2.1 Зміст завдання та варіанти вихідних даних

Схема установки показана на рис. 2.1, а числові дані по варіантах в табл.

2.1.

При проектуванні розв'язати наступні питання:

1. Підібрати труби, вентилі, відцентровий насос і електродвигун при умовах:

а) втрата напору на тертя в нагнітальному трубопроводі приблизно дорівнює h₂ (h₂ = Р_втрат/ρg).

б) втрата напору у всмоктувальному трубопроводі на довжині l₃ повинна забезпечувати тиск в перерізі 7 не нижче 0,6 бар (h₇ > - 6 м).

2. Побудувати робочу характеристику насоса і прилеглий до неї відрізок кривої навантаження.

Таблиця 2.1 – Числові значення параметрів по варіантах до завдання 1

Параметр					ВАРІАНТ
	1	2	3	4	5	6	7		8		9		10
h1, м	0,05	0,05	0,1	0,1	0,2	0,2	0,25		0,25		0,3		0,3
h2, м	1,2	1,4	1,7	2,1	2,5	2,8	3,2		3,6		4,0		4,4
l2, м	2,0	3,0	3,2	4,0	4,2	4,2	4,5		5,0		5,5		6,0
|h4|, м	1,3	1,5	1,8	2,0	2,3	2,5	2,8		3,0		3,2		3,5
|h6|, м	1,1	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2		2,4		2,6		2,8
|h7|, м	0,06	0,08	0,10	0,12	0,16	0,20	0,22		0,25		0,28		0,30
Q, л/с	3	4	6	8	10	12	14		16		18		20

14

Рисунок 2.1 – Схема водовідливної установки: 1 - Заправочний бак. 2 - Насос. 3 - Запорний клапан

4 - Незворотний клапан. 5 - Фільтр.

15

2.2 Алгоритм виконання завдання

1. За умовою завдання втрата напору на тертя в напірному трубопроводі приблизно дорівнює h₂, або:



L

V 2

 h

,

(2.1)

2g

2

де V – середня швидкість рідини в трубі.

Також

L



l

,

(2.2)

dнап

де d_нап – діаметр напірного трубопроводу;

12.  l₁  l₂ - довжина напірного трубопроводу;

• = 0,02…0,04 – коефіцієнт Дарсі.

Тоді,

L



l1  l2

.

(2.3)

dнап

Перетворивши (2.1) з урахуванням (2.2) і (2.3), отримаємо:

V 2

h

h d

нап

h d

нап

2

2

2

2g 





.

(2.4)



L

l

(l

 l

2

)

1

Середня швидкість рідини в трубі складає:

V 

Q

S ,

(2.5)

Q – подача води, м3/с;

S 

dнап

2

- прохідний переріз труби, м2.

(2.6)

4

V 2

Перетворена формула для

визначення

динамічного напору

2g з

урахуванням (2.5) і (2.6) матиме вигляд:

16

Q 2



2

V 2

1 

1



Q



16Q2















,

2

2

4

2g





2g





2g 

Sтр 



dнап



2g

dнап



4



якщо взяти g 2  9,81 3,14162

 100 , то, з урахуванням (2.7):

V 2

0,08Q2

2g 

d 4.

Прирівнюючи (2.4) і (2.9), отримаємо:

(2.7)

(2.8)

0,08Q2



h d

нап

d 4

2

.

(2.9)

(l

 l

2

)

1

З (2.9) отримаємо формулу для проектного розрахунку діаметра

напірного трубопровода:



2

l2 )



0,2

dнап 

0,08Q (l1



(2.10)



h2

 .





2. Після розрахунку потрібного діаметра труби за формулою (2.10), вибрати трубу за умовним проходом за ГОСТ 3262 [3, с. 398], виписати її умовне позначення.

2. Вибрати запірні клапани [3, с. 571] за умовним проходом вибраної труби, виписати їх умовне позначення.

3. Уточнити прохідний переріз напірної труби за формулою (2.6).

2. Уточнити швидкість рідини в трубопроводі за формулою (2.5).

2. Визначити число Рейнольдса і уточнити режим руху рідини [1, с. 15]

Re 	Vdнап
	,	(2.11)

де ν – кінематична в’язкість рідини, м²/с [2, с. 16].

7. Визначити навантаження на насос з боку напірного трубопроводу, виходячи з рівняння Бернуллі для в'язкої рідини:

17

Рвх  Рвих	 z2	 z1		V 2	LмV2		.
g				2g		2g

де, сума коефіцієнтів місцевих втрат для напірного трубопроводу:

 _м   _тр   _кол   _кл ,

де ζ' _тр – коефіцієнт втрат напору на трійнику [1, с. 26]; ζ' _кол – коефіцієнт втрат напору на коліні радіуса R;

ζ' _кл – коефіцієнт втрат напору на клапані. Тоді, потрібний напір насоса:

(2.12)

(2.13)

Ннап 	Рвх  Рвих	 l1	 1  L   м V 2	.	(2.14)
	g		2g

Або, з урахуванням (2.9) :

	Р	 Р		 1  L   м 	0,08Q2
Ннап 	вх	вих	 l1		4	(2.15)
		g			dвс

8. Визначити прохідні діаметри труб всмоктувального трубопроводу. Для всмоктувального трубопроводу рівняння Бернуллі матиме вигляд:

Р4  Р7



h  h

,





V 2

,

L

h4

 h7

g

47

L

вх

кл

2g ,

(2.16)

де  L  



– коефіцієнт втрат;

(2.17)

dвс

dвс

ζ_кл – коефіцієнт втрат напору на клапані 3 [1, с. 27]; Коефіцієнт ζ_вх для входу рідини у всмоктувальну трубу через

незворотний клапан є складним утворенням і повинен враховувати також створення самого динамічного напору, тому:

	 вх  1  в ,						(2.18)
де ζв – коефіцієнт втрат, який орієнтовно можна прийняти ζвх= 2…3.
За законом Паскаля	Р4  g		h4  h6		.	(2.19)

Р₇ = - 0,6 × 10⁵ Па – за умовою б) завдання.

З вищевикладеного, урахуванням виразу (2.8) отримаємо формулу для

18

практичного розрахунку діаметра всмоктувальної труби, м:

dвс 

0,08Q2  L,

вхкл

Р4  Р7

.

(2.20)

4



h  h

g

4

7

Але,  L, заздалегідь невідоме, бо невідомий dвс . Тому, спочатку взяти

 L,  0 і визначити попередньо dвс . Після цього, визначивши  L,

за формулою

(2.17), уточнити d_вс за формулою (2.20).

9. Після розрахунку потрібного діаметра труби за формулою (2.20), вибрати трубу за умовним проходом за ГОСТ 3262 [3, с. 398] і виписати її умовне позначення.

10. Вибрати запірний клапан 3 [3, с. 571] за умовним проходом вибраної труби, виписати його умовне позначення.

9. Визначити навантаження на насос збоку всмоктувального трубопроводу, м:

Н

вс



Р4  Р7



h  h

,

вх



кл

0,08Q2

,

(2.21)

g

47

L

dвс 4

12.

Визначити повне гідравлічне навантаження на насос, м:

Н Н  Ннап  Нвс 

h7

 h1 .

(2.22)

13.

Визначити потужність, яку насос повинен віддавати в мережу, Вт:

РН  gН H Q .

(2.23)

14.

Визначити потрібну потужність привідного електродвигуна насоса,

кВт:

Рпотр 

РН

,

(2.24)

дв



де η ≈ 0,65 – повний ККД відцентрового насоса

15. Вибрати насос за напором Н_Н та подачею Q за каталогом [2, с. 788], або за зводним графіком робочих полів насосів (рис. 2.2), виписати та розшифрувати його позначення та вказати характеристики у вигляді таблиці.

19

16. Вибрати привідний електродвигун за потрібною потужністю Р^потр_дв і частотою обертання насоса [3, с. 898], виписати та розшифрувати його позначення.

16. За рівняннями (2.15) і (2.22) за кількома точками побудувати характеристику трубопровода і насоса (по типу рис. 2.3). Вказати робочу точку та її параметри.

17. Сформулювати та записати основні правила експлуатації спроектованої установки, її пуску, зупинки, регулювання.

Рисунок 2.2 – Робочі поля консольних насосів

20

Рисунок 2.3 - Характеристики насоса і трубопровода

21

РОЗДІЛ 3 РОЗРАХУНОК ПЛУНЖЕРНОГО ПРИВОДУ ГІДРАВЛІЧНОЇ

СТЕРНОВОЇ МАШИНИ