Гидравлика, пневмо - и гидропривод (стр. 6 )

Для построения интегральной кривой произвольно выбираем масштаб r

(например, в одной клеточке 0,01 м) и urr (например, в одной клетке 0,01 м2/с). Затем из поля скорости определяются соответствующие значения

urr, по которым строят кривую. Подсчитывают количество клеток под левой и правой кривой и среднее значение клеточек под кривой. Значение интеграла вычисляют по выражению

,

где Мr - масштаб по радиусу;

-масштаб по произведению urr;

К - среднее количество клеточек под интегральной кривой.

5.4. Определяется расход жидкости

;

5.5. Определить соотношение между средней и максимальной скоростью. 6. Контрольные вопросы.

6.1. Что такое осредненная местная скорость?

6.2. В чем состоит различие между осредненной местной и средней скоростью?

6.3. Почему при закрытом вентиле на трубе уровни жидкости в измерительных трубках одинаковы?

6.4. Каково соотношение между средней и максимальной скоростями?

РАБОТА 11

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКТИВНОГО УСТРОЙСТВА НЕКОТОРЫХ

ТИПОВ НАСОСОВ

1. Цель работы. Ознакомление с конструкцией и принципом действия

наиболее часто применяемых лопастных и объемных насосов. Изучение основных правил эксплуатации лопастной насосной установки.

2. Общие сведения.

Все насосы по принципу действия и конструкции рабочих органов делятся на две основные группы: динамические и объемные.

Динамическими называются такие насосы, в которых жидкость перемещается под силовым воздействием в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса. К этой группе относятся лопастные, вихревые, струйные и другие насосы. В динамических насосах во время работы изменяются энергия давления и кинетическая энергия жидкости.

Объемными называются насосы, в которых жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры при попеременном сообщении этой камеры с входом и выходом насоса. В эту группу входят поршневые, плунжерные, шестеренные, винтовые, диафрагмовые, пластинчатые и другие насосы. В объемных насосах во время работы изменяется энергия давления жидкости.

3. Описание насосов, подлежащих изучению.

3.1. Из группы динамических насосов наиболее распространены центробежные насосы. Проточная часть всех лопастных насосов состоит из трех основных элементов (рис.14): подвода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. Подвод должен обеспечивать равномерное распределение скоростей на входе в колесо. В центробежных насосах консольного типа в качестве подвода используется конфузор 1, обладающий способностью выравнивать поле скоростей и малым гидравлическим сопротивлением. Он является лучшей формой подвода.

Назначением рабочего колеса является передача энергии жидкости. Передача энергии происходит путем динамического воздействия лопаток на поток, приводящего к изменению скоростей частиц жидкости при их протекании через рабочее колесо. Преодолевая силы инерции жидкости, рабочее колесо при своем вращении совершает работу. Для этого к колесу от двигателя подводится механическая энергия. Эта энергия передается жидкости, протекающей через рабочее колесо, увеличивая как кинетическую энергию потока, так и его потенциальную энергию давления.

Рис. 14.

Жидкость, вытекающая из рабочего колеса, собирается в отводе 3. Основной формой отвода является спиральный отвод. Спиральный отвод представляет канал, расположенный по окружности выхода из рабочего колеса, осевые сечения которого увеличиваются, начиная от языка 5, соответственно изменению расхода жидкости в сечениях отвода. Спиральный канал переходит в прямоосный диффузор 4. При прохождении жидкости по отводу и прямоосному диффузору ее скорость уменьшается и кинетическая энергия жидкости превращается в потенциальную энергию давления.

3.2. Пластинчатый насос однократного действия состоит из ротора 1 (рис.15), в пазах которого размещены пластины 2, перемещающиеся радиально и вращающиеся вместе с ротором, и статора 3.

Ось вращения ротора О смещена по отношению к оси симметрии статора О1 на величину эксцентриситета е. В статоре имеются окна 4 и 5, к которым присоединены всасывающий и напорный трубопроводы. Рабочий объем рассматриваемого насоса равен разности между объемом кольца толщиной 2е, шириной, равной ширине ротора b, и радиусом средней окружности кольца, равным радиусу статора R, и объемом, занимаемым пластинами, т. е.

Рис. 15.

Wp=(2pR-dz)2be,

где d - толщина пластины;

z - количество пластин.

3.3. Шестеренные насосы с внешним зацеплением чаще всего выполняются в виде пары одинаковых шестерен 1 и 2, находящихся в зацеплении и установленных в корпусе 3 с небольшими зазорами (рис. 16)

Рис. 16.

По обе стороны области зацепления в корпусе имеются полости 4 и 5, соединенные со всасывающей и напорной линиями. С торцевых сторон корпус замыкается боковыми дисками. Одна из шестерен является ведущей, а вторая - ведомой. При вращении шестерен во всасывающей полости зубья выходят из зацепления. Увеличение объема впадин между зубьями, которые являются рабочими камерами, обуславливает уменьшение давления во всасывающей полости и заполнение ее жидкостью. Перемещение рабочих камер приводит к замыканию их стенками камеры. Когда рабочие камеры переместятся в полость нагнетания, зубья шестерен входят в зацепление и вытесняют жидкость в напорную линию.

За один оборот шестерен рабочий объем насоса с двумя одинаковыми шестернями в предположении, что объем зубьев равен объему впадин, можно определить как сумму объемов впадин обеих шестерен, что соответствует объему кольца, имеющего наружный диаметр, равный диаметру окружности выступов шестерен толщиной, равной высоте зуба h, и шириной, равной ширине шестерни b. Объем этого кольца можно выразить как произведение длины начальной окружности на площадь сечения этого кольца, т. е.

W=pdhb,

где диаметр начальной окружности d=mz и h=2m (m - модуль зацепления). Тогда

Wp=2pm2zb,

где z - число зубьев шестерен.

Однако, поскольку у шестерен объем впадин между зубьями несколько больше объема самих зубьев, то уточненная формула для определения рабочего объема насоса имеет вид

Wр=7m2zb.

Получаемый таким образом рабочий объем насоса является в известной мере приближенным.

Более точно рабочий объем насоса Wp определяется экспериментально на

Рис.17.

специальном стенде (рис.17).

Для этого ведущую шестерню испытываемого насоса 2 вращают с частотой n =0,3¸ 0,6 об/с, с помощью мерной емкости 4 измеряют объем подаваемой жидкости W из питающего резервуара 1, а также общее количество оборотов шестерни n1.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Произвести частичную разборку центробежного насоса, выяснить
назначение отдельных элементов его, измерить радиусы входа и выхода жидкости R1 и R2 , ширину рабочего колеса b и угол b2 .

4.2. Изучить лабораторную насосную установку, пуск в ход и регулирование ее работы.

Перед пуском насоса необходимо проверить подготовленность рабочего места (нет ли лишних предметов, есть ли ограждения, заземления и т. д.). Для проверки правильности направления вращения включить насос на 20-25 с вхолостую, после чего остановить его. Подготовить насос к пуску: залить насос, закрыть задвижку на напорном трубопроводе, открыть задвижки на трубопроводе. Пустить насос и плавно открыть задвижку на нагнетательном трубопроводе. Во время работы насоса надо следить за плотностью сальника, температурой корпуса насоса и подшипников. Если сальник затянут нормально, он пропускает воду редкими каплями и температура его невысока. Останавливая центробежный насос, надо закрыть задвижку на напорном трубопроводе, выключить двигатель, закрыть краны у манометра и вакуумметра и на трубопроводах.

4.3.Произвести разборку объемных насосов, выяснить назначение отдельных элементов конструкции.

4.4. Измерить характерные размеры насосов, необходимые для вычисления рабочего объема. Собрать насосы с закреплением отдельных элементов.

5. Обработка экспериментальных данных.

5.1. Начертить эскиз рабочего колеса центробежного насоса с изображением в произвольном масштабе параллелограмма скоростей на выходе из рабочего колеса, приняв угол a2=8-150 из условия получения наивыгоднейшего к. п.д. насоса.

5.2. Окружную скорость на выходе из рабочего колеса вычислить по формуле

,

где n-частота вращения колеса в минуту (задается преподавателем).

5.3.Вычислить радиальную составляющую абсолютной скорости.

U2r=(0,1 ¸ 0,2)·U2

5.4.Вычислить теоретическое давление и подачу центробежного насоса.

рт=ρU2(U2-υ2r·ctgb2), ;

Qт=πD2·b2·υ2r·φ2, ,

где φ2 - коэффициент стеснения потока лопатками на выходе

(φ2= 0,9 – 0,95).

5.5.Сравнить расчетные данные с паспортными.