МУ по ГИДРАВЛИКЕ

Графическая зависимость включает характеристики: напорную –

= 2900 об./мин для диаметра рабочего колеса Д1 = 128 мм и обточенного

Д2 = 115 мм.

Рис. 8.2. Характеристики насоса

На напорных характеристиках показан рабочий интервал насоса по

подаче и напору (поле насоса Q – H), получаемый путем изменения частоты вращения или обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру. В пределах рабочего интервала КПД насоса имеет максимальное значение или меньше его не более чем на 10 %.

41

Порядок выполнения лабораторной работы и обработка опытных данных

1.При закрытой задвижке 8 залить водой всасывающий трубопровод 3 и насос 1, а затем включить насос.

2.При режиме работы насоса, когда Q = 0, снять показания дифференциального манометра 6, вакуумметра 9, манометра 10, весов 13 и тахометра 12.

3.Создать одиннадцать различных режимов работы насоса с помощью задвижки 8, обеспечивая различную подачу от 0 до 1, с шагом 0,1.

При каждом режиме снимать показания приборов, перечисленных в п. 2. Результаты замеров записать в табл. 8.1.

4. Вычислить параметры, необходимые для построения напорной и энергетической характеристик.

Подачу насоса Q, л/с, рассчитывают по формуле

где С – постоянная диафрагмы, равная 0,7; h – перепад давлений по дифманометру, мм рт. ст.

Напор насоса H, м, рассчитывают по формуле

где Рм – показания манометра, кПа; Рв – показания вакуумметра, кПа; ρ – плотность воды, равная 1 т/м3; g = 9,81 м/с2.

Мощность на валу насоса Nн рассчитывают по формуле

где М – крутящий момент на валу насоса, Н·м; ω – угловая скорость вала насоса, рад/с; F – показания весов, Н; Fо = 0, показания весов при отклю-

42

ченном насосе, Н (для перевода в ньютоны показания весов в кг необходимо умножить на 9,81 м/с2); L – длина рычага, L = 0,716 м; nос – частота вращения вала насоса, об./мин.

Полезную мощность и КПД насоса η вычислить по формулам (8.4) и

(8.5).

Результаты вычислений записать в табл. 8.2.

5. По данным табл. 8.2 построить графические зависимости H = f(Q),

Nн = f(Q); Nп = f(Q); η = f(Q).

Лабораторная работа № 9

КАВИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Цель работы:

1.Убедиться на практике в существовании явления кавитации в центробежном насосе и понять причины ее возникновения.

2.Освоить методику кавитационных испытаний центробежного насоса.

3.Получить в результате испытаний кавитационную характеристику

насоса.

Основные теоретические сведения

Кавитацией называется нарушение сплошности потока жидкости, обусловленное появлением в ней пузырьков или полостей, наполненных паром и газом.

Внешним проявлением кавитации является наличие шума, вибрации, падение напора, подачи, мощности и КПД. Очевидно, что работа насоса в кавитационном режиме недопустима.

Возникновение и характер кавитационных явлений определяются ка-

витационным запасом h – превышением удельной энергии жидкости при входе в насос над удельной энергией её насыщенных паров:

43

где р, V – абсолютное давление и скорость на входе в насос; рнп – давление насыщенных паров жидкости на входе в насос, зависящее от рода жидкости и её температуры (табл. 9.1).

Таблица 9.1

Зависимость давления насыщенных паров от температуры

Начальная стадия кавитации определяется критическим кавитаци-

онным запасом hкр – кавитационным запасом, при котором в насосе наблюдается падение напора на 2 % на частной кавитационной характери-

стике (Н = f( Н)) или на 1 м при напоре насоса более 50 м.

Величину критического кавитационного запаса hкр можно определить при кавитационных испытаниях насоса по частной кавитационной характеристике или по формуле С. С. Руднева:

где n – частота вращения, об./мин; Q – подача насоса, м3/с; С – кавитационный коэффициент быстроходности, величина которого зависит от конструктивных особенностей насоса и равна: 600–800 – для тихоходных насосов; 800–1000 – для нормальных насосов; 1000–1200 – для быстроходных насосов.

Работа насоса без изменения основных технических показателей,

т. е. без кавитации, определяется допустимым кавитационным запасом

hдоп, вычисляемым по формуле:

где А – коэффициент кавитационного запаса, A = f( hкр), А = 1,05–1,3. Графическая зависимость допустимого кавитационного запаса от по-

дачи в рабочем интервале hдоп = f(Q) называется кавитационной характеристикой насоса (рис. 9.1). Её получают при кавитационных испытаниях насоса по частным кавитационным характеристикам.

Частная кавитационная характеристика – это зависимость напора насоса от кавитационного запаса при постоянной частоте вращения, пода-

че и температуре жидкости, H = f( h) (рис. 9.2).

44

Допустимый вакуум:

Употребляется также понятие вакуумметрической высоты всасывания Нвс, которая связана с вакуумом зависимостью

где hвс – потери напора во всасывающем трубопроводе.

Максимальная (критическая) высота всасывания, т. е. высота, при которой начинается кавитация, вычисляется по формуле:

Допустимая высота всасывания Hвс, т. е. высота, при которой обес-

печивается бескавитационная работа насоса:

Установка с замкнутой схемой циркуляции жидкости (рис. 9.3) включает в себя испытуемый центробежный насос 1, бак 3, всасывающий 2 и нагнетательный 5 трубопроводы, вакуумный насос 4, контрольноизмерительную аппаратуру (манометр 8 и вакуумметр 7, диафрагму с подключенным к ней дифференциальным манометром 6 и тахометр 9).

Дифманометр

Рис. 9.3. Схема установки для кавитационных испытаний насоса

46

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных для получения частных кавитационных характеристик

Частные кавитационные характеристики H = f( h) следует получить для минимальной, номинальной и максимальной подач насоса. С этой целью необходимо:

1.Включить насос 1, обеспечить заданную подачу задвижкой на трубопроводе 5.

2.Уменьшать ступенчато давление на входе в насос включением вакуумного насоса 4, начиная с давления, заведомо исключающего кавита-

цию, и заканчивая при резком падении напора, обеспечивая при этом Qi = = const и снимая на каждой ступени показания манометра 8, вакуумметра 7, дифманометра 6 и тахометра 9.

Результаты измерений записать в табл. 9.2.

4. Вычислить параметры, необходимые для построения частной кавитационной характеристики:

4.1. Напор насоса Н, м:

где pм, pв – показания манометра и вакуумметра, расположенных соответственно на напорном и всасывающем патрубках насоса, Па.

4.2. Подачу насоса Q, л/с:

где С – постоянная диафрагмы, равная 0,4; h – перепад давлений по дифманометру, мм рт. ст.;

4.3. Скорость V, м/с:

где d – диаметр трубопровода, d = 0,5 дм.

4.4. Кавитационный запас hдоп по формуле (9.4).

Если в опытах частота вращения nоп отличается от номинальной nн более чем на 0,5 %, кавитационный запас hдоп необходимо привести к nн по формуле (9.5). Если же nоп отличается от nн менее чем на 0,5 %, принять

h = hдоп.

5. Результаты вычислений записать в табл. 9.2 и построить по ним частные кавитационные характеристики (см. рис. 9.2).

47

Таблица 9.2

Результаты вычислений

Порядок выполнения работы и обработка опытных данных для получения кавитационной характеристики

Для получения кавитационной характеристики hдоп = f(Q) необхо-

димо:

1. По каждой частной кавитационной характеристике Hi = f( h) определить допустимый кавитационный запас hдоп = А hкр, предварительно определив критический кавитационный запас hкр по падению напора на

2. Результаты расчетов свести в табл. 9.4 и построить по данным этой таблицы кавитационную характеристику hдоп = f(Q) (см. рис. 9.1).

48

Лабораторная работа № 10

ИСПЫТАНИЕ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧИ

Цель работы:

1.Изучить принцип действия, устройство и работу гидромуфты.

2.Освоить методику испытания гидромуфты.

3.Получить внешнюю и приведенную характеристики.

Основные теоретические сведения

Гидродинамической передачей называется гидравлическая передача, состоящая из лопастных колес с общей рабочей полостью, в которой крутящий момент передается за счет изменения момента количества движения рабочей жидкости, а перенос энергии от ведущего звена к ведомому осуществляется потоком жидкости.

По характеру изменения передаваемого момента гидродинамические передачи разделяются на гидродинамические муфты (гидромуфты) и гидродинамические трансформаторы (гидротрансформаторы).

Вгидромуфтах крутящий момент передается без изменения его величины, а в гидротрансформаторах передаваемый момент можно изменять по величине, а иногда и по знаку.

Гидротрансформатор состоит из двух лопастных колес (рис. 10.1): насосного 2, соединенного с входным валом 1, и турбинного 4, соединенного с выходным валом 6. Между насосным и турбинным колесами имеется осевой зазор, равный 3–6 мм. Лопастное колесо реактора 3 жестко соединяется с корпусом 5 и воспринимает момент, возникающий на реакторе.

Вгидромуфте (рис. 10.2) реактор отсутствует, поэтому трансформация момента не происходит и крутящий момент на валах обоих колес одинаков.

4

Рис. 10.1. Схема гидротрансформатора и его лопастные колеса

49