Уравнение Бернулли для определения теоретического напора, создаваемого насосом.

Филиал ФГБОУ ВПО «Мурманский государственный технический университет»

Контрольная работа №1

Дисциплина/Профессиональный модуль (МДК/Раздел)

ОП.08. Гидравлика

Специальность: 26.02.05. Эксплуатация судовых энергетических установок

Вариант № 9

АРХАНГЕЛЬСК

2018

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение. 3

1. Уравнение Бернулли для определения теоретического напора, создаваемого насосом. 4

2. Способы устранения гидравлических ударов в поршневых насосах и трубопроводах. 7

3. Схема и принцип действия пружинного манометра. 8

4. Задача. 9

Заключение. 11

Список рекомендуемой литературы.. 12

Введение

Гидравликой называется наука, изучающая законы равновесия и движение жидкостей и разрабатывающая методы их применения для решения практических задач.

Название «гидравлика» происходит от сочетания греческих слов «hỳdōr» - вода и «aulōs» - труба, желоб. Первоначально она представляла собой учение о движении воды по трубам. С развитием техники область применения законов гидравлики существенно расширилась. На законах гидравлики основан расчёт разнообразных гидротехнических сооружений (например, плотин, каналов, водосливов), трубопроводов для подачи различных жидкостей, гидромашин (насосов, гидротурбин, гидропередач), а также других гидравлических устройств, применяемых во многих областях техники.

Гидравлика зародилась в Древней Греции. Первым научным трудом по гидравлике считается работа Архимеда (287 – 212 до н.э.) «О плавающих телах», содержащая его известный закон о равновесии тела, погружённого в жидкость.

В средние века гидравлика практически не развивалась, так как эпоха феодализма с её натуральным хозяйством и отсутствием развитой промышленности не ставила перед этой наукой задач, требующих разрешения. Только с зарождением капитализма появилась необходимость в развитии гидравлики быстрыми темпами.      

Уравнение Бернулли для определения теоретического напора, создаваемого насосом.

Уравнение Бернулли является основным уравнением гидродинамики, устанавливающим связь межу средней скоростью и гидродинамическим давлением в установившемся потоке.

Трубопровод с насосной подачей может быть разомкнутым, когда жидкость перекачивается из одной емкости в другую или замкнутым, в котором циркулирует одно и то же количество жидкости.

рис.1(а, б) Трубопровод с насосной подачей

На (рис.1, а) представлен разомкнутый трубопровод, по которому насосом жидкость перекачивается из нижнего резервуара с давлением p₀ в другой резервуар с давлением p₃. Высоту расположения оси насоса относительно нижнего уровня z₁ называют геометрической высотой всасывания, а трубопровод, по которому жидкость поступает к насосу, всасывающим трубопроводом (линией всасывания). Высоту расположения верхнего уровня жидкости z₂, называют геометрической высотой нагнетания, а трубопровод, по которому жидкость движется от насоса, напорным (линией нагнетания).

Составим уравнение Бернулли для потока жидкости во всасывающем трубопроводе, т.е. для сечений 0-0 и 1-1:

Данное уравнение является основным для расчета всасывающих трубопроводов. Оно показывает, что процесс всасывания, т.е. подъем жидкости на высоту z₁, сообщение ей кинетической энергии и преодоление всех гидравлических сопротивлений происходит за счет использования (с помощью насоса) давления p₀. Так как это давление обычно бывает весьма ограниченным, то расходовать его надо так, чтобы перед входом в насос остался некоторый запас давления p₁, необходимый для его нормальной бескавитационной работы.

Уравнение Бернулли для движения жидкости по напорному трубопроводу, т.е. для сечений 2-2 и 3-3:

Левая часть уравнения представляет собой энергию жидкости на выходе из насоса, отнесенную к единице веса.

Аналогичная энергия перед входом в насос может быть вычислена из уравнения всасывающего трубопровода

Найдем приращение энергии жидкости в насосе, т.е. определим ту энергию, которую приобретает, проходя через насос, каждая единица веса жидкости. Эта энергия, сообщаемая жидкости насосом, называется напором, создаваемым насосом, и обозначается H_нас. Она равна

или

Сравнения полученной формулы с зависимостью для определения потребного напора позволяет сформулировать правило: при установившемся течении жидкости в трубопроводе насос развивает напор, равный потребному

На этом правиле основывается метод расчета трубопроводов, питаемых насосом, заключающийся в определении точки пересечения характеристики насоса (зависимости напора, создаваемого насосом, от его подачи) и кривой потребного напора трубопровода. Эта точка получила название рабочей точки.

Для замкнутого трубопровода (рис.1, б) геометрическая высота подъема жидкости равна нулю (Dz=0), следовательно, при равенстве скоростей на входе и выходе из насоса (V₁=V₂)

т.е. между потребным напором и напором, создаваемым насосом, справедливо то же равенство.

Замкнутый трубопровод обязательно должен иметь расширительный, или компенсационный бачок, соединенный с одним из сечений трубопровода, чаще всего со стороны всасывания насоса, где давление имеет минимальное значение. Он служит для компенсации утечек и предотвращения колебания давления в системе, связанных с изменением температуры.

При наличии расширительного бачка, присоединенного в соответствии с рис.5.3.1, б, давление на входе в насос определится из выражения:

По величине p₁ можно подсчитать давление в любом сечении замкнутого трубопровода. Если давление в бачке изменить на некоторую величину, то во всех точках данной системы давление изменится на ту же самую величину.