Материал: Лабораторный практикум Ч 1

Во избежание переполнения ёмкость Е2 оборудована линией перелива воды обратно в резервуар Р.

Слив воды из заполненной ёмкости Е2 осуществляется также в резервуар Р.

Для измерения энергопотребления двигателем насоса установка оборудована вольтметром (поз. 4) и амперметром (поз. 6).

Частота вращения рабочего колеса насоса регулируется потенциометром и регистрируется тахометром (поз. 5).

Методика выполнения работы

Нормальное испытание насосной установки проводится в следующем порядке: определяются значения Н, Nе, ηн в зависимости от подачи насоса V при заданном преподавателем постоянном числе оборотов рабочего колеса. Изменение подачи осуществляется с помощью вентиля В1 на нагнетательном трубопроводе. Первое наблюдение проводится при полностью закрытом вентиле В1, а дальнейшие измерения – при постепенном открытии вентиля В1.

Результаты измерений необходимо внести в табл. 4.3.

Таблица 4.3

Измеренные величины при n = ________ об/мин (насос 2)

1.Перед началом работы слейте воду из емкости Е2, открыв сливной вентиль В2. Ручку реостата, регулирующего частоту вращения электродвигателя, установите в крайнее левое положение.

2.Закройте вентили В1 (на напорной линии) и В2 (сливной), а также кран К1 на линии соединения вакуумметра с всасывающим трубопроводом.

41

3.Откройте вентиль В3 для заполнения насоса водой из водопроводной сети. После заполнения насоса закройте вентиль.

4.Кнопкой автоматического пускателя включите электропитание и вращая ручку реостата установите заданную частоту вращения вала электродвигателя.

5.Откройте кран К1 (соединения вакуумметра с линией всасывания).

6.При заданной частоте вращения вала снимите показания амперметра, вольтметра, манометра и вакуумметра и внесите их в табл. 4.3.

7.Откройте немного вентиль на напорной линии насоса В1 так, чтобы вода начала поступать в ёмкость Е2 с небольшим расходом. Скорректировав ручкой реостата частоту вращения электродвигателя до заданного значения, повторите снятие показаний вольтметра, амперметра, манометра

ивакуумметра. Измерьте по мерному стеклу объем воды, поступившей в ёмкость Е2 за время t, используя секундомер.

8.Сделайте 6–8 измерений (повторив п. 7) при разной степени открытия вентиля В1 в диапазоне от полностью открытого до полностью закрытого при заданной частоте вращения вала.

9.Повторите пункты 6–8 при других числах оборотов двигателя, заданных преподавателем.

10.После окончания измерений, закройте кран К1 (соединения вакуумметра с линией всасывания). Ручку реостата переведите в крайнее левое положение. Отключите электропитание кнопкой на автоматическом регуляторе. Слейте воду из ёмкости Е2, открыв сливной вентиль В2.

Примечание. Если при выполнении измерений уровень воды в ёмкости Е2 превысит 2/3 объёма, необходимо, не отключая двигатель, прикрыть напорный вентиль В1 и, открыв сливной вентиль В2, опорожнить ёмкость Е2.

Обработка экспериментальных данных

Для каждого опыта:

1.Рассчитайте подачу насоса по формуле (4.6).

2.Рассчитайте напор насоса по формуле (4.1). Расстояние по вертикали от точки присоединения вакуумметра до центра манометра h0 прими-

42

те равным 77 мм.

3.Вычислите полезную мощность по формуле (4.2).

4.Рассчитайте потребляемую электродвигателем мощность по показаниям вольтметра и амперметра в сети электродвигателя:

где U – напряжение, В; I – сила тока, А.

5.Определите коэффициент полезного действия (КПД) насосной установки («насос–передача–электродвигатель») по формуле (4.5).

6.Зная КПД насосной установки, а также КПД электродвигателя

(здесь дв 0,815) и КПД передачи механической энергии от двигателя к насосу ( пер 1), вычислите коэффициент полезного действия насоса ηн используя формулу (4.4) и потребляемую мощность (мощность на валу рабочего колеса насоса) по формуле:

7. По рассчитанным величинам постройте рабочие характеристики насоса: зависимости Н, Nе, ηн от подачи V при n = const.

8.Проверьте, как изменяются производительность, напор и полезная мощность в зависимости от числа оборотов рабочего колеса насоса, и сравните результаты с вычисленными по законам пропорциональности.

9.Рассчитанные величины внесите в табл. 4.4.

Таблица 4.4

Результаты расчёта при n = ________ (насос 2)

43

Контрольные вопросы

1.Устройство и принцип работы одно- и многоступенчатых центробежных насосов. Область применения.

2.Почему центробежный насос требуется заполнять при пуске?

3.Для каких целей на конце всасывающей трубы размещают клапан с сеткой?

4.Назовите параметры, характеризующие работу центробежного насоса.

5.Какой напор и какую производительность создают одно- и многоступенчатые насосы?

6.Как определить максимальную высоту всасывания насоса? От каких параметров она зависит?

7.Что такое универсальная характеристика насоса?

8.Явление кавитации. Как кавитация сказывается на работе насоса? Меры борьбы с кавитацией.

9.Что такое гидравлическая сеть и как рассчитать потерянный напор в сети?

10.Что такое рабочая точка насоса? Как подобрать насос к данной гидравлической сети?

11.Какие ещё (кроме центробежного) насосы применяются в химической промышленности?

12.Как работает поршневой (плунжерный) насос? Его достоинства и недостатки, область применения.

13.Что такое напор и каким уравнением описывается напор насоса?

44

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 5

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА ПОТОКА В АППАРАТЕ С МЕШАЛКОЙ

Структура потока или, другими словами, фактическое распределение параметра субстанции (температуры, концентрации и т.д.) в объёме аппарата, определяется фактическим полем скоростей и может быть описана какой-либо типовой математической моделью, например, ячеечной.

Ячеечная модель рассматривает реальный объём аппарата как совокупность последовательно соединённых виртуальных ячеек равного объёма. В пределах каждой ячейки жидкость идеально перемешена; между ячейками перемешивание отсутствует. Параметром этой модели является число ячеек п. Очевидно, что при п 1 ячеечная модель тождественна модели идеального смешения, а при п ∞ – модели идеального вытеснения.

О структуре потока можно судить по распределению частиц по времени пребывания в аппарате. При этом экспериментальный метод исследования структуры потока в аппарате обычно реализуется так: в аппарат подают трассёр, например, с постоянным расходом при постоянном значении регистрируемого параметра (так называемый «ступенчатый метом» ввода трассёра), и одновременно замеряют величину параметра на выходе из аппарата как функцию времени. Получаемая зависимость называется функцией (кривой) отклика системы на типовое возмущение.

Статистическая обработка кривой отклика позволяет определить параметр модели структуры потока.

Если для построения кривой отклика используется безразмерный параметр F, значение которого в эксперименте изменяется от 0 до 1, то среднее время пребывания частиц в аппарате при ступенчатом вводе трассёра определяется выражением:

где I (1 – F) – безразмерный параметр в момент времени t.

45