![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Гидравлический расчет трубопроводов
Задача 4.1. Жидкость с плотностью р = 850 кг/м3 и вязкостью γ = 2 Ст подается на расстояние l = 20 м по горизонтальной трубе диаметром d = 20 мм в количестве Q = 1, 57 л/с. Определить давление и мощность, которые требуются для указанной подачи. Местные гидравлические сопротивления отсутствуют.
Задача 4.2. Керосин перекачивается по горизонтальной трубе длиной l = 50 м и диаметром d = 50 мм в количестве Q = 9, 8 л/с. Определить потребное давление и необходимую мощность, если свойства керосина: v = 0, 025 Ст; р = 800 кг/м3. Труба гидравлически гладкая. Местными гидравлическими сопротивлениями пренебречь.
Задача 4.3. По трубопроводу диаметром d=10 мм и длиной l=10 м подается жидкость с вязкостью v=1 Ст под действием перепада давления Δ р = 4 МПа; р = 1000 кг/м3. Определить режим течения жидкости в трубопроводе.
Задача 4.4. Определить режим течения жидкости при температуре 10 °С (v = 0, 4 Ст) по трубопроводу длиной l = 3 м, который при перепаде давления Δ р = 2 МПа должен обеспечивать расход Q=l л/с. Плотность р = 850 кг/м3. Задача 4.5 На рисунке показан всасывающий трубопровод гидросистемы. Длина труборовода l = 1 м, диаметр d = 20 мм, расход жидкости Q = 0, 314 л/с, абсолютное давление воздуха в бачке р0 = 100 кПа, Н = 1 м, плотность жидкости ρ = 900 кг/м3. Определить абсолютное давление перед входом в насос при температуре рабочей жидкости t = +25 С˚ (ν = 0, 2 Ст). Как изменится искомое давление в зимнее время, когда при этом же расходе температура жидкости упадет до -35 С˚ (ν = 10 Ст).
Задача 4.6. Общая длина одной из исполнительных магистралей гидросистемы l =10 м; диаметр d=10 мм; скорость движения рабочей жидкости v = 7, 5 м/с; вязкость ν = 0, 5 Ст. В связи с нагреванием рабочей жидкости в системе происходит понижение вязкости до ν = 0, 15 Ст и турбулизация потока в гидравлически гладкой трубе. Насколько изменится суммарная потеря напора в указанной магистрали при турбулизации потока и неизменном расходе жидкости? Задача 4.7. Определить расход керосина в гладкой горизонтальной трубе длиной l = 40 м; диаметром d = 40 мм, если разность давлений в начальном и конечном сечениях трубы Δ р=160 кПа. Вязкость керосина ν = 0, 02 Ст; плотность ρ = 800 кг/м3. Указание. Задачу следует решать методом последовательных приближений, задавшись сначала значением коэффициента λ Т в первом приближении. Задача 4.8. Жидкость с плотностью р = 900 кг/м3 и вязкостью v = 0, 01 Ст нагнетается по горизонтальному трубопроводу длиной l = 4 м и диаметром d = 25 мм. Определить давление в начальном сечении, если в конечном сечении трубопровода давление атмосферное, расход жидкости Q = 6 л/с; шероховатость стенок трубопровода Δ = 0, 06 мм.
Задача 4.9. Жидкость из гидросистемы вытекает в бак через трубопровод 1 длиной l1 = 3 м и диаметром d1= 15 мм; фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно сопротивлению трубопровода, длиной l= 300d1 и трубопровод 2 длиной l2 = 5 м и диаметром d2 = 25 мм. Определить расход жидкости, если ее вязкость v = 0, 5 Ст; плотность р = 900 кг/м3; давление в сечении 0—0 р0 = 0, 25 МПа; высота фильтра h = 0, 3 м. Учесть потерю напора при выходе из трубы в бак.
Задача 4.10. Определить потребный напор, который необходимо создать в сечении 0—0 для подачи в бак воды с вязкостью v = 0, 008 Ст, если длина трубопровода l = 80 м; его диаметр d = 50 мм; расход жидкости Q = 15 л/с; высота Но = 30 м; давление в баке р2 = 0, 2 МПа; коэффициент сопротивления крана ξ 1=5; колена ξ 2 = 0, 8; шероховатость стенок трубы Δ = 0, 04 мм.
Задача 4.11. При каком диаметре трубопровода подача насоса составит Q= 1 л/с, если на выходе из него располагаемый напор НРасп = 9, 6 м; длина трубопровода l=10 м; эквивалентная шероховатость Δ э = 0, 05 мм; давление в баке р0 = 30 кПа; высота Hо = 4 м; вязкость жидкости v = 0, 015 Ст и ее плотность р = 1000 кг/м3? Местными гидравлическими сопротивлениями в трубопроводе пренебречь. Учесть потери при входе в бак. Задача 4.12. Определить расход в трубе для подачи воды (вязкость v = 0, 01 Ст) на высоту Н=16, 5 м, если диаметр трубы d=10 мм; ее длина l = 20 м; располагаемый напор в сечении трубы перед краном Hрасп = 20 м; коэффициент сопротивления крана ξ 1 = 4, колена ξ 2 = 1. Трубу считать гидравлически гладкой. Указание. Задачу решить методом последовательных приближений, задавшись коэффициентом Дарси λ т, а затем уточняя его.
Задача 4.13. Вода с вязкостью v = 0, 02 Ст нагнетается насосом из колодца в водонапорную башню по вертикальному трубопроводу. Определить диаметр трубы от крана К до бака d2, если высота башни Н=10 м; глубина погружения насоса Но = 5 м; высота уровня жидкости в баке h=1 м; длина участка трубопровода от насоса до крана hо = 3 м; его диаметр d1= 40 мм; коэффициент сопротивления крана ξ к = 3 (отнесен к диаметру d1); показание манометра рм = 0, 3 мПа; подача насоса Q=l, 5 л/с. Учесть потерю скоростного напора при входе в бак. Трубы считать гидравлически гладкими. Задача 4.14. Вода по трубе 1 подается в открытый бак и вытекает по трубе 2. Во избежание переливания воды через край бака устроена вертикальная сливная труба 3 диаметром d = 50 мм. Определить необходимую длину L трубы 3 из условия, чтобы при Q1= 10 л/с и перекрытой трубе 2 (Q2 = 0) вода не переливалась через край бака. Режим течения считать турбулентным. Принять следующие значения коэффициентов сопротивления: на входе в трубу ξ 1=0, 5; в колене ξ 2 = 0, 5; на трение по длине трубы λ т = 0, 03; а = 0.
Задача 4.15. Определить расход воды через сифонный трубопровод, изображенный на рисунке, если высота Н1 = 1 м; Н2 = 2 м; Нз = 4 м. Общая длина трубы l = 20 м; диаметр d = 20 мм. Режим течения считать турбулентным. Учесть потери при входе в трубу ξ 1= l; в коленах ξ 2 = 0, 20; в вентиле ξ з = 4 и на трение в трубе λ т = 0, 035. Подсчитать вакуум в верхнем сечении х—х трубы, если длина участка от входа в трубу до этого сечения lХ = 8 м.
Задача 4.16. Труба, соединяющая два бака, заполнена жидкостью с вязкостью v = 0, 01 Ст и плотностью р = 1000 кг/м3. Определить, при какой высоте Н жидкость будет двигаться из верхнего бака в нижний с расходом Q = 0, 05 л/с, а при какой высоте Н будет двигаться в обратном направлении с тем же расходом, если длина трубы l = 2, 5 м; ее диаметр d = 8 мм; коэффициент сопротивления каждого колена ξ = 0, 5; избыточное давление в нижнем баке ро = 7 кПа; вакуум в верхнем баке рвак = 3 кПа. Трубу считать гидравлически гладкой.
Задача 4.17. Какое давление должен создавать насос при подаче масла Q = 0, 4 л/с и при давлении воздуха в пневмогидравлическом аккумуляторе р2 = 2 МПа, если коэффициент сопротивления квадратичного дросселя ξ =100; длина трубопровода от насоса до аккумулятора l = 4 м; диаметр d=10 мм? Свойства масла р = 900 кг/м3; v = 0, 5 Ст. Коэффициент ξ отнесен к трубе d =10 мм.
Задача 4.18. Определить абсолютное давление воды перед входом в центробежный насос при подаче Q = 0, 628 л/с и высоте всасывания Нвс = 5 м. Всасывающую трубу, длина которой l = 8 м, диаметр d = 20 мм, считать гидравлически гладкой. Учесть сопротивление приемного клапана К с фильтрующей сеткой ξ кл = 3. Вязкость воды v = 0, 01 Ст. Атмосферное давление — 750 мм рт. ст.
Задача 4.19. Определить предельную высоту всасывания масла насосом при подаче Q = 0, 4 л/с из условия бескавитационной работы насоса, считая, что абсолютное давление перед входом в насосе должно быть р Задача 4.20. Определить максимальный расход бензина Q, который можно допустить во всасывающем трубопроводе насоса бензоколонки из условия отсутствия кавитации перед входом в насос, если высота всасывания Hвс = 4 м, размеры трубопровода: l = 6 м; d = 24 мм; предельное давление бензина принять рн.п = 40 кПа. Режим течения считать турбулентным. Коэффициент сопротивления приемного фильтра ξ Ф=2; коэффициент сопротивления трения λ т = 0, 03; ho = = 750 мм рт. ст.; рб=750 кг/м3.
Задача 4.21. Определить минимально возможный диаметр всасывающего трубопровода, если подача насоса Q = 1 л/с; высота всасывания Hо=2, 5 м; длина трубопровода 1=3 м; шероховатость трубы Δ = 0, 08 мм; коэффициент сопротивления входного фильтра ξ ф = 5; максимально допустимый вакуум перед входом в насос рвак=0, 08 МПа; вязкость рабочей жидкости v = 0, 01 Ст; плотность р=1000 кг/м3.
Задача 4.22. Определить расход воды с вязкостью v = 0, 01 Ст, вытекающей через трубу из бака, если диаметр трубы d = 20 мм; длина l=10 м; высота H=8 м; коэффициент сопротивления крана ξ 1= 3; колена ξ 2 = 1; шероховатость трубы Δ = 0, 05 мм. Задача 4.23. Определить давление в напорном баке р, необходимое для получения скорости истечения из брандспойта υ 2= 20 м/с. Длина шланга l=20 м; диаметр d1 = 20 мм; диаметр выходного отверстия брандспойта d2= 10 мм. Высота уровня воды в баке над отверстием брандспойта Н = 5 м. Учесть местные гидравлические сопротивления при входе в трубу ξ 1=0, 5; в кранеξ 2 = 3, 5; в брандспойте ξ з = 0, 1, который отнесен к скорости υ 2. Шланг считать гидравлически гладким. Вязкость воды v = 0, 01 Ст.
Задача 4.24. Вода перетекает из бака А в резервуар Б по трубе диаметром d = 25 мм, длиной l= 10 м. Определить расход воды Q, если избыточное давление в баке p1 = 200 кПа; высоты уровней Н1=1м; H2 = 5 м. Режим течения считать турбулентным. Коэффициенты сопротивления принять: на входе в трубу ξ 1=0, 5; в вентиле ξ 2= 4; в коленах ξ з = 0, 2; на трение λ т= 0, 025.
Задача 4.25. Даны расход в основной гидролинии Q = 3 л/с и размеры одинаковых по длине l и диаметру d параллельных ветвей (l = 1 м, d=10 мм). В одной из них установлен дроссель с коэффициентом сопротивления ξ = 9. Считая режим турбулентным и приняв λ Т = 0, 03, определить расходы в ветвях Q1 и Q2. Задача 4.26. Трубопровод с расходом жидкости Q = 0, 32 л/с в точке М разветвляется на два трубопровода: 1-й размерами l1 = 1, 0 м, d1= 10 мм; 2-й размерами l2 = 2, 0 м, d2 = 8 мм. В точке N эти трубопроводы смыкаются. Во 2-м трубопроводе установлен фильтр Ф, сопротивление которого эквивалентно трубе длиной lэ = 200 d2. Определить расход и потерю давления в каждом трубопроводе при р = 900 кг/м3 и v=l Ст.
Задача 4.27. Определить, при каком проходном сечении дросселя расходы в параллельных трубопроводах будут одинаковыми, если длины трубопроводов l 1 = 5 м и l2=10 м; их диаметры d1=d2=12 мм; коэффициент расхода дросселя μ = 0, 7; вязкость рабочей жидкости v = 0, 01 Ст; расход жидкости перед разветвлением Q = 0, 2 л/с. Трубопровод считать гидравлически гладким.
Задача 4.28. На трубопроводе диаметром D = 400 мм, подводящем воду к ТЭЦ, установлен трубчатый подогреватель воды. Сумма живых сечений трубок (d = 25 мм) сделана примерно равной площади сечения трубопровода; длина трубок l=0, 5 L; число трубок n = 256. Пренебрегая сопротивлением конусов и потерями на входе в трубки и на выходе из них, определить, во сколько раз сопротивление подогревателя больше сопротивления участка трубопровода диаметром D и длиной L, на место которого установлен подогреватель. Использовать формулу Блазиуса.
Задача 4.29. Из открытого резервуара жидкость вытекает в атмосферу по вертикальной трубе, имеющей закругленный вход. Требуется найти зависимость расхода Q и избыточного давления в начальном сечении 1 — 1 трубы от напора в баке высотой h и длины трубы l. Определить напор, при котором давление вдоль всей длины трубы l будет равно атмосферному и расход Q не будет зависеть от длины трубы. Построить пьезометрическую линию вдоль длины трубы, откладывая положительные избыточные давления вправо, а отрицательные — влево для двух значений напора h = 0, 6 м и h = 2, 5 м. Дано: длина трубы l = 3 м; диаметр d = 30 мм; коэффициент сопротивления трения λ = 0, 03. Сопротивлением входа пренебречь. Задача 4.30. На рисунке показан сложный трубопровод. Определить расходы в каждом из простых трубопроводов, если их длины соответственно равны: l1=5 м, l2 = 3 м, l3 = 3 м, l4 = 6 м, а суммарный расход Q = 6 л/мин. Считать, что режим течения ламинарный, а диаметры трубопроводов одинаковы.
Задача 4.31. Насос подает масло по трубопроводу 1 дли- течения на всех трех участках считать ламинарным. Местные гидравлические сопротивления отсутствуют. Давление в конечных сечениях труб атмосферное, и геометрические высоты одинаковы.
Задача 4.32. Насос обеспечивает расход Q1=0, 6 л/с по трубопроводу, в котором установлен дроссель с коэффициентом сопротивления ξ 1= 3. В точке М трубопровод разветвляется на два трубопровода, один из которых содержит дроссель с коэффициентом сопротивления ξ 2= 10, а другой — с ξ 3 = 40. Пренебрегая потерями давления на трение по длине, определить расходы жидкости в ветвях и давление насоса. Диаметр труб d=10 мм (p = pBод; v=0, 01 Ст).
Задача 4.33. Вода подается из бака А в количестве Q1 = 3, 2 л/с по трубе 1 длиной l = 6 м и диаметром d = 30 мм к разветвлению М, от которого по двум одинаковым трубам 2 к 3 длиной l и диаметром d подается в резервуары Б и В. Приняв коэффициент сопротивления трения одинаковым и равным λ т = 0, 03, а также коэффициенты сопротивлений всех трех кранов одинаковыми и равными ξ к = 3, 5, определить расходы воды Q2 и Q3, подаваемой в бак Б и резервуар В, а также давление в баке А. Сопротивлением колен и тройника пренебречь. Высоты: Н1 =7, 4 м; Н2 = 4 м; Н3 = 0, 6 м.
Задача 4.34. Предыдущую задачу решить в другой постановке, а именно: при всех тех же размерах и также значениях коэффициентов сопротивлений определить расход Q1 на выходе из бака А, а также расходы воды Q2 и Q 3, подаваемой в резервуары Б и В. Избыточное давление в баке А считать заданным и равным p1 = 86, 4 кПа.
Задача 4.35. По трубопроводу длиной l = l1+ l2+ l3 движется жидкость, истекающая по пути следования через дроссели 1...4 в атмосферу. Движение жидкости в трубопроводе на всех участках происходит в области квадратичного сопротивления. Коэффициенты сопротивлений всех дросселей одинаковы и равны ξ. Найти соотношение между участками трубопровода l1; l2; l3 ; если Q3 = 2Q4; Q2 = 2Q3; Q1=2Q2, а диаметр всех труб d.
Задача 4.36. Резервуары А и Б соединены трубами I и 2, к которым далее присоединена трубка 3, через которую жидкость вытекает в атмосферу (см. рис.). Даны напоры, отсчитываемые от точки разветвления М: H1 = 3, 7 м; Н2 = 2 м; Нз = 2 м. Размеры всех трех участков труб одинаковы: длина l = 6 м; диаметр d = 30 мм. Приняв коэффициент сопротивления трения λ t= 0, 03 и пренебрегая скоростными напорами и местными сопротивлениями, определить: 1) направление движения жидкости в трубе 2; 2) расходы жидкости в трубах Q1; Q2 и Q3. Задача 4.37. Определить перепад давления на линейном дросселе Δ p=p1 — р2, если жидкость проходит через n = 2, 5 витка однозаходного винта прямоугольного профиля. При расчете принять диаметры: винта D = 20 мм, впадин витков d= 16 мм; их толщина b = 2 мм; шаг t = 4 мм; расход жидкости Q = 0, 2 л/с; плотность жидкости р = 900 кг/м3; ее вязкость v = 0, 5 Ст.
Задача 4.38. Двадцать одинаковых дросселей соединены в гидравлическую сеть, расположенную в горизонтальной плоскости так, как показано на рисунке. Гидравлическими потерями на трение, на слияние и разветвление потоков пренебречь. Течение в области квадратичного сопротивления. Гидравлические потери на одном дросселе при расходе Q = 1 л/с составляют 10 м. Определить гидравлические потери между точками А и В при том же расходе, подводимом к гидравлической сети. Указание. Прямой А В следует рассечь систему на две симметричные и независимые подсистемы. Далее принцип симметрии применить и к другим разветвлениям. Задача 4.39. В двигателе внутреннего сгорания подача масла для смазки коренных подшипников коленчатого вала производится насосом Н по трубе размерами l1 = l м; d1 = 10 мм через фильтр Ф и распределительный канал К, от которого отходят три отводных канала размерами l2 = 250 мм; d2 = 4 мм к серединам подшипников. Часть подачи насоса по трубке размерами l3=1 м; d3 = 5 мм подается в радиатор р, из которого по такой же трубке сливается в картер. Определить давление насоса и расход масла через подшипники и радиатор (диаметр шейки коленчатого вала do = 50 мм, длина подшипника s = 60 мм). Зазор в подшипниках считать концентрическим и равным δ = 0, 1 мм. Влиянием вращения вала пренебречь. Сопротивление фильтра и радиатора принять эквивалентным сопротивлению трубок длиной lф = 100 d1 и lр = 1300 d3. Свойства масла: р = 900 кг/м3; v = 0, 3 Ст. Давление в распределительном канале считать постоянным по длине. Режим течения считать ламинарным. Характеристика насоса задана: Q, л/c …………………….0 0, 10 0, 12 РH, МПа …………………0, 7 0, 6 0
Задача 4.40 Дана схема в двух проекциях жидкостного тракта системы охлаждения V – образного двигателя (дизеля) большой мощности. Центробежный насос Н, имеющий один вход и два выхода, нагнетает жидкость в охлаждающие рубашки блоков Б цилиндров по трубам l1; d1. Из блоков жидкость движется по трубам l2; d2 в радиатор Р, а из радиатора – снова в насос Н по трубе l3; d3. По данным размерам труб, значениям коэффициентов сопротивления блока ξ бл, радиатора ξ р и колена ξ к, а также коэффициентов Дарси (режим течения турбулентный) и по характеристике насоса Н при частоте вращения n = 1500 об/мин, требуется: 1. Выразить суммарную потерю напора как функцию расхода и построить характеристику системы, т. е. график Σ h = f(Q), считая режим сопротивления квадратичным. 2. На том же графике построить характеристику насоса при частоте вращения n = 2400 об/мин в виде кривых Н и η по Q. 3. Определить расход воды в системе; напор, создаваемый насосом; к.п.д. насоса и потребляемую мощность. Расход через расширительный бачок считать равным нулю. Данные для расчета: l1 = 0, 8 м; d1=d2= 30 мм; l2 = 1, 8 м; l3 = 0, 8 м; d3 Характеристика насоса при n = 1500 об/мин: Q, л/с ……….0 1 2 3 4 5 6 7 8 Н, м………….6, 25 6, 35 6, 27 6, 10 5, 9 5, 5 5, 16 4, 6 3, 75 Η, %.............0 24 35 39, 5 40 37 30 20 7
Задача 4.41. Автомобильный газотурбинный двигатель большой мощности удерживается на заданном режиме центробежным регулятором Р, который пропускает через себя в бак часть подачи насоса. Топливо с плотностью р = 800 кг/м3 подается в камеру сгорания Г, где давление ро = 0, 5 МПа через коллектор К (кольцевую трубу) и шесть форсунок Ф с отверстиями dф=1мм и коэффициентами расхода μ = 0, 25. Определить весовой расход топлива двигателем и мощность, потребляемую насосом, при следующих размерах труб: l1 =4 м; l2 = 4 м; l3 = 1 м; l4 = 5 м; d1 = d2 = 5 мм; dз = 4 мм. Принять режим течения турбулентным, а коэффициент Дарси λ т= 0, 04. Рабочий объем насоса V = 5 см3/об; частота вращения n = 8400 об/мин; полный к.п.д. насоса η = 0, 80 при давлении р=1, 2 МПа (η о = 0, 86). Центробежный регулятор рассматривать как дроссель с отверстием, площадь которого S=1 мм2; коэффициент расхода μ = 0, 7.
Задача 4.42. На рисунке показана упрощенная схема системы охлаждения автомобильного двигателя, состоящая из центробежного насоса Н, охлаждающей рубашки блока цилиндров Б, термостата Т, радиатора Р и трубопроводов. Черными стрелками показано движение охлаждающей жидкости при прогретом двигателе, а светлыми стрелками — при холодном двигателе, когда радиатор посредством термостата 3 отключен. Расчетно-графическим методом определить расход Q охлаждающей жидкости в системе в двух случаях: двигатель прогрет и двигатель холодный. Даны следующие величины: длина трубы от радиатора до насоса l1 = 0, 4 м; от блока до радиатора l2 = 0, 3 м; от блока цилиндров до насоса l3 = 0, 2 м; диаметр всех труб d = 30 мм; коэффициенты сопротивлений: охлаждающей рубашки ξ 1 =2, 8; радиатора ξ 2 =1, 4; термостата при отключенном радиаторе ξ з=1, 2 и при включенном радиаторе ξ 3 = 0, 3; плотность охлаждающей жидкости ρ = 1010 кг/м3; ее кинематическая вязкость на прогретом двигателе v = 0, 28 Ст и на холодном двигателе v' = 0, 55 Ст; частота вращения вала насоса n = 4000 об/мин. Характеристика насоса при частоте вращения n1 = 3500 об/мин задана: Q, л/мин.......... 0 100 200 300 400 500 600 Н, м................. 14, 0 13, 7 13, 3 13, 0 12, 2 10, 8 9, 5
Задача 5.1. При испытании насоса получены следующие данные: избыточное давление на выходе из насоса p2 = 0, 35 МПа; вакуум перед входом в насос hвак = 294 мм рт. ст.; подача Q = 6, 5 л/с; крутящий момент на валу насоса М = 41 Н = 800 об/мин. Определить мощность, развиваемую насосом, потребляемую мощность и к.п.д. насоса. Диаметры всасывающего и напорного трубопроводов считать одинаковыми.
Задача 5.2. Центробежный насос системы охлаждения двигателя имеет рабочее колесо диаметром D2 = 200 мм с семью радиальными лопатками (β 2 = 90°); диаметр окружности входа D1 = 100 мм. Какую частоту вращения нужно сообщить валу этого насоса при работе на воде для получения давления насоса р = 0, 2 МПа? Гидравлический к.п.д. насоса принять равным η г = 0, 7.
Задача 5.3. Центробежный насос работает с частотой вращения
Задача 5.4. Подача центробежного насоса Q = 5 л/с; частота вращения n = 5000 об/мин; средний диаметр окружности, на которой расположены входные кромки лопаток, D1=60 мм; ширина лопатки на входе b1=20 мм. Рабочее колесо радиальное. Определить угол лопатки на входе β 1, соответствующий безотрывному входу потока в межлопаточные каналы. Толщиной лопаток пренебречь. Считать, что жидкость подводится к колесу без закрутки.
Задача 5.5. Центробежный насос системы охлаждения двигателя имеет рабочее колесо диаметром D = 150 мм и ширину выходной части b2=12 мм. Угол между касательной к лопатке и касательной к окружности колеса β 2 = 30°. Определить напор, создаваемый насосом, при подаче Q = 25 л/с, частоте вращения n = 3000 об/мин, приняв коэффициент влияния числа лопаток kz = 0, 75 и гидравлический к.п.д. η г = 0, 85.
Задача 5.6. Номинальная частота вращения двигателя внутреннего сгорания n = 4000 об/мин. Насос системы охлаждения потребляет при этом 1, 5 % полезной мощности. Определить долю мощности, потребляемую насосом на форсированном режиме (n = 6000 об/мин) и на режиме холостого хода (n = 1000 об/мин). Принять, что мощность двигателя растет пропорционально числу оборотов; характеристика системы охлаждения квадратична.
Задача 5.7. При каком значении угла β 2 наклона лопаток рабочего колеса на выходе величины подач, соответствующие максимальному гидравлическому к.п.д. и номинальным гидравлическим потерям, совпадают?
Задача 5.8. Показать, что зависимость механического к.п.д. от подачи η м = f(Q) для центробежного насоса монотонно приближается к пределу при угле между относительной и окружной скоростями β 2
Задача 5.9. Компенсационный бачок системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания расположен на 0, 5 м выше оси вращения вала насоса и соединен с атмосферой. Определить кавитационный запас и разность между ним и критическим кавитационным запасом при температуре воды t = 80°С (рн.п. = 45 кПа), если кавитационный коэффициент быстроходности, по формуле Руднева, С=1200; Q = 5 л/с; n = 6000 об/мин; ha = 740 мм рт. ст. Диаметр входного трубопровода d = 40 мм.
Задача 5.10. Определить разность между кавитационным запасом и критическим кавитационным запасом для центробежного насоса предыдущей задачи при движении по шоссе (высота над уровнем моря Н = 4200 м, атмосферное давление hа = 740 мм рт. ст.).
Задача 5.11. Центробежный насос, характеристика которого при n1 = 1400 об/мин дана в виде графиков H = f(Q) и η = t(Q), работает в системе охлаждения двигателя и при указанной частоте вращения создает напор H1 = 7, 2 м и подачу Q = 3, 5 л/с. Определить частоту вращения n2, которую нужно сообщить этому насосу для того, чтобы при увеличении суммарного сопротивления системы (включением дополнительного агрегата) подача насоса осталась неизменной и равной Q = 3, 5 л/с. Чему при том будут равны к.п.д. насоса η и потребляемая мощность?
Задача 5.12. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D = 60 мм, имеет следующие параметры: Н1=8 м; Q1=6 л/с; n1 = 3000 об/мин. Для системы охлаждения двигателя необходимо иметь насос, обеспечивающий на подобном режиме работы подачу Q2 = 9 л/с при n2 = 4000 об/мин. Как надо изменить диаметр рабочего колеса указанного выше насоса, чтобы обеспечить требуемые параметры. Каков при этом будет напор насоса H2?
Задача 5.13. Центробежный насос с рабочим колесом, диаметр которого D1 =250 мм, при частоте вращения п1 = 1800 об/мин создает напор Н1 = 12 м и подает Q = 6, 4 л/с. Требуется определить частоту вращения n2 и диаметр D2 колеса насоса, который при подобном режиме работы создает напор H2=18 м и обеспечивает подачу Q2 = 10 л/с.
Задача 5.14. На рисунке изображено рабочее колесо одноступенчатого центробежного насоса со всеми размерами и необходимыми углами. Требуется определить нормальную подачу насоса [1] и соответствующий ей действительный напор, который создает насос с данным колесом при частоте вращения п =1450 об/мин. Имеем: радиус окружности входных кромок лопаток r1 = 75 мм; радиус колеса г2=150 мм; ширина колеса на выходе b2 = 12 мм; ширина колеса на входе b1 = 24 мм; число лопаток z = 7; толщина лопаток δ = 3 мм. Углы между касательными к лопатке и окружности колеса: на входе β 1 = 15°; на выходе β 2 = 30°. Гидравлический к.п.д. насоса принять η г = 0, 85. Считать, что перед входом жидкости в колесо поток не имеет «закрутки», т. е. жидкость растекается по межлопаточным каналам радиально.
Задача 5.15. Центробежный насос, характеристика которого описывается уравнением Hн = H0 — k1Q2, нагнетает жидкость в трубопровод, потребный напор для которого пропорционален квадрату расхода: Hпотр = k2Q2. Определить подачу насоса и его напор, если Но = 5 м, k1 = k2 = 0, 05
Задача 5.16. Подача центробежного насоса, характеристика которого при ω = 250 с-1 описывается уравнением Hн = H0 + k1Q-k2Q2, при работе на заданный трубопровод составляет Q = 5 л/с. Определить, с какой скоростью должно вращаться колесо насоса для создания напора, в два раза большего при той же подаче, если Но = 4 м; k1 = 0, 2• 103 с/м[2]; k2 = 0, 06
Задача 5.17. Центробежный насос системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания работал с подачей Q = 8
Задача 5.18. Пластинчатый насос имеет следующие размеры: диаметр внутренней поверхности статора D=100 мм; эксцентриситет е=10 мм; толщина пластин δ = 3 м; ширина пластин b = 40 мм. Определить мощность, потребляемую насосом при частоте вращения п = 1450 об/мин и давлении на выходе из насоса р = 5 МПа. Механический к.п.д. принять равным η м = 0, 9.
Задача 5.19. Аксиальный роторно-поршневой насос с наклонным диском снабжен автоматом-ограничителем давления (на рисунке дана его упрощенная схема), к которому подводится жидкость под давлением p2 в напорной линии. Ограничение давления и уменьшение подачи происходят благодаря повороту диска на меньший угол γ, что осуществляется воздействием поршня автомата на диск. Требуется рассчитать и построить характеристику насоса в системе координат pн= f(Q) по следующим данным: диаметр поршней d=12 мм; число поршней z = 7; диаметр окружности, на которой расположены оси поршней в роторе, D = 70 мм; максимальный угол наклона диска, при котором рн=0 и Q = Qmax, γ = 30°; плечо силы давления жидкости на поршень автомата L = 55 мм; сила пружины автомата при γ max F пр.0 = 200 Н; жесткость этой пружины с =1, 5 Н/мм; активная площадь поршня автомата Sп = 0, 2 см2; частота вращения ротора насоса n = 1450 об/мин. Объемный к.п.д. насоса при рн = 15 МПа принять равным η 0 = 0, 94. При расчете момент, действующий на диск со стороны поршней насоса, не учитывать.
Задача 5.20 Объемный роторный насос с постоянным рабочим объемом V = 100 см3 снабжен переливным клапаном золотникового типа с диаметром золотника dзол = 6 мм. Сила пружины при закрытом клапане (у = 0) Fпро = 200 Н. Наклон линеаризованной характеристики клапана Δ р / Δ Q = 0, 5 МПа
Задача 5.21. Определить максимальное давление объемного роторного насоса рнmax (при Q = 0) и давление в начале открытия переливного клапана ркло (у = 0) при следующих данных: рабочий объем насоса V = 120 см3; угловая скорость ротора насоса ω = 200 с-1; объемный к.п.д. насоса η 0 = 0, 94 при давлении рн =12 МПа; диаметр клапана d = 8 мм; ширина кольцевой проточки b = 3 мм; коэффициент расхода подклапанной щели μ = 0, 7; жесткость пружины с = 23 Н/мм; сила пружины при y = 0 Fпр0 = 250 Н, плотность жидкости ρ = 900 кг/м3. Задача 5.22. Дана характеристика объемного роторного насоса с переливным клапаном. Характеристика состоит из линеаризованных участков со следующими координатами определяющих точек: Q, л/с.... 0, 5 0, 475 0 Рн, МПа...0 13, 0 15, 0 Построить аналогичную характеристику того же насоса при другом режиме работы, когда частота вращения ротора возросла в 1, 5 раза; вязкость жидкости вследствие прогрева уменьшилась в 6 раз, а силу предварительного поджатия пружины клапана уменьшили на 30 %.
Задача 5.23. На выходе из регулируемого роторного насоса, снабженного автоматом-ограничителем давления, установлен еще ограничитель подачи, назначение которого — ограничивать расход жидкости в системе при возрастании частоты вращения ведущего вала насоса. Ограничитель расхода золотникового типа состоит из постоянного дросселя диаметром dдр = 4 мм и переменного дросселя в виде окна размером b Дано: максимальное давление насоса при Q = 0 PHmax = 20 МПа; давление начала срабатывания ограничителя давления pн’ = 19 МПа, при этом подача насоса Q = 0, 5 л/с; жесткость пружины с = 8 Н/м; предварительное поджатие пружины xо = 10 мм; коэффициент расхода обоих дросселей μ = 0, 64; плотность жидкости ρ = 850 кг/м3. Задача 5.24 При постоянном расходе жидкости, подводимой к радиально – поршневому гидромотору, частоту вращения его ротора можно изменять за счет перемещения статора и, следовательно, изменения эксцентриситета е. Определить максимальную частоту вращения ротора гидромотора, нагруженного постоянным моментом М = 300 Н
Задача 5.25. Два насоса 1 и 2, снабженные переливными клапанами 3 и 4, работают от одного двигателя и подают жидкость через обратные клапаны 5 и дроссель 6 на слив. Без учета потерь давления в гидролиниях и обратных клапанах определить расход жидкости через дроссель, если известно: частота вращения насосов n =1450 об/мин; рабочие объемы насосов V1 = 10 см3 и V2 = 16 см3; объемные к.п.д. насосов одинаковы и равны η 0= 0, 9 при давлении рн=15 МПа; площадь проходного сечения дросселя 5 Sдр = 0, 05 см, коэффициент расхода дросселя μ = 0, 6; плотность жидкости р = 850 кг/м3. Линеаризованные характеристики клапанов определяются следующими данными: для клапана 3 — Qкл, = 0 при рн
Задача 5.26. Двухкамерный гидродвигатель поворотного движения должен создавать момент на валу, равный М = 2 кН
Задача 5.27. Гидропреобразователь составлен из двух аксиальных роторно-поршневых гидромашин с наклонным диском полного типоразмерного ряда: гидромотора 1 и насоса 2. Даны основные размеры гидромотора: D1 = 90 мм, d1 = 15 мм; насоса: D2 = 60 мм, d2=10 мм; углы наклона дисков γ 1=γ 2. Каким должен быть расход Q1 жидкости, подводимой к гидромотору 1, и каким должно быть давление p1 на входе в гидромотор для получения на выходе из насоса подачи Q2 = 1, 8 л/с при давлении р2=15 МПа? Механический и объемный к.п.д. обеих гидромашин принять одинаковыми: η м1 = η м2 = 0, 92 и η 01 = η 02 = 0, 95.
Задача 5.28. При пуске приводного двигателя 1 объемный насос 2 набирает обороты от 0 до птвх за время t = 1с. При этом нарастание частоты вращения происходит по линейному закону. Построить график нарастания давления в перекрытой краном 3 напорной гидролинии насоса и определить время достижения давления р=10 МПа. Даны следующие величины: рабочий объем насоса V = 10 см3; максимальная частота вращения вала насоса n = 960 об/мин; длина напорной гидролинии l=10 м; диаметр трубопровода d = 16 мм; толщина стенок трубы δ = 1 мм; модуль упругости материала труб F=105 МПа; модуль объемной упругости жидкости К=10 3 МПа; объемный к.п.д. насоса при частоте вращения n = 1000 об/мин и давлении р = 10 МПа η 0 = 0, 8.
Задача 5.29. Водометный движитель плавающего автомобиля состоит из приемного патрубка 1 с предохранительной решеткой 2, устроенных в днище корпуса автомобиля, колена 3, осевого лопастного насоса 4 и сопла 5, через которое выбрасывается струя воды под уровень и тем самым создается реактивная сила тяги на плаву. Приемный патрубок 1 и ячейки решетки 2 наклонены под углом α = 45° к горизонту, с тем чтобы частично использовать скоростной напор на плаву для улучшения всасывания воды в насос. При этом дано, что скорость υ 1 воды в приемном патрубке (и перед насосом) должна быть равна проекции скорости и воды относительно днища автомобиля на ось патрубка, т. е. u1 = u cos α. Даны следующие величины: скорость движения машины на плаву u = 5 м/с; диаметры: входного патрубка насоса D = 500 мм, выходного отверстия сопла d = 300 мм. Определить: подачу насоса Q и создаваемый им напор Н; реактивную силу тяги движителя F и к.п.д. движителя η. Учесть потери напора во входной части водомета, приняв коэффициент местного сопротивления на входе ξ хВ = 1 (отнесено к скорости υ 1) и в сопле ξ с = 0, 05 (отнесено к скорости υ 2).
|