Вихідні дані для виконання задачі №2

Продовження таблиці 1.2

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ РОЗРАХУНКІВ ЗАДАЧІ №2

1.2.1. Визначення продуктивності відцентрового пожежного насоса. Продуктивність насоса найчастіше визначають шляхом виміру об’ємної витрати рідини за одиницю часу. Проте, враховуючи конструктивні параметри насосів, його продуктивність визначається:

(1.2.1)

де D_к – діаметр робочого колеса, м

b_к – ширина каналу робочого колеса на виході, м

- коефіцієнт обмеження потоку на виході з колеса (2.3)

– радіальна швидкість рідини на виході з насоса, м/с (2.2)

– об‘ємний ККД насосу

Радіальна швидкість рідини на виході з насоса визначається:

(1.2.2)

де w – відносна швидкість потоку рідини, м/с

β _л – вихідний кут лопатей робочого колеса

Коефіцієнт обмеження потоку на виході з колеса визначається:

(1.2.3)

де D_к – діаметр робочого колеса, мм

β _л – вихідний кут лопатей робочого колеса

δ – товщина лопаті робочого колеса, мм

z – кількість лопатей робочого колеса

1.2.2. Визначення абсолютної швидкості потоку рідини на вході С₁ та виході С₂ з насоса:

- на вході (всмоктувальний патрубок)

	(1.2.4)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_вс – діаметр всмоктувального патрубка, м

- на виході (напірний патрубок)

(1.2.5)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_нп – діаметр напірного патрубка, м

1.2.3. Визначення осьового навантаження на підшипники вала робочого колеса за умови відсутності розвантажувальних отворів.

(1.2.6)

де D_у - середній діаметр ущільнень робочого колеса, м

D_м - діаметр маточини робочого колеса, м

Р₂ – абсолютний тиск на виході з насоса з урахуванням атмосферного тиску, Н/м²

Р₁ – абсолютний тиск на вході в насос з урахуванням атмосферного тиску, Н/м²

Визначення абсолютних тисків на вході Р₁ та на виході Р₂ з насоса з урахуванням атмосферного тиску:

(1.2.7)

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, МПа

(1.2.8)

де р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, МПа

1.2.4. Визначення напору, що розвиває в заданих умовах насос за показами мановакууметрів низького та високого тисків.

Напором називають різницю повних питомих енергій потоку рідини між виходом з насоса і входом в нього, виражену в метрах водяного стовпа. Напір створюваний насосом визначається висотою стовпа рідини ∆ z, що перекачується між мановакууметрами низького та високого тиску, сумою показань цих приладів і різницею значень швидкості рідини на вході і виході з насосу. Величина ∆ z, в залежності від умов монтажу насосної установки може приймати різні значення.

	(1.2.9)
при dвс = dнп

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, Н/м²

р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, Н/м²

∆ z – вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків, м

ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

С₂ – абсолютна швидкість потоку рідини на виході з насосу, м/с

1.2.5. Визначення ефективної потужності пожежного насоса.

Потужність насоса – це робота, яка виконується ним за одиницю часу. Потужність, яку затрачають на корисну роботу, пов’язану з перекачуванням рідини, називають корисною (ефективною). Потужність визначається в такий спосіб: насос перекачує за одиницю часу масу рідини ρ gQ і підіймає її на висоту Н. Отже ρ gQН представляє собою секундну роботу або потужність.

	(1.2.10)

де ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

Q – продуктивність насоса, м³/с

Н – висота підйому рідини (напір на насосі), м.в.ст.

1.2.6. Визначення сумарного, гідравлічного та механічного ККДнасосу при номінальних режимах роботи двигуна.

Добуток гідравлічних, об’ємних та механічних ККД і визначають загальний коефіцієнт корисної дії відцентрового насоса при номінальних режимах роботи.

(1.2.11)

де η _о, η _г, η _м – ККД об’ємний, гідравлічний та механічний

Гідравлічні втрати обумовлені наявністю гідравлічних опорів у насосі. Результатом гідравлічних втрат є зменшення напору, тоді гідравлічний ККД вираховують за формулою:

(1.2.12)

де Н – дійсний напір насосу, м.в.ст.

Н + Н_г - теоретичний напір насосу, м.в.ст.

Н_г - втрати напору на подолання гідравлічних опорів, м.в.ст.

Механічні втрати в насосі виникають у результаті тертя валу об сальники, тертя в підшипниках, і характеризують якість виготовлення і конструктивну досконалість насосів. Механічний ККД визначають за формулою:

(1.2.13)

де N_к – ефективна потужність насосу (робочого колеса), кВт

N_к + N_м - потужність на валу насосу, кВт

N_м - втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу, кВт

1.2.7. Визначення потужності, яка використовується насосом (споживану потужність).

Затрачена насосом потужність або потужність, що підводиться до вала насоса, більша від корисної потужності та визначається за формулою:

(1.2.14)

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

1.2.8. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

та

(1.2.15)

де S _вс та S _н – коефіцієнти опору ліній всмоктування та нагнітання (Додаток 1.А)

Q - кількість рідини, що входить та виходить із насосу, м³/с

n_р – кількість рукавів

1.2.9. Визначення вакууметричної та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

Вакууметрична висота всмоктування характеризує ступінь розрідження, що виникає при вході в насос, а геометрична висота всмоктування – відстань між віссю насоса та дзеркалом вододжерела.

Всмоктування рідини відцентровими пожежними насосами відбувається за рахунок різниці атмосферного тиску на вільній поверхні рідини в джерелі р_а/ρ g та абсолютного тиску при вході в робоче колесо р_вс/ρ g. Ця різниця тисків дорівнює величині вакууму або вакуумметричній висоті всмоктування Н_в.

Для контролю за кавітаційними умовами роботи насоса, за допомогою вакуумметра, визначають величину вакууму на вході в насос – вакуумметричну висоту всмоктування.

(1.2.16)

де р_б – барометричний тиск, м.в.ст. (додаток 1.Б)

ρ – густина рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

p_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, м.в.ст.

Геометрична висота всмоктування менша за вакууметричну на величину швидкісного напору і втрат напору у всмоктувальному трубопроводі. Тому для збільшення геометричної висоти всмоктування необхідно зменшити втрати напору у всмоктувальному трубопроводі і швидкість рідини на вході в насос.

Геометричну висоту всмоктування визначають за формулою:

(1.2.17)

де Н_в – вакууметрична висота всмоктування, м.в.ст.

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

g – прискорення вільного падіння, м²/с

h_вс – втрати напору у всмоктувальній лінії

1.2.10. Вплив частоти обертання робочого колеса на параметри роботи насоса.

Продуктивність пожежного відцентрового насосу змінюється пропорційно частоті обертання робочого колеса:

(1.2.18)

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

Q_{2, 3, 4, 5, 6} – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

Напір, що розвивається насосом, змінюється пропорційно квадрату частоти обертання робочого колеса:

(1.2.19)

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

Н_{2, 3, 4, 5, 6} – напір насоса при кількості обертів валу насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

Потужність, яка споживається насосом, змінюється пропорційно кубу частоти обертання робочого колеса:

(1.2.20)

де N₁ - потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, Вт

N_{2, 3, 4, 5, 6} – потужність насоса при кількості обертів валу насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}, Вт

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.2.11. Визначення продуктивності Q_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

(1.2.21)

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.2.12. Визначаємо напір на насосі Н_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

(1.2.22)

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.2.13. Визначаємо споживану потужність Nсп_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

(1.2.23)

де N₁ – споживана потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, кВт.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ ЗАДАЧІ №1

1.3.1. Визначення абсолютних швидкостей потоку рідини на вході в насос і на виході з насоса:

- на вході

- на виході

де Q – продуктивність насоса, м3/с dвс – діаметр всмоктувального патрубка, м dнп – діаметр напірного патрубка, м

1.3.2. Визначення напору, що розвиває в заданих умовах насос за показами мановакууметрів низького та високого тисків.

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, Н/м²

р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, Н/м²

∆ z – вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків, м

ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

С₂ – абсолютна швидкість потоку рідини на виході з насосу, м/с

1.3.3. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

де S _вс та S _н – коефіцієнти опору ліній всмоктування та нагнітання (Додаток А)

Q – кількість рідини, що входить та виходить із насосу, м³/с

n_р – кількість рукавів

1.3.4. Визначення ефективної потужності пожежного насоса.

де ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

Q – продуктивність насоса, м³/с

Н – висота підйому рідини (напір на насосі), м.в.ст.

1.3.5. Визначення повного ККД насосу при номінальних режимах роботи двигуна.

де η _о, η _г, η _м – ККД об’ємний, гідравлічний та механічний

Об’ємний ККД визначають за формулою:

де Q – кількість рідини, що виходить із насосу, л

Q + Q_{о –} кількість рідини, що входить у насос, л

Q_о – об’ємні втрати (витікання) рідини в насосі, л

Гідравлічний ККД вираховують за формулою:

де Н – дійсний напір насосу, м.в.ст.

Н + Н_г – теоретичний напір насосу, м.в.ст.

Н_г – втрати напору на подолання гідравлічних опорів, м.в.ст.

Механічний ККД визначають за формулою:

де N_к – ефективна потужність насосу, кВт

N_к + N_м – потужність на валу насосу, кВт

N_м – втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу, кВт

1.3.6. Визначення потужності, яка використовується насосом (споживана потужність).

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

1.3.7. Визначення вакууметричної та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

Вакууметричну висоту всмоктування визначають за формулою:

де р_б – барометричний тиск, м.в.ст. (додаток Б)

ρ – густина рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

p_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, м.в.ст.

Геометричну висоту всмоктування визначають за формулою:

де Н_в – вакууметрична висота всмоктування, м.в.ст.

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

g – прискорення вільного падіння, м²/с

h_вс – втрати напору у всмоктувальній лінії

1.3.8. Визначення продуктивності Q_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

Визначення продуктивності насоса Q₂ при кількості обертів валу насоса 1610 об/хв.

Визначення продуктивності насоса Q3 при кількості обертів валу насоса 1680 об/хв.   Визначення продуктивності насоса Q4 при кількості обертів валу насоса 1750 об/хв.     Визначення продуктивності насоса Q5 при кількості обертів валу насоса 1790 об/хв.     Визначення продуктивності насоса Q6 при кількості обертів валу насоса 1840 об/хв.

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

Рис.1.1. Графічна залежність продуктивності насосу від зміни режимів роботи двигуна

1.3.9. Визначення напору на насосі Н_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

Визначення напору на насосі Н₂ при кількості обертів валу насоса 1610 об/хв..

Визначення напору на насосі Н3 при кількості обертів валу насоса 1680 об/хв.

Визначення напору на насосі Н4 при кількості обертів валу насоса 1750 об/хв.     Визначення напору на насосі Н5 при кількості обертів валу насоса 1790 об/хв.     Визначення напору на насосі Н6 при кількості обертів валу насоса 1840 об/хв.

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

Рис.1.2. Графічна залежність напору на насосі від зміни режимів роботи двигуна

1.3.10. Визначення споживаної потужності Nсп_{2, 3, 4, 5, 6} при різних режимах роботи насоса n_{2, 3, 4, 5, 6}.

Визначення споживаної потужності Nсп₂ при кількості обертів валу насоса 1610 об/хв.

Визначення споживаної потужності Nсп3 при кількості обертів валу насоса 1680 об/хв.     Визначення споживаної потужності Nсп4 при кількості обертів валу насоса 1750 об/хв.     Визначення споживаної потужності Nсп5 при кількості обертів валу насоса 1790 об/хв.     Визначення споживаної потужності Nсп6 при кількості обертів валу насоса 1840 об/хв.

де N₁ – споживана потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, кВт.

N₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв.

n_{2, 3, 4, 5, 6} – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

Рис.1.3. Графічна залежність споживаної потужності насосу від зміни режимів роботи двигуна

ПРИКЛАД ВИКОНАННЯ РОЗРАХУНКІВ ЗАДАЧІ №2

1.4.1. Визначення продуктивності відцентрового пожежного насоса

де D_к – діаметр робочого колеса, м

b_к – ширина каналу робочого колеса на виході, м

- коефіцієнт обмеження потоку на виході з колеса (2.3)

– радіальна швидкість рідини на виході з насоса, м/с (2.2)

– об‘ємний ККД насосу

Радіальна швидкість рідини на виході з насоса визначається:

де w – відносна швидкість потоку рідини, м/с

β _л – вихідний кут лопатей робочого колеса

Коефіцієнт обмеження потоку на виході з колеса визначається

де D_к – діаметр робочого колеса, мм

β _л – вихідний кут лопатей робочого колеса

δ – товщина лопаті робочого колеса, мм

z – кількість лопатей робочого колеса

1.4.2. Визначення абсолютної швидкості потоку рідини на вході та виході з насоса:

- на вході

- на виході

де Q – продуктивність насоса, м3/с dвс – діаметр всмоктувального патрубка, м dнп – діаметр напірного патрубка, м

1.4.3. Визначення осьового навантаження F_a на підшипники вала робочого колеса за умови відсутності розвантажувальних отворів:

де D_м - діаметр маточини робочого колеса, м

D_у - середній діаметр ущільнень робочого колеса, м

Р₂ – абсолютний тиск на виході з насоса з урахуванням атмосферного тиску, Н/м²

Р₁ – абсолютний тиск на вході в насос з урахуванням атмосферного тиску, Н/м²

Визначення абсолютних тисків на вході Р₁ та на виході Р₂ з насоса з урахуванням атмосферного тиску:

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, МПа

де р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, МПа

1.4.4. Визначення напору, що розвиває в заданих умовах насос за показами мановакууметрів низького та високого тисків.

при dвс = dнп

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, Н/м²

р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, Н/м²

∆ z – вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків, м

ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

С₂ – абсолютна швидкість потоку рідини на виході з насосу, м/с

1.4.5. Визначення ефективної потужності пожежного насоса.

де ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

Q – продуктивність насоса, м³/с

Н – висота підйому рідини, м

1.4.6. Визначення сумарного η, гідравлічного та механічного ККД η _г, η _мнасосу при номінальних режимах роботи двигуна.

Сумарний ККД визначається:

де η _о, η _г, η _м – ККД об’ємний, гідравлічний та механічний

Гідравлічний ККД визначають:

де Н – дійсний напір насосу, м.в.ст.

Н + Н_г - теоретичний напір насосу, м.в.ст.

Н_г - втрати напору на подолання гідравлічних опорів, м.в.ст.

Механічний ККД визначають:

де N_к – ефективна потужність насосу (робочого колеса), кВт

N_к + N_м - потужність на валу насосу, кВт

N_м - втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу, кВт

1.4.7. Визначення потужності, яка використовується насосом (споживану потужність).

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

1.4.8. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

де S _вс та S _н – коефіцієнти опору ліній всмоктування та нагнітання (Додаток А)

Q - кількість рідини, що входить та виходить із насосу, м³/с

n_р – кількість рукавів

1.4.9. Визначення вакууметричної та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒