- •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
14.6. Регулирование подачи насосов
Работа центробежного насоса является экономичной при таком числе оборотов, при котором достигаются требуемые подача и высота подъема жидкости.
При правильном подборе насоса этому условию соответствует только одна точка, называемая рабочей, - точка пересечения характеристики насоса и характеристики трубопровода. Однако расход воды, потребляемой сетью, изменяется во времени; в соответствии с этим должна перемещаться и рабочая точка, для чего необходимо изменять характеристику трубопровода или насоса.
Искусственное изменение характеристики трубопровода или насоса для обеспечения заданных величин подачи и напора насоса называется регулированием насосной установки.
Изменение характеристики трубопровода достигается дросселированием задвижкой, изменением характеристики насоса путем изменения числа оборотов рабочего колеса насоса или изменением диаметра рабочего колеса.
14.6.1. Регулирование подачи и напора дросселированием на нагнетании
С помощью открытия или прикрытия задвижки на нагнетательной линии можно изменить подачу насоса от QA до QA1 (рис. 14.5).
Рис. 14.5. Характеристика насоса и сети
при регулировании подачи насоса напорной задвижкой:
1 - характеристика насоса ;
2 - характеристика трубопровода при полностью открытой задвижке на нагнетании ;
3 - характеристика трубопровода при приоткрытой задвижке на нагнетании ;
4 - характеристика насоса ;
A - рабочая точка при полностью открытой задвижке;
А1 - рабочая точка при приоткрытой задвижке на нагнетании.
Рассмотрим сущность этого метода. При полностью открытой задвижке насос создает напор НА и производит подачу жидкости QA в нагнетательный трубопровод.
Для уменьшения подачи до QA1 необходимо прикрыть задвижку на нагнетании, что повысит сопротивление в нагнетательном трубопроводе, характеристика трубопровода будет круче и соответственно напор насоса составит НА1. К сожалению, КПД насоса упадет.
Метод регулирования с помощью задвижки на нагнетательной линии прост, но не экономичен (снижается КПД), ибо часть энергии, потребляемой насосом, тратится на преодоление сопротивлений в задвижке.
14.6.2. Регулирование подачи дросселированием на всасывании
Регулирование подачи насоса можно теоретически осуществлять дросселированием на всасывании. Уменьшая подачу, увеличивают в этом случае сопротивление всасывающего трубопровода, что повышает вакуум в насосе, способствует выделению паров из жидкости и увеличивает возможность появления кавитации в насосе. В этом случае нарушается плавность потока и создается неравномерное распределение скоростей на входе в рабочее колесо, что увеличивает потери напора. Таким образом, метод регулирования подачи насоса путем дросселирования всасывающей линии практически не рекомендуется применять.
14.6.3. Регулирование подачи впуском воздуха
Регулирование подачи насоса впуском воздуха во всасывающий патрубок возможно, когда геометрическая высота всасывания значительно меньше допустимой. В этом случае впуск воздуха может не ухудшить работу насоса и не вызвать кавитации.
При впуске воздуха характеристика насоса как бы смещается вниз, КПД снижается тем больше, чем больше впускается воздуха. Этот способ более экономичен, чем регулирование дросселированием на всасывании, но он не распространен в производственной практике.
14.6.4. Регулирование подачи перепуском жидкости
Подачу насоса можно регулировать перепуском жидкости из нагнетательного трубопровода во всасывающий, но при этом снижается КПД системы.
Перепуск жидкости во всасывающий трубопровод улучшает кавитационные качества насоса, но при этом требуется устройство циркуляционного трубопровода, установка дополнительной арматуры, что усложняет трубопроводную обвязку насоса.
14.6.5. Регулирование подачи обточкой
рабочего колеса
Возможна регулировка подачи изменением диаметра рабочего колеса, установленного в насосе.
В этом случае нужно иметь два комплекта колес, соответствующих максимальной и минимальной подачам.
Этот метод можно осуществлять обточкой рабочего колеса по внешнему диаметру.
14.6.6. Регулирование подачи и напора изменением
частоты вращения рабочего колеса
Изменяя частоту вращения, можно изменить подачу и напор насоса, что более выгодно экономически по сравнению с другими методами регулирования.
Регулирование подачи в широком диапазоне приводит к незначительному изменению КПД насоса.
Осуществляется этот метод с помощью гидромуфт, электромагнитных муфт, многоскоростных электродвигателей, двигателей внутреннего сгорания и т.д.
Частоту вращения рабочего колеса выбирают такой, чтобы характеристика насоса прошла через рабочую точку при заданном расходе.
Устройства для регулирования частоты вращения электродвигателей, применяемых в качестве привода центробежных насосов, особенно большой мощности, пока еще конструктивно сложны и дорогостоящи. Этот метод чаще всего используется путем применения двух- и четырехскоростных двигателей, т.е. регулирования ступенчатого.
На насосных станциях с несколькими агрегатами частоту вращения регулируют обычно у одного-двух насосов.
Регулирование подачи частотой вращения чаще всего применяют в пожарных автонасосах, изменяя частоту вращения двигателя внутреннего сгорания автомобиля.