МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
К расчетно-графической и контрольным работам по дисциплине
«Тепловые двигатели и нагнетатели»
Методические рекомендации по выполнению расчетно-графической работы
Создаваемый насосом напор определяется по выражению [Л.2, с.24]:
H = (p к- p н )/rg + (c к2 – с н2 )/2 g + Z, м, (1)
где p н и p к - абсолютные давления на входе и выходе из насоса, Па; с н и c к - скорости потока на входе и выходе из рабочего колеса насоса, м/с; r - плотность воды (r = 103 кг/м3).
Значения давлений p н и p к находятся по заданным давлениям p вак и p ман и принятому значению атмосферного давления В: p н = = В - p вак; p к = В + p ман .
Значения скоростей с н и c к можно найти из уравнений неразрывности [Л.2, с. 45,122÷124] или принять в следующих пределах: с н = 2 ¸ 2,5; c к = 3 ¸ 5 м/с.
КПД насоса определяется по формуле [Л.2,с.54]
н = г о м, (2)
где гидравлический КПД г и обьемный КПД о определяются по выражениям, приведенным в [Л.2,с.119], а механический КПД м принимается равным 0,85 ¸ 0,95.
Гидравлический КПД
г = 1 – 0,42/ (lg D 1пр − 0,172)2, (3)
где D 1пр – приведенный диаметр на входе, мм.
D 1пр = R (Q/ 0 n)1/3103, (4)
где Q – объемная подача, м3/с; n – частота вращения, об/мин; R = = 3,5 ÷ 4,5; 0 = 0,95 ÷ 1,0 [Л.2, с.45, 120 -122].
Объемный КПД
о = 1/(1 + 0, 68 n s -2/3), (5)
где n s – коэффициент быстроходности
n s = 3,65 n Q 1/2 / (H)3/4,об/мин. (6)
Рекомендуется сопоставить полученные в результате расчетов значения КПД насоса со значениями аналогичных КПД, указанных в учебной литературе [Л.2, с.147].
Мощность привода насоса определяется по формуле [Л.2, с.54,202]
N пр = mr Q gH ×10-3/ h н, кВт, (7)
где m – коэффициент запаса по мощности (m = 1,1 ¸ 1,5).
Для расчета теоретической напорной характеристики насоса можно использовать основное уравнение центробежной машины [Л.2, с.66].
Из основного уравнения при подаче Q = 0 имеем выражение для теоретического напора, создаваемого насосом:
H т0 = u 22 /g, м, (8)
где u 2− окружная скорость выходных кромок рабочих лопастей, м/с.
Значение скорости u 2определяется по заданной частоте вращения n = 1450 об/мин и выходному диаметру рабочего колеса D 2:
u 2 = D 2 n/60, м/с.
Значение D 2можно найти, используя формулу
D 2 = m 1 m 2 R (Q/ 0 n)1/3, м, (9)
где m 1 = 0,85 ÷ 1,0; m 2 = 1,25 ÷ 3,3 (m 2 = 2,5 при n s = 40 ÷ 80 m 2 = = 2 при n s = 80 ÷ 150); R = 3,5 ÷ 4,5; 0 = 0,95 ÷ 1,0 [Л.2, с.45, 120-122].
Призаданной подаче Q теоретический напор определяется по формуле:
H т =H д / г л, м, (10)
где H д - действительный напор, найденный по формуле (1); л - коэффициент, учитывающий конечное число лопастей ( л = 0,8).
В связи с тем, что теоретическая напорная характеристика насоса представляет линейную функцию Н = f (Q) [Л.2, с.67], ее можно построить по значениям теоретического напора Н т, подсчитанным при нулевой и заданной подачам.
Изображение действительной характеристики насоса может быть получено из теоретической путем вычитания (при заданных подачах) значений потерь напора в проточной части машины [Л.2, с.68].
Методические рекомендации по выполнению задачи 1
Мощность привода вентилятора определяется по формуле [Л.2,с. 212]
N пр = mn Q p× 10-3 / h в, кВт, (11)
где mn - коэффициент запаса по мощности (mn = 1,05 ¸ 1,2); Q – производительность вентилятора, м3/с; p − давление, создаваемое вентилятором и необходимое для преодоления сопротивления воздушного тракта Н, Па.
Рассчитываются значения потребляемой вентилятором мощности при его установке перед воздухоподогревателем и после него. При втором варианте установки вентилятора его производительность определяется с учетом фактической плотности воздуха r =r 0[(t 0+273)/(t +273)]. Полученные значения мощностей привода сравниваются между собой и определяется место установки вентилятора по энергетическим затратам на его работу.