Вихідні дані для виконання задачі №1

Продовження таблиці 1.1

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ РОЗРАХУНКІВ ЗАДАЧІ №1

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

- на вході (всмоктувальний патрубок)

	(1.1.1)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_вс – діаметр всмоктувального патрубка, м

- на виході (напірний патрубок)

(1.1.2)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_нп – діаметр напірного патрубка, м

1.1.2. 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.

	(1.1.3)
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

1.1.3. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

та

(1.1.4)

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

1.1.4. 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 ρgQ і підіймає її на висоту Н. Отже ρgQН представляє собою секундну роботу або потужність.

	(1.1.5)

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.

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

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

(1.1.6)

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

Об'ємні втрати враховують протікання рідини через щільникові (або лабіринтні) ущільнення в насосі між робочим колесом і корпусом. Об'ємний ККД визначають за формулою:

(1.1.7)

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

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

(1.1.8)

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:

(1.1.9)

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

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

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

(1.1.10)

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

1.1.7. Визначення вакууметричої та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

Вакууметрична висота всмоктування характеризує ступінь розрідження, що виникає при вході в насос, а геометрична – 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/ρg та абсолютного тиску при вході в робоче колесо р_вс/ρg. 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.

(1.1.11)

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:

(1.1.12)

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

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

Продуктивність пожежного відцентрового насосу змінюється пропорційно частоті обертання робочого колеса:

(1.1.13)

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:

(1.1.14)

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:

(1.1.15)

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 при n₁, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.1.9. Визначення продуктивності Q_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.16)

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

1.1.10. Визначення напору на насосі Н_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.17)

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

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

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.1.11. Визначення споживаної потужності Nсп_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.18)

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.

ТИП ЗАДАЧІ №2

Визначити продуктивність відцентрового пожежного насоса Q ₁, осьове навантаження F_a на підшипники вала насоса за умови відсутності розвантажувальних отворів, ефективну та споживану потужності Nк₁ Nсп₁, повний напір на насосі Н₁, гідравлічний, механічний η _г, η _м та загальний ККД η, втрати напору у всмоктувальній та напірній лініях h_вс h_н, вакууметричну Н_в та геометричну Н_вс висоту всмоктування, якщо при заборі та подачі води із відкритого вододжерела в цілях пожежогасіння по n_р.в. всмоктувальним та n_р.н. напірнимнепрогумованим рукавам діметром d_р, отримано певні покази мановакууметра низького тиску р_н, та мановакууметра високого тиску р_в, при кількості обертів валу насоса n₁, об’ємний ККД насосу становить η₀. Пожежний автомобіль встановлений на висоті h_{н.р.м .} над рівнем моря. Умовою задається вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків ∆z, діаметри всмоктувального d_вс та напірного d_нп патрубків, діаметр робочого колеса насосу D_к, діаметр маточини робочого колеса D_м, середній діаметр ущільнень робочого колеса D_у, ширина каналу робочого колеса на виході b_к, відносна швидкість потоку рідини w, товщина лопаті робочого колеса δ, кількість лопатей робочого колеса z, вихідний кут лопатей робочого колеса β_л, втрати напору на подолання гідравлічних опорів в насосі Н_г та втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу N_м.

Через певні проміжки часу кількість обертів валу насоса було змінено у декількох режимах до величин n₂, n₃, n₄, n₅, n₆. Визначити продуктивність Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆ споживану потужність Nсп₂, Nсп₃, Nсп₄, Nсп₅, Nсп₆ та напір Н₂ Н₃, Н₄, Н₅, Н₆ на насосі після зміни режимів роботи двигуна та відобразити залежність продуктивності, напору та потужності від кількості обертів валу насосу.

Таблиця 1.2