Обработка экспериментальных данных

Рассчитать мощность, потребляемую электродвигателем насоса

N = N_A + N_B + N_C ,

где N_A, N_B, N_C – мощность, потребляемая обмотками электродвигателя, подключёнными к фазам A, B и C трёхфазной сети.

Вычислить подачу насоса

,

где W − объём мерного бака, м³; t − время его наполнения, с.

Найти значения скоростей потока во входном и выходном патрубках насоса

,

где d₁=25 мм, d₂=15 мм – диаметры входного и выходного патрубков насоса, соответственно.

Определить по формуле напор насоса

,

где (z₁ – z₂) = 0,07 м  − разность уровней расположения выходного и входного патрубков насоса.

Вычислить полезную мощность насоса

.

Рассчитать кпд насоса

.

Построить по полученным результатам характеристики насоса.

.

Контрольные вопросы

1. Что является целью энергетических испытаний насоса?

2. Что называют характеристикой насоса?

3. Какую величину называют напором насоса? В каких единицах его измеряют?

4. Что называют подачей насоса?

5. Как определить полезную мощность насоса?

6. В чём разница между полезной мощностью и мощностью, потребляемой насосом?

7. Как определить кпд насоса?

8. Как пересчитать характеристики насоса, полученные при данной частоте вращения рабочего колеса на другую частоту вращения?

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник для машиностроительных вузов / Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов и др.; под ред. Т.М. Башта. – М.: Машиностроение, 1982. – 423 с.

Остренко, С.А. Гидравлические и пневматические системы автотранспортных средств: учеб. пособие для вузов / С.А. Остренко, В.В. Пермяков. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2005. – 284 с.

Шейпак, А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: учеб. пособие для вузов в 2 ч. Ч.1. Основы механики жидкости и газа / А.А. Шейпак.– М.: МГИУ, 2005. – 192 с.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Автомодельное течение – течение жидкости, которое остаётся механически подобным самому себе при изменении одного или нескольких параметров, определяющих это течение.

Вязкость – свойство жидкостей оказывать сопротивление сдвигу (скольжению) одного слоя относительно другого.

Геометрическая высота z (геометрический напор) – удельная потенциальная энергия положения частицы жидкости.

Гидравлические машины – машины, которые сообщают протекающей через них жидкости механическую энергию, либо получают от жидкости часть энергии и передают её рабочему органу для полезного использования.

Гидравлические потери в насосе – потери, обусловленные трением и вихреобразованием при течении жидкости в проточной части насоса.

Гидравлический кпд насоса – отношение действительного напора к теоретическому.

Гидравлический радиус – отношение площади живого сечения потока к смоченному периметру.

Гидравлический уклон – изменение удельной энергии на единице длины элементарной струйки.

Давление абсолютное – давление, отсчитываемое от абсолютного вакуума.

Давление вакуумметрическое (разряжение) – разность между абсолютным давлением, значение которого ниже атмосферного, и атмосферным давлением.

Давление гидростатическое – давление в неподвижной жидкости.

Давление избыточное (манометрическое) – превышение абсолютного давления над атмосферным (барометрическим) давлением (разность между ними).

Допустимая высота всасывания – максимальная высота расположения всасывающего патрубка насоса относительно свободной поверхности жидкости в расходном резервуаре, превышение которой при монтаже приведёт к кавитации.

Допустимый вакуум – допустимое разряжение во всасывающем патрубке насоса, создаваемое рабочими органами машины, за счёт которого жидкость поступает в насос.

Живое сечение канала – сечение, в каждой точке которого векторы скорости частиц жидкости направлены перпендикулярно к нему.

Жидкость – любое вещество, обладающее свойством текучести.

Идеальная жидкость – воображаемая жидкость, лишённая вязкости и теплопроводности. В ней отсутствует внутреннее трение, она непрерывна и не имеет структуры.

Кавитация – образование в движущейся жидкости полостей (каверн), заполненных паром или газом.

Кавитация в насосе – комплекс механических и электрохимических явлений возникающих в потоке в результате снижения давления ниже давления насыщения жидкости при данной температуре.

Коэффициент быстроходности – безразмерный комплекс, связывающий частоту вращения, подачу и напор лопастных насосов , позволяющий сравнивать их между собой.

Коэффициент кинетической энергии a – учитывает неравномерность распределения скоростей по живому сечению потока. Коэффициент a выражает отношение интегральной, т.е. действительной кинетической энергии весового секундного расхода потока к его средней кинетической энергии, вычисленной по средней скорости в данном сечении.

Коэффициент полезного действия – отношение полезной мощности насоса к потребляемой.

Коэффициент потерь на трение – коэффициент пропорциональности в законе сопротивления, описываемом формулой Дарси-Вейсбаха. Зависит от режима течения, значений критерия Рейнольдса и относительной шероховатости.

Коэффициент расхода – отношение действительного расхода жидкости, протекающей через отверстие, к теоретическому расходу.

Коэффициент сжатия струи – отношение площади струи в узкой её части к площади отверстия.

Коэффициент скорости – отношение скоростей истечения реальной и идеальной жидкостей.

Кривая подобных режимов – геометрическое место точек на характеристике центробежного насоса, режимы работы в которых подобны исходному.

Критерий подобия – безразмерный комплекс, составленный из величин, существенных для данного процесса.

Критерий Рейнольдса  − характеризует соотношение сил инерции и внутреннего трения (вязкости) при вынужденном движении среды.

Ламинарное течение – строго упорядоченное, слоистое (без перемешивания) течение жидкости.

Ламинарный подслой – пристенный слой жидкости в турбулентном потоке, движение в котором происходит ламинарно.

Линии тока – линии в области течения, касательные к вектору скорости в каждой точке потока.

Местные сопротивления – элементы трубопроводов, в которых наблюдаются изменения скорости по величине и/или по направлению, что приводит к местным потерям энергии.

Механические потери – потери, вызванные трением нерабочих поверхностей рабочих колёс о жидкость, находящуюся в корпусе насоса, а также механическим трением в подшипниках и уплотнениях.

Механический кпд – отношение внутренней мощности насоса (не учитывающей гидравлические и объёмные потери в нём) к мощности, подведённой к валу насоса.

Мощность насоса – энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу времени.

Напор – энергия, сообщаемая единице веса жидкости, проходящей через насос.

Насос – гидравлическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии двигателя в энергию потока жидкости.

Несжимаемая жидкость – жидкость, плотность которой не меняется.

Ньютоновские жидкости – жидкости, у которых между тензором напряжений, зависящим от вязкости, и тензором скоростей деформаций имеется линейная связь.

Объёмные (щелевые) потери – потери, обусловленные наличием зазоров в насосе, через которые жидкость получает возможность перетекать из области с большим давлением в область с меньшим давлением.

Объёмный кпд насоса – отношение действительной подачи насоса к теоретической.

Относительная шероховатость поверхности трубы – отношение средней высоты неровностей поверхности к диаметру трубы.

Плотность – масса жидкости, заключенная в единице объёма.

Поверхностное натяжение – мера некомпенсированности межмолекулярных сил в поверхностном (межфазном) слое, или избытка свободной энергии в поверхностном слое по сравнению со свободной энергией в объёмах фаз.

Подача – количество жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени.

Подобие мощностей – отношение мощностей у подобных центробежных насосов пропорционально произведению отношения линейных размеров в пятой степени и кубу отношения частот вращения рабочих колёс .

Подобие напоров – отношение напоров у подобных центробежных насосов пропорционально произведению квадратов соотношений линейных размеров и частот вращения рабочих колёс .

Подобие подач – отношение подач подобных центробежных насосов пропорционально произведению соотношения линейных размеров в третьей степени на соотношение частот вращения рабочих колёс .

Поле насоса – область напорной характеристики, которая включает все точки для обточенных рабочих колёс лопастного насоса, удовлетворяющие требованиям максимальной экономичности.

Полный гидродинамический напор (сумма геометрического, пьезометрического и скоростного напоров) – полная удельная энергия жидкости в поперечном сечении элементарной струйки (согласно уравнению Бернулли, полный гидродинамический напор – величина постоянная).

Полный смоченный периметр трубы – длина линии контакта живого сечения потока со стенками канала, вдоль которых происходит движение жидкости.

Пьезометр – однотрубный жидкостный манометр.

Пьезометрическая высота  (пьезометрический напор, создаваемый давлением р жидкости плотностью r) – удельная потенциальная энергия давления.

Пьезометрический уклон – падение пьезометрической линии на единицу длины элементарной струйки.

Равномерно распределенная зернистая шероховатость – искусственная шероховатость, которая имеет один и тот же размер и форму бугорков.

Сжимаемость – свойство жидкости изменять свой объём под действием давления.

Скоростная высота  (скоростной напор) – удельная кинетическая энергия частицы жидкости.

Сплошность жидкости – понятие, которое предполагает непрерывность изменения параметров жидкости и их производных в пространстве и времени.

Статический напор – сумма геометрической высоты, на которую поднимается жидкость в процессе движения, и пьезометрической высоты в конце трубопровода.

Струйка – жидкость, находящаяся в трубке тока.

Текучесть – способность тел сильно изменять свою форму под действием сколь угодно малых сил.

Трубка тока – поверхность, образованная линиями тока, проходящими через элементарный замкнутый контур, проведённый в движущейся жидкости.

Турбулентное течение – течение, при котором отдельные частицы жидкости движутся по произвольным сложным траекториям, в результате чего струйки перемешиваются и жидкость течёт в виде беспорядочной массы.

Удельный вес – вес жидкости, заключённой в единице объёма (равен произведению плотности жидкости на ускорение свободного падения).

Условия пропорциональности – зависимости вида ; ; , показывающие изменение основных параметров центробежного насоса при изменении частоты вращения рабочего колеса.

Характеристики насоса – зависимости между основными рабочими параметрами, а именно: между напором и подачей, потребляемой мощностью и подачей, кпд и подачей, допустимым вакуумом и подачей.

Эквивалентная абсолютная шероховатость – реальная шероховатость поверхности трубы, которая оказывает такое же воздействие на поток, что и равномерная зернистая шероховатость в опытах И.И. Никурадзе.

Эквивалентный диаметр – условная величина для труб, форма поперечного сечения которых отличается от круга. Определяется отношением учетверённой площади живого сечения канала к полному смоченному периметру.

Приложения

Приложение 1

П.1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ