Студопедия — Кейс-задача
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Кейс-задача






по дисциплине: «Насосы и вентиляторы»

(наименование дисциплины)

 

Задание (я):

1. Узлы А и В трубопровода соединены двумя одинаковыми трубами 1 и 2 длиной l = 20 м и диаметром d = 50 мм каждая. В трубу 1 включен центробежный насос, характеристика которого при n = 800 об/мин задана. Определить расходы в трубах 1 и 2 и напор насоса при суммарном расходе, подводимом к узлу А, Q = 12 л/c. Как изменяются эти величины при уменьшении расхода до Q = 3л/c? Найти частоту вращения насоса, при которой весь суммарный расход Q = 12л/c будет поступать в трубу 1 и расход в трубе 2 будет равен нулю. В трубах между узлами А и В учитывать только потери на трение по длине (λ = 0,03).Указание. В уравнении характеристики ветви 1 h1 = f(Q1) перепад пьезометрических уровней h1 между узлами h1 = hп1- Hн, где hп1 – потеря напора в трубе 1; Hн – напор насоса. Ответ. 1. При Q = 12л/c Q1 = 7,4 и Q2 = 4,6л/c; Hн = 5,4 м.При Q = 3л/c: Q1 = 5,9 и Q2 = 2,9 л/c(движение от узла В к А); Hн = 7 м; 2. n = 1500 об/мин.

 

 

 

2. Роторный насос, подача которого Qн = 1л/c, нагнетает масло в верхний бак из двух баков с одинаковыми уровнями. Всасывающие трубы имеют равные диаметры d1 = d2 = 20 мм и равные приведённые длины l1 = l2 = 4 м. Диаметр и приведённая длина напорной трубы d3 = 20 мм и l3 = 6 м. Определить напор насоса Нн и мощность двигателя Nдв при высоте подъёма Нст = 5 м, если кинематическая вязкость масла v = 0,5 Ст, его плотность p = 900 кг/м3 и КПД насоса η = 0,7. Как изменится напор насоса, если уровень в левом баке будет ниже, чем в правом, на z = 2 м? Указание. При разнице z уровней в баках потери напора в левой и правой всасывающих трубах связаны уровнем hn1 + z = hn2; решая его совместно с уровнем Q1 + +Q2 = Qн, находим расходы Q1 и Q2 во всасывающих трубах. Ответ. Нн = 15,4 м и Nдв = 0,194 кВт; Hн = 16,4 м.

 

3. Центробежный насос всасывает воду из двух баков, разность уровней в которых а = 1 м, и нагнетает её в количестве Qн = 10 л/c в бак с уровнем на высоте b = 5 м по указанным на схеме трубопроводам (l = 5 м, d1 = 50 мм, d2 = 75 мм). Определить напор насоса Нн, принимая коэффициент сопротивления трения во всех трубопроводах λ = 0,03 и пренебрегая местными потерями напора. Ответ. Нн = 9,2 м.

3. Шестерённый насос подаёт спиртоглицериновую смесь (v = 1 Ст; p = 1245 кг/м3) в гидроцилиндр (диаметры поршня и штока D1 = 200 мм и D2 = 50 мм), нагруженный внешним усилием Р = 2000 Н; при этом часть подачи насоса возвращается в приёмный бак по сбросной трубе l2, минуя гидроцилиндр.

1. Определить скорость перемещения поршня гидроцилиндра vп и напор насоса Нн, если подача Qн = 6 л/c, диаметры всех труб d = 50 мм, а их приведённые длины l1 = 10 м, l2 = 70 м, l3 = 5 м и l4 = 10

2. Как изменяется vп и Нн, если сбросная труба будет выключена?

3. При какой наименьшей приведённой длине сбросной трубы l2min, отвечающей наибольшему открытию дросселя, перемещение поршня прекратится?

Указание. Насос работает на трубопровод с параллельными ветвями при статическом напоре установки равном нулю. Гидроцилиндр следует рассматривать как сопротивление, падение напора в котором не зависит от расхода и равно (из условия равномерного движения поршня).

 

hгц = .

Пользуясь характеристикой параллельных ветвей, можно определить высоту пьезометрического уровня НА в узле при подаче насоса Qн (см.график к решению задачи). При выключении сбросной трубы пьезометрический уровень в узле А повышается до Н΄А. Поршень под нагрузкой не будет перемещаться в том случае, когда характеристика сбросной трубы расположится как указано на графике штриховой линией.

Ответ. 1. υп = 0,14 м/c; Hн = 13,5 м. 2. υп = 0,2 м/c; Hн = 15,5 м. 3. l2min =

= 14 м.

 

4. Центробежный насос, работая при n = 1450 об/мин, подаёт воду из бака А в бак С и D. Расстояние между уровнями в баках Н1 = 25 м и Н2 = 15 м. Система трубопроводов состоит из трубы АВ диаметром d1 = 100 мм с установленной на ней задвижкой и двух одинаковых ветвей ВС и ВD диаметрами d2 = 60 мм с установленными на них вентилями. Характеристика насоса и характеристики труб с учётом всех местных сопротивлений при полностью открытых запорных устройствах (ξз + 0 и ξв = 4) даны ниже.

Характеристика насоса при n = 1450 об/мин

Qн, л/c……………………..0 4 8 12 16 20 24 28 32

Нн, м…………………….. 52 54 55 54 52 49 44 38 30

η, %……………………….0 30 50 63 71 75 75 70 58

 

Характеристики труб АВ, ВС и ВD.

Q, л/c……………………….5 10 15 20 25

hАВ, м………………………..0,25 1 2,25 4 6,25

hВС = hBD, м…………………1,25 5 11,25 20 31,25

 

1. Определить подачу воды в баке С и D и мощность, потребляе-мую насосом при полностью открытых вентилях в задвижке.

2. Каким должен быть коэффициент сопротивления вентиля на трубе BD, чтобы подача в оба бака была одинаковой; какой будет при этом подача насоса?

3.При какой части вращения насоса (в случае полностью открытых вентилей и задвижки) подача в бак С прекратится?

Ответ. 1. Qc = 4,6 л/c; QD = 18л/c; NДВ = 13,5 кВт. 2. ξ΄В = 27,6; Q'н =

= 19,2 л/c. 3.n' = 1340 об/мин.

 

5. Центробежный насос подаёт воду из бака А по трубе размерами l = 50 м и D = 70 мм к узлу К, откуда вода по трубам одинаковой длины l1 = 20 м и одинакового диаметра d = 50 мм поступает в баки В и С. На трубе, идущей в бак В, имеется задвижка, коэффициент сопротивления которой (при неполном открытии) ξ = 30. Уровень в баке С выше уровня в баке А на h1 = 16 м, а в баке В ниже того же уровня на h2 = 10 м.

1. Определить подачу воды в баке и потребляемую насосом мощность двигателя при n = 900 об/мин.

2. Как нужно изменить частоту вращения насоса, чтобы подача в баки стала одинаковой?

3. При какой частоте вращения подача в бак С будет равна нулю?

При решении задачи учитывать сопротивление задвижки и потери на трение по длине труб (λ = 0,025).

Ответ. 1. QC = 4,2 л/c; QB = 7,3 л/c; NДВ = 4 кВт. 2. n2 = 1150 об/мин. 3. n3 = 710 об/мин.

 

6. Определить теоретическую высоту полёта струи z для каждого из двух насадков диаметром dн = 30 мм, питаемых центробежным насосом (n = 1450об/мин) и расположенных на высотах h1 = 5м и h2 = 10 м и над уровнем всасывания. Трубопровод насоса до узла имеет общую длину l1 = 25 м и диаметр d1 = 125 мм (коэффициент сопротивления трения λ = 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений ξ = 14). Трубопроводы, ведущие к насадкам, имеют диаметры d2 = = d3 = 80 мм и длины l2 = 10 м, l3 = 20 м (λ = 0,04). Коэффициент сопротивления насадков ξн = 0,1 (сжатие на выходе отсутствует).

Определить мощность, потребляемую насосом.

Как изменятся z1 и z2, если верхний насадок будет отсутствовать?

Характеристика насоса при n = 1450 об/мин:

Qн, л/c………………0 5 10 15 20 25 30 35 40

Нн, м………………..27 30 32 33 32 29 24 17 8

η, %………………….0 40 65 75 79 80 76 66 40

Ответ. z1 = 17,3 м; z2 = 12,3м; NДВ = 8,75 кВт; z΄1 = 10,6 м; z΄2 = 0,78 м.

 

 

7. Центробежный насос перекачивает воду из бака А по трубе 1 в промежуточный бак С по трубе 2 и частично возвращается в бак А по сбросной трубе 3. Характеристика насоса и труб заданы (см. график).

1. Определить расходы в трубах и уровень z, который установится в промежуточном баке В, если разность уровней в баках А и С h = 8 м.

2. Как изменится уровень z при выключении сбросной трубы?

Указание. Промежуточный бак В следует рассматривать как узел, пьезометрический уровень z в котором определится после нахождения расходов в трубах.

Ответ. 1. Q1 = 7,8 л/с; Q2 = 4,5 л/c; Q3 = 3,3 л/c и z = 6,2 м. 2. z΄ = 10,8 м.

 

 

 

8. Центробежный насос, подающий воду из бака А в бак В на высоту Нст = 30 м, снабжён свободной трубой, по которой часть его подачи возвращается на сторону всасывания. Диаметр всасывающей и напорных труб d = 100 мм, их общая приведённая длина L = l1 + l2 = 250 м, коэффициент сопротивления трения λ = 0,025. Диаметр отводной трубы d0 = 50 мм, её суммарный коэффициент сопротивления (вместе с вентилем) ξ = 25.

1. Определить, пользуясь характеристикой насоса при n=2900 об/мин, подачу в верхний бак, напор насоса и мощность, потребляемую насосом.

2. Какова будет мощность двигателя, если такую же подачу в верхний бак осуществлять при включенной обводной трубе, прикрыв задвижку на линии нагнетания?

 

Характеристика насоса при n = 2900 об/мин:

Qн, л/c…………………0 8 12 16 20 24 28 32 36

Нн, м…………………..52 55 54 52 49 44 38 30 19

η, %…………………….0 50 63 71 75 75 70 58 36

Ответ. 1. Q = 15 л/c; Нн = 41,5 м; NДВ = 14,4 кВт. 2. NДВ = 11,1 кВт.

9. Для откачки воды из дренажного колодца с притоком от Q = 5 л/c до Q = 30 л/c установлены центробежные насосы, напорная характеристика каждого из которых задана. Насосы имеют общую всасывающую и напорную линии, кривая суммарных потерь для которых указана на графике.

1. Сколько насосов должно обслуживать колодец, работая параллельно, если предельный уровень в нём не должен превышать отметки +12,5?

2. Каковы будут минимальный и максимальный уровни воды в колодце при параллельной работе насосов?

3. С каким наибольшим притоком может справиться один насос?

Ответ. 1. Два насоса. 2. От – 4 до 12 м. 3. Q = 17,5 л/c.

 

10. Два одинаковых центробежных насоса работают совместно на магистральный трубопровод длиной L = 1000 м, диаметром D = 450 мм при различных значениях статистического напора Нст2 = 30 м. Трубопроводы насосов (смыкающиеся в узле А) имеют одинаковые длины l = 100 м и одинаковые диаметры d = 300 мм.

1. Определить подачу, напор и мощность двигателя для каждого из насосов при n1 = 960 об/мин.

2. Какова должна быть частота вращения верхнего насоса, при которой нижний насос (сохраняя n1 = 960 об/мин) перестанет подавать воду?

В трубопроводах насосов учитывать потери на трение по длине (λ = 0,025) и местные потери (суммарный коэффициент сопротивления ξ = 6).

В магистрали учитывать только потери на трение по длине (λ = 0,025).

Характеристика насосов при n = 960 об/мин

Qн, л/c…………………..0 40 80 120 140 160 180 200 220

Нн, м …………………...40 43 43 40 37 33 28 22 15

η, % ………………… 0 47 70 80 81 80 75 65 50

 

Указание. Вычитая из напора каждого насоса потери напора в его трубопроводе до узла А и складывая полученные кривые по расходам, строим кривую зависимости высоты пьезометрического уровня НА в узле от суммарной подачи обоих насосов. Точка К пересечения этой кривой с характеристикой магистрального трубопровода определяет уровень НА и, следовательно, режимы работы насосов. Подача нижнего насоса станет равна нулю, когда начальная точка М суммарной кривой НА окажется лежащей на характеристике магистрального трубопровода (точка N). Откладывая вверх от точки N потерю напора hп в трубопроводе верхнего насоса (при расходе Q2, отвечающем точке N), получаем точку R, через которую должна проходить характеристика верхнего насоса при новой частоте вращения n2.

Ответ. 1. Q1 = 162 л/c; Н1 = 32,5 м; NДВ1 = 64,5 кВт и Q2 = 114 л/c;

Н2 = 41,6 м; NДВ2 = 58,9 кВт. 2. n2 = 1400 об/мин.

11. Центробежный насос откачивает воду из баков 1 и 2, разность уровней в которых h = 6 м, и подаёт её в бак 3 на высоту Нст = 9 м. Всасывающие трубы имеют одинаковую приведённую длину l = 15 м и диаметра d = 80 мм (λ = 0,04), а напорная труба имеет приведённую длину l1 = 35 м и диаметр d1 = 100 мм (λ = 0,035).

1. Определить расходы из баков 1 и 2 и развиваемый насосом напор при n = 1450 об/мин.

2. При какой частоте вращения расход из бака 1 станет равным нулю?

Характеристика насоса при n = 1450 об/мин:

Qн, л/c …………………0 5 10 15 20 25 30 35 40

Нн, м ………………...29 31 32,5 33 32 29 24 17 8

Указание. Из характеристики насоса, построенной от уровня воды в баке 2, следует вычесть суммарную характеристику совместно работаю-щих всасывающих труб, которая даёт зависимость пьезометрического уровня в узле А пред насосом от суммарного расхода в этих трубах (т.е. от подачи насоса).

В результате вычитания получается кривая зависимости пьезометрического уровня в сечении В на выходе из насоса от его подачи. Пересечение этой кривой с характеристикой напорной трубы, построенной от уровня бака 3, определяет рабочую точку системы. При подаче насоса, равной Q0 (см. рисунок к решению задачи), расход из бака 1 равен нулю.

Ответ.1. Q1 = 8,1 л/c; Q2 = 21,5 л/c и Нн = 24,8 м. 2. n = 1180 об/мин.

12. Насосная станция состоит из двух одинаковых центробежных насосов, которые забирают воду из колодца с нулевой отметкой уровня и подают по трубопроводу длиной l = 2 км и диаметром d = 130 мм в напорную башню с отметкой уровня +20 м. В случае пожара станция работает на специальный водопровод (задвижка А – открыта, задвижка В – закрыта) и должна обеспечить подачу Q = 7,5 л/c при напоре на станции Нн = 40 м.

Характеристика насоса при n = 1600 об/мин:

Qн, л/c…………………….0 2 4 6 8 10

Нн, л/c……………………37 39 36 29 20,5 10

η, % …………………….0 50 64 67 64 50

 

1. Какое соединение насосов – параллельное или последовательное – выгоднее по величине КПД при работе с n = 1600 об/мин на водонапорную башню?

Коэффициент сопротивления трения трубопровода λ = =0,024, местные потери напора учесть как 5% от потерь на трение. Потерями напора в кротких всасывающих и соединительных трубах насосов пренебречь.

2. Сможет ли один насос при n = 1600 об/мин удовлетворить пожарным требованиям и если нет, то как следует соединить насосы в этом случае?

3. Какой должна быть частота вращения насоса, чтобы он один удовлетворил пожарным требованиям?

Ответ. 1. Параллельное. 2. Необходимо соединить насосы последовательно. 3. n΄ = 1920 об/мин.

13. Насосная станция, поднимающая воду на высоту Нст = 40 м, включает два насоса – поршневой и центробежный. Поршневой насос – двойного действия; диаметр поршня D = 194 мм; диаметр штока d = 40 мм; ход поршня S = 250 мм; частота вращения n = 120 об/мин; коэффициент подачи η0 = 0,96.

Характеристика центробежного насоса при n = 1450 об/мин приведена ниже:

Qн, м3/ч……………….93,5 120 140 173,5 193

Нн, м ………………..55 53,5 51,7 45 38,4

Характеристика трубопровода задана уравнением hп = sQ2, где сопротивление s = 2 ▪ 10 –4 ч/м5.

Определить подачу и напор станции при работе одного поршневого насоса, при работе одного центробежного насоса и при параллельной работе обоих насосов. Как следует увеличить частоту вращения центробежного или поршневого насоса, чтобы достигнуть суммарной подачи Q = 270 м3/ч?

Указание. Следует построить характеристики поршневого (вертикаль Q = const) и центробежного насосов в суммарную характеристику при параллельной работе насосов. Точки пересечения каждой из трёх построенных характеристик с кривой потребного напора Нпотр = Нст + sQ2 определяют режимы работы насосов в рассматриваемых случаях.

Ответ. Qп. н = 97,5 м3/ч; Нп.н = 42 м; Qц. н = 171 м3/ч; Нц. н = 45,8 м; Qпаралл = 241 м3/ч; Нн = 51,5 м. Центробежный насос ‑ n′ = 1540 об/мин, поршневой насос ‑ n= 200 об/мин.

14. Шестерённый насос объёмной гидропередачи подаёт масло (вязкость v = 0,3 Ст, относительная плотность δ = 0,92) в гидроцилиндр (диаметры поршня и штока D1 = 100 мм и D2 = 40 мм), нагруженный усилием P = 3300 Н.Характеристика насоса при n = const задана в виде зависимости подачи насоса Qн и его КПД η от развиваемого насосом давления рн. Напорная труба, идущая от насоса к гидроцилиндру, имеет приведённую длину l1 = 2 м и диаметр d = 15 мм; сливная труба гидроцилиндра имеет размеры l2 = 8 м (приведённая длина с учётом сопротивления полностью открытого дросселя В), d = 15 мм. Насос снабжён перепускной трубой с дросселем А и переливным клапаном С, характеристика которого задана в виде зависимости между расходом Qк через клапан и давлением насоса рн.

1. Определить скорость vп рабочего хода поршня и мощность NДВ, потребляемую насосом при закрытом дросселе А и полностью открытом дросселе В.

2. Сравнить мощность, потребляемую насосом при уменьшении скорости поршня до ν΄п. = 0,25 vп двумя способами – прикрытием дросселя В при полностью закрытом дросселе А и открытием дросселя А при полностью открытом дросселе В.

Ответ. 1. vп = 9 см/с; NДВ = 0,735 кВт. 2. NДВ = 1,1 и 0, 66 кВт.

15. Для системы по условию задачи, при закрытом дросселе А и полностью открытом дросселе В определить:

1. Нагрузку Р1, при которой откроется переливной клапан С. Какими будут при этой нагрузке скорость vп1 рабочего хода поршня и мощность NДВ1, потребляемая насосом?

2. При какой нагрузке Р2 поршень остановится? Какова будет при этом потребляемая насосом мощность NДВ2?

Трением и утечками в цилиндре пренебречь.

Ответ. 1. Р1 = 4150 Н; vп1 = 8 см/с; NДВ1 = 0,9 кВт. 2. Р2 = 6500 Н; NДВ2 = 1,24 кВт.


16. Шиберный насос Н подаёт жидкость (минеральное масло, плотность р = 900 кг/м3, вязкость р = 9•10-2П) в гидроцилиндр с диаметрами: поршня D = 60 мм и штока d = 30 мм. Характеристика насоса задана в виде зависимости между подачей Qн и развиваемым насосом давлением рн.

 

 

Критерии оценки:

 

- оценка «зачтено» выставляется студенту, если ……………..………………;

- оценка «не зачтено» выставляется студенту, если ……………………………………………………………..

 

Составитель канд. технич. наук, доцент О.С.Ануфриенко_________ И.О. Фамилия (подпись) «_01___»__января__2012 г. «____»__________________20 г.

 

 


Вопросы для коллоквиумов, собеседований

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Оренбургский государственный университет» (ОГУ)

 

Кафедра щн Теплотехника и теплоэнергетика

(наименование кафедры)

 

Вопросы для коллоквиумов, собеседования

по дисциплине; «Насосы и вентиляторы»

(наименование дисциплины)

 







Дата добавления: 2015-08-27; просмотров: 2728. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Важнейшие способы обработки и анализа рядов динамики Не во всех случаях эмпирические данные рядов динамики позволяют определить тенденцию изменения явления во времени...

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА Статика является частью теоретической механики, изучающей условия, при ко­торых тело находится под действием заданной системы сил...

Теория усилителей. Схема Основная масса современных аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств выполняется на специализированных микросхемах...

Логические цифровые микросхемы Более сложные элементы цифровой схемотехники (триггеры, мультиплексоры, декодеры и т.д.) не имеют...

Шрифт зодчего Шрифт зодчего состоит из прописных (заглавных), строчных букв и цифр...

Краткая психологическая характеристика возрастных периодов.Первый критический период развития ребенка — период новорожденности Психоаналитики говорят, что это первая травма, которую переживает ребенок, и она настолько сильна, что вся последую­щая жизнь проходит под знаком этой травмы...

РЕВМАТИЧЕСКИЕ БОЛЕЗНИ Ревматические болезни(или диффузные болезни соединительно ткани(ДБСТ))— это группа заболеваний, характеризующихся первичным системным поражением соединительной ткани в связи с нарушением иммунного гомеостаза...

Функциональные обязанности медсестры отделения реанимации · Медсестра отделения реанимации обязана осуществлять лечебно-профилактический и гигиенический уход за пациентами...

Определение трудоемкости работ и затрат машинного времени На основании ведомости объемов работ по объекту и норм времени ГЭСН составляется ведомость подсчёта трудоёмкости, затрат машинного времени, потребности в конструкциях, изделиях и материалах (табл...

Гидравлический расчёт трубопроводов Пример 3.4. Вентиляционная труба d=0,1м (100 мм) имеет длину l=100 м. Определить давление, которое должен развивать вентилятор, если расход воздуха, подаваемый по трубе, . Давление на выходе . Местных сопротивлений по пути не имеется. Температура...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.015 сек.) русская версия | украинская версия