Центробежный насос марки 4К-18. Характеристики центробежного насоса марки 4К-18. Коэффициент кинетической вязкости воды

Задача №1.

Центробежный насос марки 4К-18, характеристики которого при частоте вращения  n = 2900 об/мин  приведены  на рисунке 1, подает воду температурой     Т = 20^°С в резервуар, расположенный на высоте Н_r = 14 м,  по трубопроводу, имеющему длину l = 95 м, диаметр d = 100 мм = 0,1 м, эквивалентную шероховатость  _э = 0,07 мм (0,07·10^{-3 м).}              

Требуется:

1.  Начертить слева от графика у шкалы H=f(Q) схему насосно-силовой установки. На ней кружком показать насос, линиями — всасывающий и напорный трубопроводы, уровни воды в приемном и напорном резервуарах.

2.  Вычислить значение потребных напоров Н при подачах, равных 5, 10, 20 л/с, и нанести на график характеристик насоса Н=f(Q) характеристику трубопровода.

3.  Определить рабочую точку насоса А₁ и соответствующие ей значения: подачи насоса Q_A напора H_A, мощности N_A, КПД  и вакуумметрической допустимой высоты всасывания  для насосного колеса диаметром 148 мм (характеристики, соответствующие этому диаметру, на чертеже показаны сплошными линиями).

4.  Определить, как изменятся подача, напор, мощность и КПД насоса, если геометрическая высота расположения напорного резервуара увеличится по сравнению с  заданной высотой Н_г  на H_r = 3м.

Рисунок 1 – Характеристики центробежного насоса марки 4К-18

Решение:

1 Вычислим значение потребных напоров Н при подачах Q = 5, 10 и 20 л/с для этого воспользуемся формулой  , где Н_r – геометрическая высота подъем а жидкости, независящая от расхода и равная разности отметок уровней жидкости в напорном и приемном резервуарах;

h – потери напора;

λ – коэффициент Дарси (гидравлического трения);

l – длинна трубопровода;

d – диаметр трубопровода;

υ – скорость движения жидкости.

Скорость движения определим по формуле:

Определим число Рейнольдса:

, где ν – коэффициент кинетической вязкости воды при Т = 20⁰ С ( м²/с);

R_e - 63366>>2300 – значит режим течения турбулентный для определения коэффициента λ_т используем универсальную формулу

  

Тогда напор при расходе Q = 5 л/с будет равен

Вычисляем напор при расходе Q = 10 и 20 л/с таким же образом и заносим в таблицу.

Q, м3/с	Скорость движения, м/с	Критерий Рейнольдса	Режим течения	λт	Напор, м
5·10-3	0,64	63366	турбулентный	0,0223	16,66
10·10-3	1,27	125743	турбулентный	0,0206	13,69
20·10-3	2,55	252475	турбулентный	0,0194	18,43

На носим вычисленные значения на график и соединяем линей.

2 Точка пересечения характеристики насоса с характеристикой  трубопровода определяет рабочую точку А₁ по которой определяем:

подачу насоса Q_A1 = 22,3 л/с, напор Н_А1 = 22,7 м, мощность N_A1 =6,1 кВт, допустимая вакуумметрическая высота всасывания ,

КПД η_А1 = 80 %.

Рисунок 2 – Характеристики центробежного насоса марки 4К-п8

3 Определим изменение подачи, напора, мощности и кпд насоса при увеличении геометрической высоты Н_r на ΔН_r = 3 м.

Для этого на графике насоса 4к – п8 наносим новые точки над ранее определенными для характеристики трубопровода, отстоящие над каждой точкой на величину ΔН_r =3. таким образом получаем новую рабочую точку А₂ с показателями: Q_A2 = 19,5 л/с, Н_А2 = 24,1 м, N_A2 = 5,9 кВт,η = 80 %.

Ответ: Q_A1= 22,3 л/с, Н_А1 = 22,7 м, N_A1 = 6,1 кВт,η = 80 %, .

Q_A2 = 24 л/с, Н_А2 = 22 м, N_A2 = 6 кВт,η = 80 %, .

Задача №2.

На рисунке 2 приведена схема гидравлического привода. Гидропривод состоит из бака для рабочей жидкости 1, насоса 2, обратного клапана 3, распределителя 4, силовых гидроцилиндров 5, гидролиний 6, предохранительного клапана 7, фильтра 8.

Исходные данные:

1.  Усилие G = 80 кН, приходящееся на штоки двух силовых цилиндров.

2.  Скорость движения  поршня v = 0,3 м/с.

3.  Длина гидролиний l= 15 м. На трубопроводе имеются: обратный клапан, распределитель, два параллельно расположенных силовых гидроцилиндра, фильтр, семь поворотов под углом  90°, три прямоугольных тройника.

4.  Рабочая жидкость — трансформаторное масло АМГ-10, р = 890 кг/м³,

v = 0,3 · 10^-4 м²/с.

5.  Общий КПД насоса  = 0,85; объемный КПД силового гидроцилиндра

 = 0,95

Требуется определить:

1.  Внутренний диаметр гидроцилиндра (диаметр поршня) d_n,  диаметр штока  d_ш.

2.  Диаметр трубопроводов d_т.

3.  Подачу, напор и мощность насоса.

Диаметр штока d_ш и скорость движения масла v в трубопроводе определяются в зависимости от давления в гидросистеме.

Рисунок 3 – Схема по условию задачи

Решение:

Усилие, прикладываемое к штоку одного поршня определяем по формуле:

 =  = 40 кН.

Давление в силовом цилиндре гидродвигателя выбираем из табл. 4.1 [3,с.44] согласно условию G = 30-50 кН – Р ≤ 12 МН/м², принимаем Р = 12 МПа.

Вычисляем площадь цилиндра. На каждый поршень действует усилие от давления Р, т.е.  = , тогда площадь цилиндра S_ц = , а также              S_ц = , тогда = . Отсюда

d_ц =  =  = 0,046 м.

По стандарту принимаем внутренние диаметры цилиндров