шпорэ (Экз мжг), страница 11

Для схемы трубопровода, показанной на рис. 13.1, уравнениебаланса напоров в этом случае имеет видH  0, 0827подвLподв 2LL2Qподв  0, 0827э э5 Qэ2  0, 0827отв отвQотв.55d подвdэd отв7313.6. Трубопроводы с концевой раздачей. Задача о трех резервуарах.Трубопроводом с концевой раздачей называется трубопровод, в котором жидкость,поступающая к узлам из питателей, распределяется между несколькими ветвями, при этомв приемниках, к которым она направляется, имеются различные напоры жидкости.Особенностью рассматриваемой схемы соединений резервуаров в том, что взависимости от направлений потоков от узла, соединяющего резервуары, системарасчетных уравнений получается различной.

Верхний резервуар 1 всегда являетсяпитателем, и жидкость от него поступает из него к узлу. Нижний резервуар 3 всегдаявляется приемником, и жидкость поступает к нему от узла. Резервуар 2 может быть какприемником, так и питателем.Направление потока в трубе 2 определяется соотношением между напором У в узлеи напором Н2 в среднем резервуаре. Возможны три случая распределения расходов втрубах и в соответствии с этим три различные системы расчетных уравнений.13.6.1.Аналитический метод решения "задачи о трех резервуарах"1. Если напор У в узле меньше напора Н2 в резервуаре 2 (У < Н2), то жидкость изрезервуаров 1 и 2 перетекает в резервуар 3, и система уравнений для решения задачиимеет видH1  y  0, 08271L1 2Q1d15H 2  y  0, 08272L2 2Q2d 25y  H 3  0, 08273L3 2Q3d35(13.11)Q1  Q2  Q32.Если напор у > H2, то жидкость из резервуара 1 перетекает в резервуары 2 и 3 , ирасчетная схема принимает вид74H1  y  0, 08271L1 2Q1d15y  H 2  0, 08272L2 2Q2d 25y  H 3  0, 08273L3 2Q3d35(13.12)Q1  Q2  Q33.

Если у = Н2, расход Q2 = 0, Q1=Q2 =Q и жидкость перетекает из резервуара 1 врезервуар 3. Расчетная система уравнений имеет видH1  H 2  0, 08271L1 2Qd15H 2  H 3  0, 08273L3 2Qd15(13.13)Если система включает трубы, которые оканчиваются сходящимися насадками,открытыми в атмосферу, то при составлении уравнений баланса напоров для таких трубследует учитывать скоростные напоры на выходе из насадков.Системы расчетных уравнений выбирают в зависимости от постановки задачи.Направление потока в трубе 2 может быть наперед задано условиями задачи или же, еслионо заранее неизвестно, должно определяться в процессе самого решения.7514. ЛОПАСТНЫЕ НАСОСЫ.Насосами называются гидравлическими машины, передающие жидкостимеханическую энергию от приводных двигателей.Гидродвигателями называются гидравлические машины, получающие отжидкости энергию, переданную ей насосами, преобразующие и передающие ее рабочемуоргану.В объемных гидромашинах (поршневых, шестеренных, аксиально-поршневых)имеется замкнутый объем (рабочая камера).

Энергия от приводного двигателя передаетсяв насосе замкнутому объему жидкости, этот объем вытесняется в напорную линию.Давление в вытесняемом объеме создается нагрузкой.В лопастных машинах механическая энергия передается лопаткам рабочего колеса,лопатки динамически воздействуют на поток жидкости. Рабочее колесо лопастноймашины, снабженное лопастями, является его рабочим органом.15.1. Подача, напор и мощность насосаРабота насоса характеризуется его подачей, напором, потребляемой мощностью,полезной мощностью, КПД и частотой вращения.Подачей насоса называется количество жидкости, подаваемое насосом в единицувремени, или расход жидкости через напорный патрубок, обычно обозначается латинскойбуквой Q.Напором насоса называется разность энергий веса жидкости в сечении потока внапорном патрубке (после насоса) и во всасывающем патрубке (перед насосом),отнесенная к весу жидкости, т.е.

энергия единицы веса жидкости, обычно обозначаетсялатинской буквой Н. Напор насоса равен разности полного напора жидкости после насосаPн  Pвс V 2 н  V 2вси перед насосом Н  ( zн  zвс ) ,g2g(15.1)где индексами "н" и "вс" – обозначены напорная и всасывающая магистраль. Напорвыражается в единицах столба перемещаемой жидкости.Потребляемой мощностью насоса называется энергия, подводимая к насосу отдвигателя за единицу времени, обозначается Nд.Полезной мощностью насоса или мощностью, развиваемой насосом, называетсяэнергия, которую сообщает насос всему потоку жидкости в единицу времени,обозначается - Nп.Эта энергия или полезная мощность насоса равна Nп = QρgH=QP,где т.к P =ρgH.76Потребляемая мощность насоса Nд больше полезной мощности Nп на величинупотерь в насосе.

Эти потери мощности оцениваются КПД насоса. Nд = QρgH/ η15.2 Рабочий процесс лопастного насосаМомент сил сопротивления относительно оси противодействует вращениюрабочего колеса, поэтому лопатки профилируют, учитывая величину подачи, частотувращения, направление движения жидкости.Преодолевая момент, рабочее колесо совершает работу.

Основная часть,подведенная к колесу энергии, передается жидкости, и часть энергии теряется припреодолении сопротивлений.Если неподвижную систему координат связать с корпусом насоса, а подвижнуюсистему координат с рабочим колесом, то траектория абсолютного движения частиц будетскладываться из вращения (переносного движения) рабочего колеса и относительногодвижения в подвижной системе по лопаткам.Абсолютная скорость равна векторной сумме переносной скорости U - скоростивращения частицы с рабочим колесом и относительной скорости W движение по лопаткеотносительно подвижной системы координат, связанной с вращающимся колесом.На рис.

15.2 штрих-пунктирной линией изображена траектория частицы от входа идо выхода из насоса в относительном движении – АВ, траектории переносного движениясовпадают с окружностями на радиусах колеса, например на радиусах R1 и R2.Параллелограммы скоростей для входа в рабочее колесо и выхода из него: V i  W i  U iСумма относительной скорости W и переносной U даст абсолютную скорость V .Момент скорости частицы жидкости на выходе из рабочего колеса больше, чем навходе: V2Cosα2R2 > V1Cosα1R1Следовательно, при прохождении через колесо момент количества движенияувеличивается.

Возрастание момента количества движения вызвано моментом сил, скоторыми рабочее колесо действует на находящуюся в нем жидкость.77Для установившегося движения жидкости разность моментов количества движенияжидкости, выходящей из канала и входящей в него за единицу времени, равна моментувнешних сил, с которыми рабочее колесо действует на жидкость.Момент сил, с которыми рабочее колесо действует на жидкость, равен:М = Qρ(V2Cosα2R2 - V1Cosα1R1), где Q - расход жидкости через рабочее колесо.Умножим обе части этого уравнения на угловую скорость рабочего колеса ω.М ω= Qρ(V2Cosα2R2ω - V1Cosα1R1ω),Произведение Мω называется гидравлической мощностью, или работой которуюпроизводит рабочее колесо в единицу времени, воздействуя на находящуюся в немжидкость.Из уравнения Бернулли известно, что удельная энергия, передаваемая единице весажидкости, называется напором.

В уравнении Бернулли, источником энергии для движенияжидкости была разность напоров.При использовании насоса энергия или напор передается жидкости рабочимколесом насоса.Теоретическим напором рабочего колеса - НТ называется удельная энергия,передаваемая единице веса жидкости рабочим колесом насоса. N = Мω = HТ*QρgУчитывая, что u1=R1ω — переносная (окружная) скорость рабочего колеса на входеи u2 = R2 ω — скорость рабочего колеса на выходе и что проекции векторов абсолютныхскоростей на направление переносной скорости (перпендикулярной к радиусам R1 и R2)равны Vu2 = V2Cosα2 и Vu1 = V1Cosα1, где Vu2 и Vu1 , получим теоретический напор в видеHТ*Qρg = Qρ(V2Cosα2R2ω - V1Cosα1R1ω), откуда H T vu 2u2  vu1u1gPн  Pвс V 2 н  V 2 всФактический напор насоса H  ( zн  zвс ) меньшеg2gтеоретического напора поскольку в нем взяты реальные значения скоростей и давлений.78Лопастные насосы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми.

Водноступенчатых насосах жидкость проходит через рабочее колесо однократно. Напортаких насосов при заданной частоте вращения ограничен. Для повышения напораприменяют многоступенчатые насосы, у которых имеется несколько последовательносоединенных рабочих колес, закрепленных на одном валу. Напор насоса повышаетсяпропорционально числу колес.Лопастной насос может работать при разных режимах, т. е. при разных подачах ичастотах вращения.Прикрывая задвижку, установленную на напорном трубопроводе насоса,уменьшают подачу. При этом также изменяется напор, развиваемый насосом. Дляэксплуатации насоса необходимо знать, как изменяется напор, КПД и мощность,потребляемая насосом, при изменении его подачи, т. е. знать характеристику насоса, подкоторой понимается зависимость напора, мощности и КПД насоса от его подачи припостоянной частоте вращения.Режим работы насоса, при котором его КПД имеет максимальное значение,называется оптимальным..