Часть 14-3 Работа насосов на сеть

 Задача (Куколевский И.И.) 14-39. Центробежный насос, подающий воду из бака А в бак В на высоту H_ст = 30 м, снабжен обводной трубой, по которой часть его подачи возвращается на сторону всасывания.

Диаметр всасывающей и напорной труб d = 100 мм, их общая приведенная длина L = l₁ + l₂ = 250 м, коэффициент сопротивления трения λ =  0,025. Диаметр обводной трубы d₀ = 50 мм, ее суммарный коэффициент сопротивления ξ = 25.

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

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

Характеристика насоса при n = 2900 об/мин

QH, л/с	0	8	12	16	20	24	28	32	36
НH, м	52	55	54	52	49	44	38	30	19
кпд, %	0	50	63	71	75	75	70	58	36

Ответ: 1) Q = 15 л/с, Н_н = 41,5м, N_дв = 14,4 кВт, 2) N_дв = 12 кВт.

Скачать решение задачи 14-39 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-40. Для откачки воды из дренажного колодца с притоком от Q = 5 л/с до Q = 30 л/с установлены центробежные насосы, характеристика каждого из которых задана. Насосы имеют общую всасывающую и нагнетательные линии, кривая суммарных потерь для которых указана на графике.

1. Сколько насосов должны обслуживать колодец, работая параллельно, если предельный уровень в нем не должен превосходить отметки + 12,5 м?

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/с.

Скачать решение задачи 14-40 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-41. Два одинаковых центробежных насоса работают совместно на магистральный трубопровод длиной L = 1000 м, диаметром D = 450 мм при различных значениях статического напора: H_ст1 = 20 м и H_ст2 = 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 котором нижний насос (сохраняя n = 960 об/мин) перестанет подавать воду?

В трубопроводах насосов учитывать потери на трение (λ = 0,03) и местные потери (суммарный коэффициент сопротивления ξ = 6) В магистрали учитывать только потери на трение (λ = 0,025).

Характеристика насосов при n = 960 об/мин

QH, л/с	0	40	80	120	140	160	180	200	220
НH, м	40	43	43	40	37	33	28	22	15
кпд, %	0	47	70	80	81	80	75	65	50

Указание. Вычитая из напора каждого насоса потери в его трубопроводе до узловой точки А и складывая полученные кривые по расходам, строим кривую зависимости высоты пьезометрического уровня Н_А в узловой точке от суммарной подачи обоих насосов. Точка К. пересечения этой кривой с характеристикой магистрального трубопровода определяет уровень H_А и, следовательно, режимы работы насосов. Подача нижнего насоса станет равна нулю, когда начальная точка М суммарной кривой Н_А окажется лежащей на характеристике магистрального трубопровода (точка N). Откладывая вверх от точки N потерю напора него насоса (при расходе Q₂' отвечающем точке N) получаем точку R, через которую должна проходить насоса при новом числе оборотов n₂
Ответ. 1) Q₁= 162 л/с; H₁ = 32,5 м; N_дв1 = 80,7 кВт и Q₂ = 114 л/с; H₂ = 41,6 м; N_дв2 = 63,7 кВт 2) n₂ = 1400 об/мин.

Скачать решение задачи 14-41 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-42. Центробежный насос откачивает воду из баков 1 и 2, разность уровней в которых равна h = 6 м, и подает ее в бак 3 на высоту Н_ст = 9 м. Всасывающие трубы имеют одинаковую приведенную длину l = 15 м и диаметр d = 80 мм (λ = 0,04), а нагнетательная труба имеет l₁ = 35 м и 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 каком числе оборотов расход из бака 1 станет равным нулю?

Характеристика насоса при n = 1450 об/мин

QH, л/с	0	5	10	15	20	25	30	35	40
НH, 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 работающих всасывающих труб, которая дает зависимость пьезометрического уровня в узловой точке А перед насосом от суммарного расхода в этих трубах (т. е. подачи насоса). В результате вычитания получается кривая зависимости пьезометрического уровня в точке В на выходе из насоса от его подачи. Пересечение этой кривой с характеристикой нагнетательного трубопровода, построенной от уровня бака 3, определяет рабочую точку системы. При подаче насоса, равной Q₀ (см. график к решению задачи), расход из бака 1 равен нулю.

Ответ. Q₁ = 8 л/с, Q₂ = 21,5 л/с и H_н = 23,8л; n = 1213 об/мин.

Скачать решение задачи 14-42 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-43. Насосная станция состоит из двух одинаковых центробежных насосов, которые забирают воду из колодца с нулевой отметкой уровня и питают по трубопроводу длиной l = 2 км и диаметром d =130 мм водонапорную башню с отметкой уровня +20 м. В случае пожара установка работает на специальный водопровод (задвижка А открыта, задвижка В закрыта) и должна обеспечить подачу Q = 7,5 л/с при напоре на станции H_н = 40 м.

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

Коэффициент сопротивления трения трубопровода λ = 0,024, местные потери учесть как 5% от потерь на трение. Потерями напора в коротких 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. Какое число оборотов следует дать насосу, чтобы он один удовлетворил пожарным требованиям?

Характеристика насоса при n = 1600 об/мин

Qн, л/c	0	2	4	6	8	10
Нн, м	37	39	36	29	20,5	10
η, %	0	50	64	67	64	50

Ответ. 1) Параллельное. 2) Необходимо соединить насосы последовательно 3) n'= 1922 об/мин.

Скачать решение задачи 14-43 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-44. Насосная станция, поднимающая воду на высоту H_ст =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 трубопровода задана уравнением h_n = s*Q², где сопротивление s = 2*10^-4 ч²/м⁵.

Определить подачу и напор при работе одного поршневого насоса, при работе одного центробежного насоса и при параллельной работе обоих насосов.

Как следует увеличить число оборотов центробежного или поршневого насосов, чтобы достигнуть суммарной подачи Q = 270 м³/ч.

Харктеристика центробежного насоса при n = 1450 об/мин

QH, м3/ч	93,5	120	140	173,5	193
НH, м	55	53,5	51,7	45	38,4

Ответ Q_цн = 100 м³/ч, Н_цн = 42м, Q_пн = 171 м³/ч, Н_пн = 45,8м, Н_н = 51,5м, Q_парал = 100 м³/ч,

Центробежный насос - n = 1540 об/мин, поршневой насос - n = 204 об/мин.

Скачать решение задачи 14-44 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14-45. Шестеренчатый насос объемной гидропередачи подает масло (v = 0,3 Ст, относительная плотность δ = 0,92) в гидроцилиндр (диаметры поршня и шnока D₁ = 100 мм и D₂ = 40 мм), нагруженный усилием P = 3300 Н.

Характеристика насоса при n = const задана в виде зависимости подачи насоса Q_н и его КПД от развиваемого насосом давления Р_н.

Напорная труба, идущая от насоса к гидроцилиндру, имеет размеры l₁ = 2 м, d = 15 мм и сливная труба гидроцилиндра l₂ = 8 м (приведенная длина с учетом сопротивления полностью открытого дросселя В), d = 15 мм.

Насос снабжен обводной трубой с дросселем А и предохранительным клапаном С, характеристика которого задана в виде зависимости давления рп перед клапаном от расхода Q_к через него.

1. Определить скорость v_n рабочего хода поршня и потребляемую насосом мощность N_дв при закрытом дросселе А и полностью открытом дросселе В.

2. Сравнить потребляемую насосом мощность при уменьшении скорости поршня до v_n = 0,25*v_n^/ двумя способами: - прикрытием дросселя В при полностью закрытом дросселе А и открытием дросселя А при полностью открытом дросселе В.

Ответ: 1) v_n = 9 см/с, Nдв = 0,732 кВт, 2) Nдв = 1,13 и 0,69 кВт.

Скачать решение задачи 14-45 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.46. Для системы по условию задачи 14.45, при закрытом дросселе А и полностью открытом дросселеопределить:

1. Нагрузку Р₁, при которой откроется переливной клапан С. Какими будут при этой нагрузке скорость v_п1, рабочего хода поршня и мощность N_дв1, потребляемая насосом?

2. При какой нагрузке P₂ поршень остановится? Какова будет при этом потребляемая насосом мощность N_дв1? Трением и утечками в цилиндре пренебречь.

Ответ: 1) Р₁ = 4956 Н, v_п1 = 7,9 см/с, N_дв1 = 1,06 кВт, 2) Р₂ = 6462 Н, N_дв2 = 1,24 кВт.

Скачать решение задачи 14-46 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.47. Шиберный насос Н подает жидкость (минеральное масло, плотность р = 900 кг/м³, вязкость 0,09 П в гидроцилиндр с диаметрами: поршня D = 60 мм и штока d = 30мм. Характеристика насоса задана в виде зависимости между подачей Q_н и развиваемым насосом давлением Рн, Насос снабжен переливным клапаном К, характеристика которого задана в виде зависимости между расходом: через клапан Q_н и давлением насоса р_н. Для управления скоростью перемещения поршня в сливную линию системы включен регулируемый дроссель Д, который выполнен в виде переставного плунжера с десятью продольными пазами квадратного сечения (сторона квадрата а = 0,75 мм). Перемещение плунжера изменяет дросселирующую длину L пазов плунжера и, следовательно, сопротивление дросселя.

1. Определить скорость v_n, поршня гидроцилиндра при нагрузке R = 5300 Н и дросселирующей длине пазов плунжера l = 120 мм.

2. Как изменится скорость поршня, если при той же установке плунжера нагрузка возрастет до R = 7400 Н?

3. Как нужно изменить установку плунжера, чтобы при возросшей нагрузке скорость поршня осталась прежней? Потерями напора в трубах, утечками и трением в гидроцилиндре пренебречь.

Перепад давлений в дросселе определять как результат сопротивления трения по длине пазов плунжера. Местными потерями напора в дросселе, а также утечками через зазор плунжера пренебречь.

Ответ: 1) v_n = 10 см/с, 2) v_n = 9,8 см/с, 3) L = 60мм.

Скачать решение задачи 14-47 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.48. Для системы по условию задачи 14.47, работающей под нагрузкой R = 7400 Н, определить дросселирующую длину l пазов плунжера, при которой откроется переливной клапан К. Какая при этом скорость vп движения поршня гидроцилиндра? Построить зависимость скорости поршня vл от дросселирующей длины пазов l при заданной нагрузке.

Ответ. l = 90 мм; v_n = 9,7 см/с.

Скачать решение задачи 14-48 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.49. В системе объемной гидропередачи на поршень гидроцилиндра диаметром D = 5 см со штоком d = 2 см действует постоянная сила R = 6600 Н. Система питается шестеренным насосом H, подача которого Q_н = 120 см³/с. Рабочая жидкость - минеральное масло плотностью р = 900кг/м³ и вязкостью μ = 0,09 П.

Для защиты системы от перегрузок на выходе из насоса установлен переливной клапан K, который открывается при давлении насоса P₀ = 5 МПа.

Для регулирования скорости и направления движения поршня, параллельно гидроцилиндру установлен дроссель Д. Он выполнен в виде переставного плунжера с продольными пазами треугольной формы. Число пазов i = 32, сторона треугольного сечения паза а = 0,5 мм, его длина L = 20 см. Рассчитать и построить в виде графика зависимость скорости поршня v_п от дросселирующей длины l пазов плунжера, изменяемой при его перестановке.

Ответ. При реверсе поршня (на графике видно, что наступает при отрицательных значениях) при l = 0,04 м.

Скачать решение задачи 14-49 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.50. Для системы по условию задачи (14.49) построить графики зависимостей скорости vп движения поршня гидроцилиндра от нагрузки R при двух крайних положениях плунжера в дросселе Д (l₁ = 20 см и l₂ = 2 см), Подачу насоса принимать постоянной Q_н = 120 см³/с. Переливной клапан К открывается при давлении насоса P₀ = 5 МПа. Характеристика клапана выражается уравнением ΔP_k = 5+0,01*Q_k
где ΔP_k - перепад давлений в клапане, МПа; Q_k - расход через клапан, см³/с. Найти, при каких значениях нагрузки скорость поршня становится равной нулю и его движение реверсируется.

Ответ: при L₁ = 20 см, R = 9650 Н, при L₂ = 2 см, R = 3300 Н

Скачать решение задачи 14-50 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.51. Для подъема груза массой G = 10,2 т со скоростью v_n = 0,16 м/с используются два параллельно работающих гидроцилиндра диаметром D = 100 мм. Расстояние между осями гидроцилиндров L= 5 м.

При укладке груза его центр тяжести может смещаться от среднего положения на а = 250 мм.

1. Каким должен быть коэффициент сопротивления дросселя Д₁ или Д₂ в одной из ветвей напорного трубопровода насоса, чтобы груз поднимался без перекашивания? Коэффициент сопротивления полностью открытого дросселя в другой ветви трубопровода принимать равным нулю.

2. Какими будут при этом подача насоса и развиваемое им давление? Диаметр трубопровода d = 12 мм. Плотность рабочей жидкости р = 880 кг/м³. Потерями напора в трубопроводах системы, а также трением и утечками в гидроцилиндрах пренебречь.

Ответ. 1. ξ = 23,5. 2. Q_н = 2,5 л/с; р_н = 7 МПа.

Скачать решение задачи 14-51 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.52. Плунжер 1, имеющий диаметр D = 120 мм, должен совершать возвратно-поступательное движение, находясь под нагрузкой R = 35 000 Н. Подъем плунжера осуществляется жидкостью, подаваемой в цилиндр шестеренным насосом 2 через обратный клапан 3. Перепад давлений, возникающий на клапане 3, поднимает золотник 4 в положение 1, перекрывая линию слива 5 из полости цилиндра. При выключении насоса давление, создаваемое плунжером под нагрузкой, смещает золотник 4 в положение II, открывая путь слива жидкости через диафрагменный дроссель 6. При этом скорость опускания плунжера определяется сопротивлением дросселя 6. 1. Определить скорость подъема плунжера я давление, развиваемое при этом насосом, если подача насоса Q_н = 600 см3/с, а потеря давления в клапане 3 ΔP = 0,2 МПа. Сопротивлением напорных линий пренебречь. Линия слива 5 пересекается с линией, идущей от клапана 3 к золотнику 4. 2) Выбрать число дроссельных шайб i так, чтобы скорость опускания плунжера была равна скорости его подъема. Диаметр отверстий в шайбах d = 6 мм, коэффициент расхода отверстий принять μ = 0,64. Плотность жидкости р = 910 кг/м³. Сопротивлением сливных труб и золотника пренебречь.
Ответ. 1) v = 5,3 см/с; р_н = 3,3 МПа. 2) i = 6.

Скачать решение задачи 14-52 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.53. Прессовый поршневой насос с заданной характеристикой подаст по трубе диаметром d = 25 мм и общей длиной L = 1₂*l = 48 м эмульсию (р = 1000 кг/м³) из бака А в воздушный аккумулятор В с давлением P₀ = 20 МПа, откуда она равномерно расходуется в количестве Q = 7,2 м³/ч. Насос снабжен обводной трубой с перепускным краном С, по которой часть расхода может возвращаться обратно, и переливным клапаном О, отрегулированным на давление насоса р_н = 22 МПа (характеристика клапана Q_К = f(P_н) задана).

1) Определить условия работы насоса - подачу, давление и потребляемую им мощность. При подсчете потерь на трение по длине труб принять λ = 0,025. Местными потерями напора пренебречь.

2) Какое давление установится в аккумуляторе и каково будет давление насоса, если при том же полезном расходе Q из аккумулятора закрыть кран С на обводной трубе?

Ответ. 1) Qн = 8,1 м3/ч; Pн = 20.4 МПа; Nдв = 58,5 кВт. 2. P0 = 21,9 МПа; Pн= 22.3 МПа.

Скачать решение задачи 14-53 (Куколевский И.И.) (цена 200р)

---

Задача (Куколевский И.И.) 14.54. Объемный насос, характеристика которого приведена на рисунке, подает масло (р = 865 кг/м³, вязкость v = 70 сСт) по горизонтальной трубе длиной l = 20 м и диаметром d = 10 мм в цилиндр с дифференциальным поршнем, диаметры которого D₁ = 150мми D₂ = 120мм. Предохранительный клапан ПК отрегулирован на давление открытия 5 МПа. Определить скорость поршня v_n1 и развиваемое насосом давление рк в двух случаях: при нагрузке на поршень Р = 12,7 кН и при нагрузке Р = 0.

Ответ. v_n1 = 87см/с и P_н1 = 4,75 МПа; v_n2 = 93 см/с и P_н2 = 3 МПа.

Скачать решение задачи 14-54 (Куколевский И.И.) (цена 150р)

---