Описание лабораторного стенда №1 ЭМЖ–09–14ЛР–01

На рис. 1 приведена схема учебного стенда «основы гидравлики» (условные обозначения см. таблицу 1).

Таблица 1

При подаче струйки чернил в поток через трубопровод Т1 (рис. 1) производится демонстрация особенностей турбулентного и ламинарного режимов течения. Рабочая жидкость (вода) центробежным насосом НЗ (WСР 25–40С) по соединительным трубопроводам из бака Б1 нагнетается в накопительный бак Б2, из которого под постоянным напором поступает к исследуемым элементам (трубопроводам Т1, Т2, Т3, Т4, диафрагме Д1, и к испытываемой задвижке З3). К исследуемым элементам трубной арматуры (О1, ТР1, ТР2) жидкость из бака Б1 нагнетается насосом Н1.

Накопительный бак представляет собой емкость из оргстекла с вертикальной перегородкой, которая разделяет бак на две секции. Высота перегородки на 50 мм. меньше стенок корпуса. При работе стенда жидкость от насоса Н3 постоянно поступает в секцию бака, связанную с трубопроводами. Уровень жидкости в данной напорной секции определяется высотой перегородки.

При уровне жидкости меньше высоты перегородки измерения статических напоров по показаниям пьезометров №1–17 на соответствующих лабораторных работах производить нельзя Излишек подаваемой насосом Н3 жидкости переливается во вторую секцию и сливается в бак Б1 через гибкий трубопровод. По окончании работы из напорной секции бака Б2 жидкость может быть слита в основной бак открытием крана КР5. При нормальной работе стенда данный кран должен быть закрыт.

Для того, чтобы избежать перемешивания основной воды с подкрашенной в ходе выполнения лабораторной работы по изучению режимов течения жидкостью, предусмотрена возможность подачи жидкости в бак Б2 из внешнего источника (водопровода). Для этого следует подключить трубопровод внешней подачи к крану КР8, закрыть кран КР7 и открыть кран КР8. Подкрашенная жидкость из мерной емкости ЕМ1 должна сливаться в канализацию через открытый кран КР12, кран КР11 в этом случае следует закрыть.

Всасывающими трубопроводами центробежные насосы Н1, НЗ (WСР 25–40), через шаровые краны КР1, КР6 соединены с баком Б1. Подача жидкости к насосу Н2 может производиться либо из накопительного бака Б2 через открытый кран КР4 (при исследовании параллельного соединения насосов H1 и Н2), либо из бака Б1 насосом Н1 (при последовательном соединении). При работе стенда кран КР1 и КР6 всегда должны быть открыты.

Опытные трубопроводы выполнены из прозрачных гладких труб круглого сечения. Сужения и расширения между участками с разными условными проходами трубопровода Т3 (уравнение Бернулли) выполнены в виде конусов для обеспечения безотрывности течения и отсутствия вихрей.

Рис. 1. Схема учебного стенда «основы гидравлики» (ЭМЖ–09–14ЛР–01). L₁₂ =800 мм, L₃₄ ⁼800 мм, L₀₅ =1 15 мм; L₆₇ =170 мм; L₁ =210 мм; L_II=200 мм; L_III=190 мм.

Переход между участками трубопровода Т4 выполнен в виде внезапного расширения.

Для регулировки величины подачи жидкости, и порядка включения трубопроводов служат регулируемые задвижки 31, 32, 34, 35, 36, 37. Подача через трубопроводы Т1 и Т2 регулируется задвижками 31 и 32. Для включения в схему и регулировки величины расхода через диафрагму Д1 служит клиновая задвижка 35, для этих же целей в трубопроводе подвода жидкости к внезапному расширению и исследуемой задвижке используется задвижка 34. Задвижкой 36 регулируется подача через сложный трубопровод Т3.

Переключением шаровых кранов КР2, КРЗ, КР4 достигается параллельная или последовательная работа насосов Н1 и Н2. Задвижка 37 предназначена для создания подпора в напорном трубопроводе, при снятии характеристик насосов. При параллельном соединении насосов Н1 и Н2 всасывание последнего происходит из накопительного бака через открытый кран КР4 при закрытом КР5.

Расходы жидкости через элементы стенда измеряются объемным способом, при помощи мерных емкостей ЕМ1 и ЕМ2, время наполнения которых может определяться при помощи электронного секундомера по показаниям поплавковых датчиков. Также расход жидкости может быть определен при помощи визуального замера объема по шкале расположенной на мерной емкости и времени наполнения обычным, запускаемым вручную, секундомером.

В ручном режиме наиболее удобно осуществлять замеры следующим образом: закрывается кран, установленный на сливе емкости КР9 или КР10. После того, как набирается некоторое количество жидкости, включается секундомер. После набора дополнительного объема жидкости V секундомер останавливается. Для сброса текущего времени на шкале секундомера используется кнопка «СБРОС ПАРАМЕТРОВ».

Слив жидкости из мерных емкостей осуществляется открытием шаровых кранов КР9, КР10. Краны КР11 и КР12 предназначены для обеспечения двух возможных вариантов слива с ЕМ2. При закрытом КР12 и открытом КР11 слив производится в бак Б1, при закрытом КР11 и открытом КР12 – в канализацию.

Для замера перепадов статических напоров на участках трубопроводов в состав стенда включены пьезометры, размещенные на передней панели. Соответствие пьезометра точке отбора можно видеть на схеме (см. рис. 1). На той же схеме обозначены дифференциальные пьезометры, которые используются для определения перепада статических напоров на элементах трубопровода (тройники, отвод).

Статическое давление на выходе насосов Н1 и Н2 измеряется датчиками давления ДД1 и ДД2, результаты замеров с которых отображаются на цифровом табло. Избыточное давление жидкости отображается в кПа на дисплеях измерителей-индикаторов.

Перед измерением давления (снятием показаний с измерителей-индикаторов) следует дождаться окончания переходных процессов, возникающих при изменении перекрытий управляющих задвижек. Таким образом, замеры давления следует делать по достижении его постоянного значения.

Меры предосторожности при работе

К работе со стендом допускаются студенты после ознакомления с руководством по эксплуатации ЭМЖ–09–14ЛР–01 РЭ и данными указаниями по проведению лабораторных работ.

Одновременно допускается проведение лабораторных работ с группой не более 2–3 учащихся под наблюдением преподавателя.

Во время работы и транспортировки стенда запрещается прикладывать внешние нагрузки на трубопроводы, пьезометры, измерительные емкости и накопительный бак (в т.ч. опираться на них или класть посторонние предметы).

Запрещается также сборка разборка соединений, их подтяжка и переключение гибких трубок пьезометров при работающих насосах или наличии воды в накопительном баке, трубопроводах и мерных емкостях.

Перед включением насосов убедиться в том, что:

1. Задвижки 34 и 35 полностью закрыты (для насосов Н1 и/или Н2).

2. Полностью закрыты краны КР8, КР12 (при отсутствии внешнего подвода и слива жидкости).

3. Кран соответствующего всасывающего трубопровода не перекрыт. Таким образом, при работе краны КР1 и КР6 должны быть постоянно и полностью открыты. Кран КР4 допускается закрывать только при открытом КРЗ и работающем насосе Н1 (последовательное включение насосов).

4. Высота уровня воды в баке Б1 достаточна для нормальной работы (по показаниям указателя уровня, который расположен на торцевой стенке бака).

5. Трубопроводы и гибкие рукава не имеют внешних повреждений и смятий.

Контрольные вопросы

1. Расскажите общее устройство лабораторного стенда.

2. Укажите назначение напорного бака Б1.

3. Какую роль в гидравлической системе стенда выполняют колено 20, внезапное расширение 21 и вентиль 9?

4. Укажите назначение трубопровода 18.

5. Где на стенде установлен расходомер Вентури? Укажите его назначение.

6. Как измеряются в лабораторном стенде напоры и давления?

7. Какова методика измерения расхода объемным способом?

8. Укажите назначение мерного бака 1.

9. Укажите назначение блока пьезометров

10. Площадь дна мерного бака 14 S = 375 см2. За время t = 25 с уровень воды в баке поднялся на 5 см. Определите расход жидкости в гидравлической системе.

11. Центр сечения трубопровода расположен на высоте 30 см относительно нулевой линии отсчета. Уровень жидкости в пьезометре 90 см. Определите давление в трубопроводе.