емкости, чтобы скорость истечения воды из брандспойта, присоединенного к шлангу длиной , установилась на уровне. Диаметры шланга и выходного сечения брандспойта соответственноd₁иd₂. Принять значения коэффициентов: гидравлического трения, местного сопротивления на входе в шланг из емкости, клапанабрандспойта(этот коэффициент отнесен к скорости).

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	60	55	50	45	40	35
d1, м	0,100	0,105	0,110	0,115	0,120	0,125
d2, м	0,010	0,011	0,012	0,013	0,014	0,015
, м	30	29	28	27	26	25

Задача 15.

Определить производительность насоса, всасывающего воду из линии осушения междудонных отсеков включающей в себя ряд местных сопротивлений (всасывающий клапан с сеткой , вентиль запорный, поворот) смонтированных на трубопроводеdдлиной(коэффициент гидравлического трения). Вакуумметр показываетр_вак, насос расположен на высотеНнад уровнем жидкости.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d, м	0,20	0,18	0,16	0,14	0,12	0,10
, м	80	75	70	65	60	50
Рвак, кПа	70	68	66	64	62	60
Н, м	3	2,8	2,6	2,4	2,2	2

Задача 16.

Подача масла для смазки коренных подшипников ДВС осуществляется насосом производительностью Qл/с, по трубе диаметромd₁и длиной₁через фильтр и распределительный канал, от которого к подшипникам отходят три одинаковые трубы диаметромd₂и длиной, а далее масло подается в середину длины подшипникаи расходится в две стороны по концентрическому зазору. Потерю напора на фильтре принять эквивалентной потере по длине в трубопроводеd₁длинойd₁. Остальными местными потерями и потерями в распределительном канале пренебречь. При расчетеReв зазоре подшипника диаметром d_о = 0,1м характерный линейный размер принятьd=2. Определить давление создаваемое насосом для преодоления возникающих потерь

по длине.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
d1, м	0,007	0,008	0,009	0,010	0,011	0,012
1, м	1,5	1,4	1,3	1,2	1,1	1,0
d2, м	0,003	0,003	0,004	0,004	0,005	0,005
,м	0,50	0,45	0,40	0,35	0,30	0,25
, м	0,00015	0,00016	0,00017	0,00018	0,00019	0,00020
м	0,070	0,068	0,066	0,064	0,062	0,060
Q, л/с	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,1

Задача 17.

Тупиковая гидравлическая сеть, составленная из новых стальных труб характеризуется следующими длинами: ; свободные напоры в концевых сечениях:Н₄,Н₅,Н₆,Н₇; расходы в концевых сечениях:Q₄,Q₅.Q₆,Q₇. Определить сортаментные значения диаметров труб участков основной магистрали и ответвлений, а также величину давления, создаваемого насосом.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	400	450	400	350	300	250
, м	400	350	350	300	300	250
м	300	280	260	240	220	200
м	500	450	400	350	350	300
м	500	550	500	450	400	350
м	700	750	700	650	600	550
Н4, м	26	25	24	23	22	21
Н5, м	22	21	20	19	18	17
Н6, м	20	19	18	17	16	15
Н7, м	30	29	29	28	27	26
Q4, л/с	7	6,5	6	5,5	5	4,5
Q5, л/с	8	7,5	7	6,5	6	5,5
Q6, л/с	10	9	8	7,5	7	6
Q7, л/с	15	14	13	12	11	10

Задача 18.

Разветвленная гидравлическая сеть составленная из новых чугунных труб характеризуется следующими параметрами: длины участков: ; свободные напоры в концевых сеченияхН₄,Н₆,Н₇,Н₈; расходы в концевых сечениях:Q₄,Q₆,Q₇,Q₈. Определить диаметры труб участков основной магистрали и ответвлений, а также величину напора, создаваемого насосом.

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	100	120	140	160	180	200
, м	200	220	240	260	280	300
м	300	320	340	360	380	400
м	200	220	240	260	280	300
м	300	320	340	360	380	400
м	400	380	360	340	320	300
м	250	260	270	280	290	300
Н4, м	25	24	23	22	21	20
Н6, м	19	18	17	16	15	14
Н7, м	20	19	18	17	16	15
Н8, м	16	15	14	13	12	11
Q4, л/с	8	7,5	8	7	6,5	6
Q6, л/с	5	4,5	5	4	3,5	3
Q7, л/с	6	5,5	5	4,5	4	3,5
Q8, л/с	4	3,5	3	3	2,5	2

Задача 19.

Определить мощность электродвигателя насосного агрегата, если суммарные потери напора на преодоление сопротивлений (местных и по длине) в сети составляют , воду необходимо поднять на высотуh, диаметр магистрального трубопроводаd, вода в количествеQ, л/с подается в котел, манометр которого показывает давлениер_изб. Значения коэффициентов полезного действия установить в пределах: насосаэлектродвигателя; передачи

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
, м	7	8	9	10	11	12
h, м	20	18	16	14	12	10
d, м	0,050	0,055	0,060	0,065	0,070	0,075
Q, л/с	0,002	0,004	0,006	0,008	0,010	0,012
ризб, кПа	80	90	100	110	120	140

Задача 20.

Рассчитать мощность насосного агрегата, если производительность насоса Q, суммарные сопротивления сети, насос забирает воду с отметкиh₁относительно оси насоса и подает ее на отметкуh₂. Диаметр магистрального трубопроводаd. Крыльчатка насоса насажена непосредственно на вал двигателя. КПД насоса, КПД электродвигателя

Варианты Обозначения	1	2	3	4	5	6
Q, л/с	5	6	7	8	9	10
, м	28	26	24	22	20	18
h1, м	-5,5	-5	-4,5	-4	-3,5	-3
h2, м	+5,5	+6	+6,5	+6,5	+7	+7,5
d, м	0,060	0,070	0,075	0,080	0,090	0,100