- •Гидравлика
- •Введение
- •1.2. XVII — начало XVIII века
- •1.3. Середина и конец XVIII века
- •1.4. Гидравлическая школа Франции
- •1.6. Зарождение и развитие гидравлики в России
- •2. Физические свойства жидкости
- •2.1. Предмет «Гидравлика». Основные понятия. Модели жидкой среды
- •2.2. Плотность
- •2.3. Удельный вес
- •2.4. Вязкость
- •2.5. Адсорбция и кавитация
- •Гидростатика
- •3. Гидростатическое давление
- •3.1 Силы, действующие в жидкости
- •3.2 Гидростатическое давление и его свойства
- •3.3. Дифференциальные уравнения равновесия жидкости (уравнения Эйлера)
- •4.2. Свободная поверхность покоящейся тяжелой жидкости (при абсолютном покое)
- •4.3. Свободная поверхность при равноускоренном прямолинейном движении жидкости в сосуде (при относительном покое)
- •4.4. Свободная поверхность жидкости, равномерно вращающейся (вместе с сосудом) относительно вертикальной оси
- •5. Основное уравнение гидростатики в простой форме
- •5.1. Закон Паскаля
- •5.2. Абсолютное и манометрическое давление
- •5.3. Пьезометрическая высота
- •5.4. Вакуумметрическая высота
- •6. Простейшие гидростатические машины
- •6.1. Гидравлический пресс
- •6.2. Мультипликатор
- •7. Приборы для измерения давления жидкости
- •7.1. Классификация приборов
- •1) По характеру измеряемой величины различают:
- •2) По принципу действия приборы различают:
- •7.2. Жидкостные приборы
- •7.2.1. Ртутный барометр
- •7.2.2. Пьезометр
- •7.2.4. Чашечный манометр
- •7.2.5. Вакуумметр
- •7.2.6. Дифференциальный манометр
- •7.2.7. Микроманометр
- •7.2.8. Преимущества и недостатки жидкостных приборов
- •7.3. Пружинные приборы
- •7.3.1. Манометр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.2. Вакуумметр с одновитковой трубчатой пружиной
- •7.3.3. Приборы с мембранной пружиной
- •7.3.4. Преимущества и недостатки пружинных приборов
- •7.4. Поршневые приборы. Грузопоршневой манометр
- •7.5. Электрические приборы
- •Гидродинамика
- •8. Основные понятия в гидродинамике
- •8.1. Задачи и методы гидродинамики
- •8.2. Виды движения жидкости
- •8.3 Понятие о струйчатом движении жидкости
- •8.4. Гидравлические элементы потока
- •8.5. Уравнение постоянства расхода (уравнение неразрывности)
- •9. Уравнение бернулли и его применение в гидравлических расчетах
- •9.1. Уравнение Бернулли
- •9.2. Потери напора
- •9.3. Применение уравнения Бернулли в технике
- •9.4. Расходомер Вентури
- •9.5. Измерительная шайба
- •9.6. Струйный насос (эжектор)
- •9.7. Трубка Пито
- •9.8. Потери напора при равномерном движении
- •10. Определение потерь напора
- •10.1. Режимы движения вязкой жидкости
- •10.2. Местные сопротивления и потери энергии в них
- •10.3. Внезапное расширение трубы
- •10.4. Постепенное расширение. Диффузоры
- •10.5. Внезапное сужение трубы
- •10.6. Постепенное сужение трубы
- •10.7. Поворот трубы
- •10.8. Другие местные сопротивления
- •10.9. Потери напора в гидравлических системах
- •11.2. Расчет простого трубопровода
- •11.3. Примеры расчета трубопроводов
- •Гидроприводы
- •12. Гидравлические машины
- •12.1. Классификация насосов
- •12.2. Основные рабочие параметры насосов
- •12.3. Центробежные насосы
- •12.4. Схема и принцип действия центробежного насоса
- •12.5. Допустимая высота всасывания. Явление кавитации
- •12.6. Шестеренчатые насосы
- •13. Гидроприводы и гидропередачи
- •13.1. Назначение, достоинства и недостатки гидропривода
- •13.2. Устройство и принцип действия гидропривода
- •13.3. Принцип расчета объемного гидропривода
- •13.4. Жидкости, применяемые в гидросистемах
- •14. Расчет насоса для водонапорной башни
- •14.1. Рабочая характеристика насоса
- •14.2. Изменение характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса
- •14.3. Изменение характеристики насоса при обточке рабочего колеса по внешнему диаметру
- •14.4. Рабочая точка насоса
- •14.5. Совместная работа нескольких насосов на сеть
- •14.5.1. Параллельная работа насосов на сеть
- •14.5.2. Последовательная работа насосов на сеть
- •14.6. Регулирование подачи насосов
- •14.6.1. Регулирование подачи и напора дросселированием на нагнетании
- •14.6.2. Регулирование подачи дросселированием на всасывании
- •14.6.3. Регулирование подачи впуском воздуха
- •14.7. Маркировка центробежных насосов
- •14.8. Подбор центробежных насосов по каталогу
- •14.9. Исходные данные для расчета
- •14.10. Определение требуемого напора насоса Нтр
- •14.10.1. Расчетная формула определения Нтр
- •14.10.2. Определение диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов насосной станции
- •14.10.3. Уточнение диаметра труб и скорости движения воды
- •14.10.4. Определение коэффициента гидравлического трения
- •14.10.5. Требуемый напор насоса Нтр
- •14.11. Выбор марки насоса по q и Нтр и построение рабочей характеристики насоса
- •14.12. Построение характеристики сети и нахождение рабочей точки совместной работы насоса и сети
- •14.13. Определение рабочих параметров насоса
- •Задача 3
- •Решение.
- •Задача 4
- •Решение.
- •Задача 5
- •Решение.
- •Задача 10
- •Решение.
- •Задача 11
- •Решение.
- •Задача 12
- •Решение.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
- •Гидравлика
14.2. Изменение характеристики насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса
При эксплуатации насоса величины частоты вращения n и наружного диаметра D2 рабочего колеса должны быть расчетными, поскольку это обеспечивает наиболее экономичное использование насоса.
В производственных условиях часто возникает необходимость пересчета паспортных характеристик центробежного насоса, установленных при частоте вращения рабочего колеса n, на другую, меньшую частоту n1. При этом пользуются следующими соотношениями (значения КПД насоса принимают одинаковыми для обеих частот):
, или ,
, или ,
, или ,
где Q, Н, N — подача, напор и мощность насоса при частоте вращения рабочего колеса n;
Q1, Н1, N1 - подача, напор и мощность насоса при меньшей частоте вращения рабочего колеса n1.
Полученные выражения, описывающие зависимости подачи, напора и мощности от частоты вращения рабочего колеса насоса, называют законом пропорциональности частот.
Установленный закон пропорциональности позволяет по одной опытной характеристике построить ряд характеристик насоса в широком диапазоне изменения частоты вращения рабочего колеса.
14.3. Изменение характеристики насоса при обточке рабочего колеса по внешнему диаметру
В производственных условиях часто возникает необходимость в уменьшении напора Н и подачи Q насоса, когда эти данные превосходят требуемые. Это можно осуществить обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру D, ибо изменение диаметра в ограниченных пределах изменяет Н и Q насоса (при этом КПД практически почти не изменяется).
Обточка рабочих колес применяется и для расширения области применения выпускаемых насосов.
При уменьшении диаметра D путем его обточки до диаметра D1 при постоянной частоте вращения, характеристики насоса можно определить по следующим формулам:
; ; ,
где Q1, Н1, N1, D1 - параметры насоса с обточенным рабочим колесом;
Q, Н, N, D - то же до обточки.
Оптимальный КПД для обточенного колеса можно найти по формуле Муда:
,
где - КПД насоса до обточки рабочего колеса.
Практически установлены следующие предельные значения обточки рабочего колеса по внешнему диаметру в зависимости от величины коэффициента быстроходности ns:
при 60 < ns < 120 на 20...15%;
при 120 < ns < 200 на 15...11%;
при 200 < ns < 300 на 11...7%.
14.4. Рабочая точка насоса
Выбор насоса должен производиться на основе тщательного анализа условий его работы.
Установить, в каком режиме будет работать насос, можно лишь в том случае, если известна характеристика системы, в которую этот насос подает жидкость.
Для обеспечения нормального режима работы насоса необходимо, чтобы насос по своей характеристике соответствовал характеристике трубопровода (сети).
Для этого на одном графике совмещают главную характеристику насоса, т.е. напорную характеристику и характеристику трубопровода .
Совмещенные характеристики насоса и трубопровода показаны на рис. 2. Они пересекаются в точке А, которая называется рабочей точкой насоса на заданный трубопровод. По этой точке определяют все данные, характеризующие режим работы насоса: подачу Qp, напор Нр, а также мощность и КПД насоса (на рис. 14.2 не показаны).
Рис. 14.2. Совмещенные характеристики насоса
и трубопровода
Для обеспечения оптимального режима работы центробежного насоса необходимо осуществлять выбор трубопровода с такой характеристикой, чтобы рабочая точка насоса на заданный трубопровод соответствовала значению максимального КПД.
Насос, работающий на данный трубопровод (при постоянной частоте вращения рабочего колеса), не сможет обеспечить большую подачу, чем Qр. Для увеличения подачи необходимо изменить характеристику трубопровода: уменьшить величину НГ или . Если это не представляется возможным, тогда следует выбрать насос с другой характеристикой или увеличить частоту вращения рабочего колеса. Однако устройства для регулирования частоты вращения вала электродвигателей, применяемых в качестве приводных для центробежных насосов (особенно большой мощности), пока еще конструктивно сложны и дороги. Поэтому этот способ регулирования подачи насоса применяют сравнительно редко.
Для уменьшения подачи насоса прикрывают задвижку на его напорном трубопроводе или перепускают часть жидкости из напорного трубопровода во всасывающий.
Способ дроссельного регулирования (задвижкой) увеличивает сопротивление в напорном трубопроводе, уменьшает КПД насосной установки, неэкономичен, его применяют в небольших насосных установках, где регулирование требуется в течение короткого времени.