Основная литература
1. Башта Т.М. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы – М.: Машиностроение, 1982- 423с.
2. Зайнуллин З.Ф. Компрессорные машины. - Казань, Татполиграф, 1964 – 156с.
3. Абдурашитов С.А. и др. Насосы и компрессоры – М.: Недра, 1974 – 294с.
4. Черкасский В.М. и др. Насосы, компрессоры, вентиля-торы - М.: Энергия, 1968 – 304с.
Дополнительная литература
1. Ломакин А.А. Центробежные и осевые насосы – М.- Л.: Машиностроение, 1968 – 364с.
2. Дурнов П.И. Насосы и компрессорные машины – М.: Машгиз, 1960 – 276с.
3. Байбаков О.В. Вихревые гидравлические машины - М.: Машиностроение, 1981 – 198с.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Гидравлика и гидравлические машины. Методические указания к лабораторным работам. / Сост. Н.Х. Зиннатуллин, В.В. Антонов и др. Казан. гос. технол. ун-т. –Казань, 1994. – 64с.
2. Маркировка и условные обозначения насосов и элементов гидравлических сетей. / Сост. Б.Ф. Степочкин, Н.Ф. Бобров, В.А. Арсланов; Казан. хим. техн. ин-т. Казань, 1986. – 16с.
3. Контрольные задания и методические указания к расчету основных рабочих параметров насосной установки. / Сост. Н.Х. Зиннатуллин, Б.Ф. Степочкин; Казан. хим. техн. ин-т. - Казань, 1987. – 16с.
4. Контрольные задания и методические указания к расчету основных рабочих параметров насосной установки. / Сост. Н.Х. Зиннатуллин, Б.Ф. Степочкин, В.Е. Маширов; Казан. хим. техн. ин-т. – Казань, 1988. – 24с.
5. Расчет рабочего колеса центробежного насоса. / Сост. А.Д.Глинкин, Каз. хим. техн. ин-т. – Казань, 1984. – 24 с.
ЗАДАЧИ К КОНТРОЛЬНЫМ РАБОТАМ
Задача № 1
Определить полный напор, который должен развивать насос при питании горячей водой па-рового котла с избыточным дав-лением pk, если уровень воды в ба-рабане котла на h метров выше уровня воды в закрытом пита-тельном баке с избыточным дав-лением pн. Полную потерю напора в трубопроводах принять равной ∆ h.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| pk,кгс/см2 | 2,0 | 2,5 | 2,8 | 3,0 | 2,4 | 3,0 |
| pн, мм рт.ст. | 15 | 25 | 30 | 25 | 30 | 37 |
| h, м | 12 | 10 | 8 | 14 | 16 | 8 |
| ∆ h, м | 1,8 | 2,0 | 2,2 | 2,5 | 2,3 | 1,9 |
Задача № 2
Насос перекачивает жидкость, плотностью ρ 
из резервуара с атмосферным давлением в аппарат, абсолютное давление в котором составляет pk. Высота подъема жидкости h. Общее сопротивление всасывающей и нагнетательной линии равно ∆ h. Определить полный напор, развиваемый насосом. Пусть pатм=752 мм рт. ст.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| ρ, кг/м3 | 850 | 950 | 1000 | 1200 | 1100 | 870 |
| pk10-5, Па | 10 | 12 | 14 | 16 | 20 | 30 |
| h, м | 12 | 20 | 14 | 18 | 22 | 30 |
| ∆ h, м | 10,2 | 9,6 | 13,6 | 18,8 | 9,2 | 15,0 |
Задача № 3
Определить предельную высоту всасывания центробежного насоса производительностью Q без учета запаса на кавитацию при температуре воды 30˚ С и 80˚ C и атмосферном давлении pатм Диаметр всасывающей трубы d = 100 мм, а суммарный коэффициент сопротивления равен ξ.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| Q, м3/ч | ||||||
| ратм, мм рт. ст. | ||||||
| ξ | 8,4 | 9,2 | 7,2 | 11,2 | 8,8 | 9,8 |
Задача № 4
Центробежный насос, работающий с производитель-ностью Q,установлен на высоте h над уровнем моря.
Определить предельную высоту всасывания при температуре воды Т, если диаметр всасывающей трубы d, расчетная длина ее с учетом местных сопротивлений ℓрасч .. Коэффициент путевых потерь принять равным λ = 0,03.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Q, м3/ч | 100 | 90 | 100 | 80 | 70 | 60 |
| d, мм | 100 | 120 | 130 | 80 | 90 | 100 |
| Т, ˚ C | 50 | 40 | 40 | 30 | 30 | 20 |
| ℓрасч, м | 23,5 | 24,0 | 20 | 18 | 16 | 12 |
| h, м | 100 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 |
Задача № 5
Определить предельное расстояние l от колодца до центробежного насоса, перекачивающего воду температуры Т, если высота всасывания равна hвс , погружение приемного клапана под уровень воды в колодце а=1м, диаметр всасывающей трубы d. Коэффициент сопротивления по длине λ принять равным 0,03, а Σ ξn = 6,7.
 Параметры
| Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Т, ˚ C | 50 | 70 | 60 | 60 | 50 | 40 |
| h, м | 2,0 | 1,8 | 1,6 | 1,7 | 2,0 | 1,5 |
| d, м | 75 | 80 | 75 | 60 | 75 | 75 |
| Q, м3/ч | 12 | 11 | 8 | 7 | 7 | 6 |
Задача № 6
По трубе диаметром d общей длиной ℓ с коэффициентом сопротивления λ = 0,025 под действием разности уровней Н из верхнего резервуара в нижний перетекает вода.
Во сколько раз увеличится расход воды в трубе при установке в точке А центробежного насоса (характеристика насоса приведена)? Местные потери напора принять равными 15% от линейных.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| ℓ, м | 80 | 40 | 60 | 80 | 70 | 50 |
| Н, м | 1,2 | 1,2 | 1,5 | 2,0 | 1,4 | 1,3 |
| d, м | 100 | 50 | 75 | 60 | 50 | 50 |
Задача № 7
Центробежный одноступенчатый насос имеет данные: диаметр входа в рабочее колесо d1, диаметр выхода d2, ширина на выходе b2, коэффициент стеснения на выходе φст2 , число лопаток z, угол между относительной и окружной скоростью на входе β1, тот же угол на выходе β2, частота вращения вала n = 2900 об/мин, плотность жидкости ρ = 900кг/м3, гидравлический КПД в оптимальном режиме η1 = 0,85.
Построить характеристику теоретического напора Нт==f(Q); определить создаваемое насосом давление в оптимальном режиме ропт , если Qопт составляет 20% от Q при Нт = 0. Построить треугольники скоростей для входа и выхода из рабочего колеса.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| d1 , см | 6,2 | 6,8 | 8,0 | 9,0 | 11,5 | 12,5 |
| d2 , см | 13,2 | 13,5 | 15,5 | 16,3 | 20,3 | 21,8 |
| b2 , мм | ||||||
| z | ||||||
| φст 2 | 0,85 | 0,86 | 0,87 | 0,90 | 0,91 | 0,82 |
| β1, град | ||||||
| β2, град |
Задача № 8
Насос тройного действия подает воду в количестве Q из колодца глубиной h1 в водопроводный бак, расположенный на высоте h2.
Определить необхо-димую мощность на валу насоса, если полный КПД насоса η = 0,70, а гидравлическое сопротивление трубопровода характеризуется ∆ h.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Q, м3/ч | 30 | 32 | 36 | 40 | 50 | 55 |
| ∆ h, м | 5,5 | 8,0 | 7,0 | 6,0 | 7,5 | 6,4 |
| h1, м | 4,0 | 4,5 | 3,8 | 5,0 | 4,2 | 5,2 |
| h2, м | 25 | 20 | 24 | 26 | 32 | 30 |
Задача № 9
Работающий без воздушного колпака поршневой насос простого действия, диаметр цилиндра которого D, ход поршня S, забирает воду с температурой T = 20˚ С по трубе диаметром d = 100 мм и общей длиной ℓ из колодца глубиной h при атмосферном давлении pатм.
Определить предельное число оборотов вала насоса, если сопротивление всасывающего клапана ∆ hкл = 0,6 м вод. ст.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| D, мм | 150 | 150 | 200 | 180 | 160 | 220 |
| S, мм | 200 | 180 | 240 | 220 | 200 | 250 |
| ℓ, м | 8 | 10 | 12 | 9,6 | 15 | 12 |
| h, м | 4 | 3,6 | 4,2 | 4,8 | 4,4 | 3,5 |
| pатм, мм рт.ст. | 750 | 760 | 750 | 770 | 740 | 720 |
Задача № 10
Высота всасывания поршневого насоса с воздушным колпаком, имеющего диаметр цилиндра D = 250 мм, ход поршня S = 300 мм, составляет hвс. Воздушный колпак делит всасывающую трубу диаметром d = 100 мм, общей длиной l на две части длиной l1 и l2. Сопротивление всасывающего клапана насоса равно ∆ hкл. На длине трубы l2 потери напора составляют ∆ hвс2.
Определить предельное число оборотов nкр вала насоса при T воды, равной 10˚С и барометрическом давлении pбар = 724 мм рт. ст. Как изменится это число оборотов, если насос будет работать без воздушного колпака?
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| hвс , м | 4,8 | 4,0 | 4,2 | 5,0 | 3,6 | 3,6 |
| l, м | 12 | 14 | 12 | 16 | 18 | 15 |
| l1, м | 1,0 | 1,1 | 1,0 | 1,2 | 1,25 | 1,2 |
| ∆ hкл , м | 1,3 | 2,0 | 1,8 | 1,6 | 2,0 | 2,2 |
| ∆ hвс2, м | 0,8 | 0,9 | 1,6 | 0,6 | 0,7 | 0,8 |
Задача № 11
Определить среднюю и максимальную скорость движения поршня насоса простого действия, диаметр которого D, ход поршня S, число оборотов n.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| D, мм | ||||||
| S, мм | ||||||
| n, об/мин |
Задача № 12
Построить график изменения скорости перемещения поршня силового гидроцилиндра W в зависимости от угла γ наклона шайбы регулируемого аксиально-поршневого насоса. Пределы изменения угла γ =0 
30º. Параметры гидроцилиндра: диаметр поршня D1, диаметр штока D2 = 0,6 D1. Параметры насоса: z = 7 (количество цилиндров), число оборотов шайбы n, диаметр цилиндра d, диаметр окружности центров цилиндра D = 2,7 d. Объемные потери не учитывать.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| D1, мм | 235 | 95 | 135 | 175 | 225 | 275 |
| d, мм | 36 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
| n, об/мин | 8 | 10 | 7 | 6 | 4 | 5 |
Задача № 13
Трехцилиндровый насос, представляющий собой строенный насос простого действия, подает специальный раствор (ρ = 1,9·103 кг/м3) для цементирования газовой скважины. Параметры насосов: диаметр плунжера d, ход плунжера S, число двойных ходов в минуту n, развиваемое насосом давление p, объемный КПД ηo = 0,9, полный КПД η = 0,82.
Определить подачу Q, потребляемую мощность N. Построить график подачи Q, определить степень неравномерности подачи.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| d, мм | ||||||
| S, мм | ||||||
| p, МПа | ||||||
| n, об/мин |
Задача № 14
Определить мощность, требуемую идеальным компрессором, производительностью Q, при изотермическом, адиабатном и политропном (n = 1,2) сжатии воздуха. Сжатие производится от начального состояния p1 =1 ата до p2.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Q, м3/мин | 5 | 4 | 3 | 3 | 4 | 5 |
| p2, ата | 7 | 6 | 5 | 4 | 5 | 6 |
Задача № 15
До какой температуры нагреется воздух при адиабатном и политропном (n = 1,3) сжатии от начальных условий p1, T1˚С до p2?
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| p1, мм рт. ст. | 760 | 750 | 740 | 735 | 740 | 750 |
| p2, кгс/см2 | 7 | 6 | 5 | 4 | 4 | 5 |
| T˚С | 20 | 18 | 16 | 18 | 20 | 20 |
Задача № 16
Компрессор, имеющий вредное пространство Vвр, сжимает воздух от p1 до p2. Определить объемный КПД компрессора при изотермическом, адиабатном и политропном (n = 1,2) расширении воздуха, остающегося во вредном пространстве.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Vвр, % | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 3,0 | 3,5 | 4,0 |
| p1, мм рт. ст. | 760 | 750 | 740 | 730 | 730 | 740 |
| p2, МПа | 0,6 | 0,7 | 0,6 | 0,6 | 0,5 | 0,5 |
Задача № 17
Определить размеры цилиндра и необходимое число оборотов n одноступенчатого компрессора простого действия производительностью Q, сжимающего воздух от p1 до p2, если объемный КПД η0 = 0,85, средняя скорость поршня Vn, отношение хода поршня к диаметру (S/D) = a.
Найти необходимую мощность электродвигателя с запасом 10% на перегрузку, при полном изотермическом КПД ηиз = 0,7.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| Q, м3/мин | ||||||
| p1, кгс/см2 | 1,0 | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,0 |
| p2, кгс/см2 | ||||||
| Vn, м/с | ||||||
| а | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,4 | 1,3 |
Задача № 18
Определить теоретически наивыгоднейшие промежуточные давления p2 и p3 трехступенчатого поршневого компрессора, адиабатно сжимающего воздух от начального давления p1 до конечного давления p4.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| p1, мм рт.ст. | ||||||
| p2, кгс/см2 |
Задача № 19
Компрессор сжимает воздух от p1 при THºC до pk. Определить, до какой температуры T нагревается воздух при одноступенчатом, двухступенчатом и трехступенчатом сжатии с промежуточным охлаждением до начальной температуры TH, если показатель политропы сжатия n = 1,3.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| p1, мм рт.ст. | 740 | 745 | 750 | 755 | 760 | 760 |
| pk, МПа | 1,2 | 1,0 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,2 |
| TH,ºC | 20 | 18 | 16 | 14 | 12 | 10 |
Задача № 20
Одноступенчатая турбогазодувка, сжимающая воздух параметрами p1 и T1ºC до p2, имеет рабочее колесо с наружным диаметром d2. Реализуется безударный вход воздуха в рабочее колесо, его относительная скорость на выходе из колеса V2, и составляет с окружной скоростью угол β2. Гидравлический КПД η2 = 0.82, коэффициент конечного числа лопаток σz = 0,86.
Определить температуру воздуха на выходе (показатель политропы n =1,2) и частоту вращения вала турбовоздуходувки.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| p1, мм вод ст | ||||||
| T1˚C | ||||||
| p2, кгс/см2 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 |
| V2, м/с | ||||||
| β2, град | ||||||
| d2, мм |
Задача № 21
Определить приближенно необходимый диаметр разгрузочного поршня для компенсации осевого усилия, возникающего в четырехступенчатой турбовоздуховке, сжимающей воздух от p1 до pk, не учитывая потерь в лабиринтных уплотнениях и принимая степень повышения давления во всех ступенях одинаковой.
Найти распределение осевого усилия по ступеням, если площадь отверстия входа воздуха в каждое рабочее колесо представляет собой кольцо с наружным диаметром d1, внутренним диаметром d0, диаметр вала dв.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| p1, мм рт ст | 720 | 730 | 740 | 750 | 760 | 770 |
| pk, кгс/см2 | 3,0 | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,7 | 3,0 |
| d1, мм | 300 | 290 | 280 | 270 | 270 | 280 |
| d0, мм | 150 | 140 | 130 | 120 | 120 | 130 |
| dk, мм | 100 | 90 | 80 | 70 | 70 | 80 |
Задача № 22
Определить теоретическое давление, создаваемое рабочим колесом турбокомпрессора при числе оборотов n, имеющим наружный диаметр d2 и внутренний диаметр d1, если средний удельный вес воздуха равен 2,8 кгс/м3. Построить треугольники скоростей при входе и выходе с колеса, если относительные скорости на входе и выходе с лопатки соответственно равны V1 , V2 и составляют с соответствующими окружными скоростями углы β1 и β2.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| n, об/мин | ||||||
| d2, мм | ||||||
| d1, мм | ||||||
| V1, м/с | ||||||
| V2, м/с | ||||||
| β1, град | ||||||
| β2, град |
Задача № 23
Рабочее колесо турбокомпрессора, имеющее наружный диаметр d2, вращается со скоростью n. Определить давление, создаваемое колесом при условии безударного входа и средней плотности воздуха ρв = 1,8 кг/м3, если относительная скорость на выходе с лопатки равна V2 и составляет с окружной скоростью U2 угол β2. Принять гидравлический КПД η2, коэффициент конечного числа лопаток σz.
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| d2, мм | ||||||
| n, об/мин | ||||||
| V2, м/с | ||||||
| β1, град | ||||||
| η2 | 0,80 | 0,82 | 0,85 | 0,80 | 0,78 | 0,77 |
| σz | 0,85 | 0,85 | 0,90 | 0,87 | 0,84 | 0,80 |
Задача № 24
Турбокомпрессор с диаметром рабочего колеса d2=800мм при числе оборотов n = 5500 об/мин создает давление p = 8кгс/см2 при производительности Q = 104 м3/час и требует мощность на валу Vв=103 кВт. Какую производительность и давление при условии подобия режимов будет развивать турбокомпрессор той же серии с диаметром колеса d2' при числе оборотов n'? Какую мощность на валу он при этом потребует?
| Параметры | Предпоследняя цифра шифра | |||||
| 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| d2', мм | 500 | 600 | 700 | 900 | 1000 | 400 |
| n', об/мин | 7000 | 6000 | 6500 | 7500 | 8000 | 7500 |
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица 1. Зависимость атмосферного давления от высоты над уровнем моря
| Высота над уровнем моря, м | рбар, м вод. ст. | Высота над уровнем моря, м | рбар, м вод. ст. |
| 0 | 10,3 | 700 | 9,5 |
| 100 | 10,2 | 800 | 9,4 |
| 200 | 10,1 | 900 | 9,3 |
| 400 | 9,8 | 1000 | 9,2 |
| 500 | 9,7 | 1500 | 8,6 |
| 600 | 9,6 |
Таблица 2. Зависимость вязкости воды от температуры
| T, ºC | v · 106, м2/с | T, ºC | v · 106, м2/с | T, ºC | v · 106, м2/с |
| 0 | 1,792 | 20 | 1,010 | 48 | 0,568 |
| 6 | 1,473 | 30 | 0,800 | 54 | 0,515 |
| 12 | 1,236 | 36 | 0,707 | 60 | 0,469 |
| 18 | 1,056 | 42 | 0,832 | 80 | 0,360 |
Таблица 3. Зависимость давления парообразования воды от температуры
| T, ºC | Давление насыщенного пара рt, м вод. ст. | T, ºC | Давление насыщенного пара рt, м вод. ст. |
| 5 | 0,09 | 10 | 0,12 |
| 20 | 0,24 | 70 | 3,17 |
| 30 | 0,43 | 80 | 4,82 |
| 40 | 0,75 | 90 | 7,14 |
| 60 | 2,02 | 100 | 10,3 |