В. В. Богачев теоретические основы


НазваниеВ. В. Богачев теоретические основы
страница4/8
Дата публикации13.06.2013
Размер0.79 Mb.
ТипУчебное пособие
userdocs.ru > Математика > Учебное пособие
1   2   3   4   5   6   7   8

4.2. Работа насоса в сети

П

Рисунок 4.3 – Схема работы насосной установки в сети
усть имеется насосная уста­новка (рис. 4.3), состоящая из приемного 1 и напорного 5 резервуаров, напорной 4 и всасывающей 2 линий гидравлической сети и насосного агрегата 3. Давления на свободной поверхности жидкости в резервуарах 1 и 5 отличны от атмосферного и равны соответственно p1 и р11. Составив уравнение Д. Бернулли для всасываю­щей линии между сечениями 1 – 1 и b – b сети напорной линии (между сечениями н – н и II – II) и имея в виду, что уровень жидкости в резервуарах поддерживается постоянным, получаем выражение для на­пора насоса, работающего в сети,



(4.2)

Из выражения (4.2) видно, что напор насоса рас­ходуется на преодоление геометрического напора Нг, разности пьезометрических напоров II – pI)/y и сум­марных потерь напора hw в сети. Правая часть выраже­ния (4.2) называется потребным напором Нп.

Выражение потерь напора для насосной установки получаем в виде



(4.3)

Сомножитель перед Q2 – константа, поэтому имеем:



(4.4)

Выражение, описываемое уравнением (4.4), явля­ется характеристикой сети.
^ 4.3. Метод наложения характеристик

Режимом работы нагнетателя в какой-либо сети называется равновесное состояние, определяемое совместным решением харак­теристик сети и нагнетателя. Аналитическое решение этой задачи пока невозможно, но то обстоятельство, что и характеристика сети, и характеристика нагнетателя строятся в одних и тех же координатах, позволяет ре­шить эту задачу графически, используя метод наложе­ния характеристик.

Если на характеристику полного давления нагнетателя, построенную в координатах р – L, наложить по­строенную в тех же координатах и в том же масшта­бе характеристику сети, то точка их пересечения (рабо­чая точка) однозначно определит давление и подачу нагнетателя при работе в этой сети (точка А на рис. 4.4). При этом полное давление нагнетателя равно полному гидравлическому сопротивлению или полным потерям давления в сети, а подача нагнетателя LA равна расходу жидкости в сети. Как видно на рис. 4.4, нагнетатель с характеристикой р – L, работая в сети, не может иметь подачу, боль­шую, чем LA, так как при L>LA давление, создаваемое нагнетателем, меньше потерь давления в сети.





Рисунок 4.4 – К определению ре­жима работы радиального вентилятора

Рисунок 4.5 – К определению параметров работы вентилятора

Подача, меньшая LA, может быть обеспечена нагнетателем лишь в случае изменения его характеристики с помощью то­го или иного способа регулирования.

Если характеристику сети наложить на полную ха­рактеристику нагнетателя и провести через рабочую точку А вертикальную линию, то в точках пересечения ее с характеристиками мощности, КПД, статического и динамического давлений получим значения этих пара­метров (см. рис. 4.5).

Помимо простоты и наглядности метод наложения характеристик зачастую оказывается единственным ме­тодом, позволяющим проанализировать работу не только одного, но и нескольких нагнетателей, работающих в се­тях различной сложности.
^ 4.4. Присоединение нагнетателя к сети

Для нормальной работы нагнетателей необходимо обеспечить равномер­ный подвод потока к его входному патрубку. Кроме этого необходимо, чтобы изменение скорости жидкости от значений во всасывающем трубопроводе до значе­ний при входе в рабочее колесо происходило по возмож­ности с минимальными потерями. Все это достигается установкой входных элементов. Подводы должны вы­полнять свои функции как при оптимальном режиме, так и при отличных от оптимального режимах, когда на входе в рабочее колесо возникают обратные токи, завихрения и т. п.

При установке насосов применяют две конструктив­ные схемы всасывающих устройств: 1) осевой подвод конфузорного типа (рис. 4.6 а) и 2) боковой подвод, который может быть выполнен в виде: симметричного кольцевого подвода, обычно не создающего при входе момента скорости в рабочем колесе (рис. 4.6 б); полу­спирального подвода, создающего определенный момент скорости на входе в рабочее колесо (рис. 4.6 в) и суживающегося колена большого радиуса (рис. 4.6 г).

Для насосов с ns≤100 можно считать, что оба типа подводов равноценны в гидравлическом отношении. При­менение подводящего колена с малым радиусом кри­визны может привести к отрывам потока от стенок канала и появлению «мертвых» зон.

В зависимости от конкретных условий перед входом в вентилятор приходится устанавливать такие элемен­ты, как поворотные колена, коробки, тройники, щелевые и другие переходные патрубки, конфузоры и т. д.

Строго говоря, входные элементы являются участ­ками сети, и потери давления в них следует рассчиты­вать обычным способом с использованием известных ко­эффициентов сопротивления. Однако наличие таких эле­ментов в непосредственной близости от входа в нагне­татель может оказать существенное влияние на его ра­боту и значительно ухудшить его качества. Определить изменение характеристики нагнетателя при наличии та­ких элементов расчетом не удается; это можно сделать лишь экспериментально.

Представляется целесообразным, оценивая влияние входных и выходных элементов при установке вентиля­торов, пользоваться рекомендациями канд. техн. наук Л. А. Бычковой, которая предлагает получить характе­ристику вентиляционной установки, вычитая из ката­ложной характеристики полного давления предвари­тельно выбранного вентилятора суммарные потери давления во входных и выходных элементах. (Вентиляцион­ной установкой называют вентилятор вместе со слож­ным элементом, расположенным в непосредственной близости от него, т. е. на расстоянии менее 6d0 от вход­ного отверстия и 3dэкв от выходного отверстия венти­лятора.)



Рисунок 4.6 – Конструктивные схемы всасывающих устройств центробежных насосов: а – осевой подвод конфузорного типа; б – симметричный кольцевой подвод; в – полуспиральный подвод; г – суживающееся колено большого радиуса




Рисунок 4.7 – Входные элементы радиальных вентиляторов
^ 4.5. Выходные элементы вентиляционных установок

В ка­честве выходных элементов установок применяются от­воды, переходники с прямоугольного на круглое сечение, короба, диффузоры, а также некоторые сочетания этих элементов (рис. 4.8).

Отводы за нагнетателями предназначены для плав­ного поворота потока на 90 °, т. е. таким образом, чтобы направление отвода продолжало направление спирали кожуха (рис. 4.8 а). Обратное направление отвода (пунктирная линия на рис. 4.8 б) неправильно, так как при этом вследствие срыва потока наблюдается зна­чительное возрастание гидравлических потерь.

Наибольшее применение получили диффузоры, ос­новное назначение которых состоит в том, чтобы с ми­нимальными потерями преобразовать динамическое дав­ление потока на выходе из нагнетателя в статическое, увеличив при этом статический КПД установки. По­скольку динамическое давление современных нагнета­телей в области эффективной работы составляет 10 – 30 % полного давления, то преобразование динамического давления в статическое с малыми потерями имеет существенное значение.

Угол раскрытия диффузора (на каждую из сторон) принимают в пределах 12 – 14 ° (рис. 4.8 в). Если диф­фузор имеет одностороннее раскрытие и неизменен по ширине, то угол α1 можно довести до 25 ° (рис. 4.8  г).

frame15

В

Рисунок 4.9 – Эффективная рабочая характеристика полного давления радиального вентилятора
ычитая из каталожной характеристики полного дав­ления нагнетателя потери давления в присоединитель­ных элементах, получают эффективную рабочую харак­теристику полного давления нагнетателя (рис. 4.9).

Контрольные вопросы

1. Как определяются суммарные потери давления в сети?

2. Что такое метод наложения характеристик?

3. Привести примеры различных характеристик сетей.

4. Охарактеризовать входные элементы вентиляционных установок.

5. Охарактеризовать выходные элементы вентиляционных установок.

ЛЕКЦИЯ 5

^ СОВМЕСТНАЯ РАБОТА НАГНЕТАТЕЛЕЙ
Необходимость включения нагнетателей в совместную работу в большинстве случаев вызвана следующими причинами:

  1. один нагнетатель не может обеспечить требуемую подачу или давление, а замена его другим, более мощ­ным, невозможна;

  2. в процессе эксплуатации в соответствии с требо­ваниями технологического процесса возникают режимы, связанные с продолжительным изменением расхода и сопротивления сети (изменение режима осуществляется отключением одного из нагнетателей);

  3. требуется обеспечить надежность работы всей си­стемы в целом;

  4. архитектурно-планировочные решения зданий приводят к созданию сложных разветвленных сетей, для регулирования которых с наибольшей эффективностью требуется установка нескольких нагнетателей.

Кроме того, при совместном включении нагнетателей появляется возможность наращивать мощность по час­тям и упрощается проблема резервирования, при этом общие экономические показатели таких систем могут оказаться довольно высокими, несмотря на возможное снижение ШД отдельных агрегатов и дополнительные затраты, связанные с обслуживанием нескольких уста­новок. И тем не менее включение нагнетателей в со­вместную работу используется редко. Основные причи­ны этого – опасность возникновения неустойчивых ре­жимов работы и некоторое увеличение сложности рас­чета.

Включение нагнетателей в совместную работу может быть параллельным, последовательным и смешанным (комбинированным).
^ 5.1. Параллельное включение нагнетателей

В большинст­ве случаев параллельное включение двух и большего числа нагнетателей рекомендуется тогда, когда оно при­водит к увеличению подачи, а соответствующее увеличе­ние частоты вращения рабочего колеса или размеров нагнетателя невозможно из-за чрезмерного усиления шума, конструктивных или архитектурно-планировочных соображений.

Известны три основные схемы параллельного вклю­чения нагнетателей: полностью параллельное включение (рис. 5.1 а) и полупараллельное включение по схемам, показанным на рис. 5.1 б, в.

Проанализируем работу нагнетателей в условиях па­раллельного включения. Рассмотрим случай, когда в сеть по схеме, показанной на рис. 5.1 а, включены нагнетатели с одинаковой характеристи­кой. Для упрощения анализа пренебрежем сопротив­лением индивидуальных участков сети (участки 1 – 2). В этом случае, как и в случае любого совместного включения, главным является определение режима работы не только всей системы в целом, но и каждого из нагнетателей в отдельности. Функциональная зависимость давления нагнетателя от его подачи сложна и чаще все­го задана графически в виде характеристики р – L, по­этому наиболее простым способом анализа оказывается графический. Обычно применяют метод суммарной ха­рактеристики нагнетателей.


Рисунок 5.1 – Схемы параллельного включения нагнетателей
Из рис. 5.1 а видно, что давления, создаваемые каждым нагнетателем в точках 1 и 2, одинаковы, а об­щая подача равна сумме подач отдельных нагнетателей. Отсюда вытекает правило построения суммарной характеристики параллельно включенных нагнетателей: при одинаковом давлении нужно сложить подачи.

П

Рисунок 5.2 – Определение режима работы двух параллельно включен­ных одинаковых вентиляторов

остроение суммарной характеристики давления по­казано на рис. 5.2. Абсциссы а, представляющие собой подачу одного нагнетателя, суммируются при каждом значении давления. При включении нагнетателей в сеть с характеристикой (1 + 1) режим работы будет опреде­ляться точкой А. При этом подача нагнета­телей определяется суммой подач, а дав­ление, создаваемое каждым нагнетателем при со­вместной работе, равно суммарному давлению. Подача каждого нагнетателя составляет половину от общей. КПД обоих на­гнетателей равен КПД каждого из них. Суммарные затраты мощности равны сумме мощностей.
^ 5.2. Методика построения характеристик

Построение суммарной характеристики разных нагнетателей в принципе не отличается от предыдущего построения. Однако, прежде чем рассматривать этот вопрос, следует ознакомиться с характеристикой нагнетателя в квадрантах.

Если несколько нагнетателей, имеющих разные ха­рактеристики, подключить к одной камере, то в ней можно создать настолько значительное давление, что один из нагнетателей не сможет ему противодейство­вать, и поток пойдет через этот нагнетатель в обратную сторону. При этом, очевидно, разность полных давлений с обеих сторон нагнетателя останется положительной, а поток изменит направление и нагнетатель, следова­тельно, будет работать при отрицательных подачах (L<0). Направление вращения рабочего колеса при этом не изменяется, поэтому нагнетатель по-прежнему будет потреблять мощность (в противном случае нагне­татель стал бы работать как турбина, отдавая мощ­ность на вал).

Если, наоборот, нагнетатель включить последователь­но с более мощным, то его подача может увеличиться до значений, гораздо больших, чем его собственная мак­симальная подача. При этом он станет сопротивлением для более мощного нагнетателя, т. е. при сохранении направления подачи (L>0) разность давлений с обеих сторон нагнетателя изменит знак.

И

Рисунок 5.3 – Характеристика пол­ного давления радиального вентилятора в квадрантах
з рис. 5.3, на котором показана характеристика нагнетателя в квадрантах, видно, что работа нагнетате­ля возможна в I, II и IV квадрантах. Работа нагнетателя в III квадранте невозможна, так как поток не может пойти в обратном направлении че­рез нагнетатель (L<0) при давлении перед нагнетате­лем большим, чем за ним. Обычно характеристику сни­мают только в I квадранте, т. е. при нормальной работе нагнетателя, тем более что для снятия характеристики во II и IV квадрантах требуется специальное оборудование.

Пусть параллельно включены два нагнетателя с ха­рактеристиками 1 и 2 (рис. 5.4). Суммарную характе­ристику легко получить, воспользовавшись приведенным выше правилом построения. Анализируя работу нагне­тателей, необходимо учитывать вероятность попадания характеристики во II квадрант. Поясним указанное об­стоятельство примером работы нагнетателей в общей камере.

При режимах работы нагнетателей, расположенных правее точки Б (участок А – Б), оба нагнетателя имеют положительную подачу, следовательно, суммарная по­дача Lг больше той, которую имел бы каждый из нагне­тателей при индивидуальной работе в сети I – LE Lг, Lк Lг. Таким образом, параллельное включение здесь целесообразно.



Рисунок 5.4 – Определение режима работы двух параллельно вклю­ченных вентиляторов, имеющих разные характеристики
Если режим работы определяется точкой Б, то вклю­чение в параллельную работу нагнетателя с характери­стикой I бесполезно, поскольку суммарная подача на­гнетателей при работе в сети II равна подаче, которую имеет при индивидуальной работе в этой же сети нагне­татель с характеристикой 2, т. е. Lобщ = LбL2.

При режимах работы, расположенных левее точки Б (участок Б – В), подача нагнетателя с характеристикой 2 имеет положительное значение, а подача нагнетателя с характеристикой 1 – отрицательное, т. е. поток в нем направлен в обратную сторону. Поэтому суммарная по­дача в общую камеру оказывается меньше той, которую имеет самостоятельно работающий в сети III нагнета­тель с характеристикой 2. Таким образом, включение в параллельную работу нагнетателя с характеристикой I здесь не только бесполезно, но даже вредно, посколь­ку Lобщ = Lп < Lc = L2.

Простые случаи, подобные рассмотренным выше, ред­ки. Чаще всего при параллельной работе нагнетатели удалены друг от друга и к общей сети присоединяются с помощью индивидуальных участков, имеющих зачастую существенное сопротивление. В этих случаях непосред­ственное нанесение на суммарную характеристику на­гнетателей суммарной характеристики сети невозможно, поскольку сеть становится общей только начиная с точки б (рис. 5.5 а). Поэтому сначала следует построить характеристику каждого нагнетателя, отнесенную к точ­ке соединения, т. е. вычесть предварительно из харак­теристики каждого нагнетателя характеристику соответ­ствующего индивидуального участка, и лишь после это­го сложить их, пользуясь правилом, описанным выше. Пример такого построения показан на рис. 5.5 б.



Рисунок 5.5 – Определение режима работы двух параллельно включенных вентиляторов, имеющих разные характеристики, с учетом потерь на индивидуальных участках
1   2   3   4   5   6   7   8

Похожие:

В. В. Богачев теоретические основы icon7 теоретические предпосылки и основы науки «деловое общение» Решающую...
Решающую роль в становлении науки «деловое общение» сыграло развитие философско-этического и психологического знания, в рамках которого...
В. В. Богачев теоретические основы iconМетодические рекомендации для выполнения курсовых работ по дисциплине...
Методические рекомендации по написанию курсовых работ по дисциплине «Теоретические основы финансового менеджмента» для студентов...
В. В. Богачев теоретические основы icon15. Теоретические и практические основы организационного развития...
Тема 15. Теоретические и практические основы организационного развития предприятий в зарубежном и отечественном менеджменте1
В. В. Богачев теоретические основы iconНаучно-теоретические основы и методологические подходы по реализации...
Предмет дисциплины: научно-теоретические основы и методологические подходы по реализации внешнеэкономических стратегий отечественных...
В. В. Богачев теоретические основы iconМетодические указания к выполнению расчетов переходных процессов...
Методические указания к выполнению расчетов переходных процессов в линейных электрических цепях по дисциплинам "Теоретические основы...
В. В. Богачев теоретические основы iconТеоретические основы логопсихологии § Понятия, цели, задачи логопсихология

В. В. Богачев теоретические основы iconТеоретические основы метрологии. Основные понятия, связанные с объектами измерения

В. В. Богачев теоретические основы iconПлан: Введение и краткий исторический обзор. Предмет, задачи, система...
Васильев А. Н., Яблоков Н. П. Предмет, система и теоретические основы криминалистики. М.,1984
В. В. Богачев теоретические основы iconЛитература Приложение 1
Теоретические основы изучения логического запоминания у детей подросткового возраста
В. В. Богачев теоретические основы iconТема Теоретические основы, терминология и методы охраны природы (2...
Темы семинарских занятий по курсу «Основы рационального природопользования и охраны природы»
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
userdocs.ru
Главная страница