Спасибо
Информация о работе
Подробнее о работе
№ 37 Определить допустимую высоту установки центробежного насоса над уровнем воды в колодце
- 12 страниц
- 2018 год
- 14 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Допустимая высота установки центробежного насоса над уровнем жидкости составляет 2,6 метра.
Вопросы к контрольной работе:
1. Виды давлений, единицы измерения давления. Способы измерения давления жидкостей и газов.
Жидкости и газы в гидравлике рассматриваются как непрерывные среды, заполняющие все пространство, а силы, действующие в жидкости и газе, непрерывно распределены по объему или поверхности.
Поверхностные силы обусловлены воздействием соседних объемов или же других тел, соприкасающихся с жидкостью. Поверхностная сила, отнесённая к единице площади поверхности, называется напряжением и раскладывается на нормальное и касательное напряжение.
Касательное напряжение является напряжением трения, а нормальное напряжение называется давлением и обозначается буквой Р.
Давление – это физическая величина, которая определяется как нормальное напряжение сжатия, т.е. характеризует напряженное состояние в рассматриваемой точке среды. В сплошной среде давление оказывают друг на друга взаимодействующие части этой среды − в таком случае говорят о давлении внутри среды. В покоящейся жидкости (или в идеальной движущейся жидкости) или газе касательные напряжения равны нулю, а все нормальные напряжения равны друг другу, поэтому давление в любой точке покоящейся жидкости (газа) одинаково во всех направлениях.
Для жидкости гидромеханическое давление в данной точке определяется так:
Давление газа в соответствии с молекулярно-кинетической теорией определяется как средний результат силового взаимодействия молекул газа друг с другом и со стенками сосуда, в который этот газ заключен.
Например, для совершенного (идеального) газа молекулярно-кинетическая теория газов дает следующее уравнение для вычисления давления газа:
или ,(1)
гдеn – концентрация (количество) молекул в единице объема, [1/м3];
с – среднеквадратичная скорость поступательного движения молекул,
[м/с].
Из анализа уравнения (1) видно, что природа давления газа носит статистический характер, т.е. понятие «давление газа» справедливо только для большого числа молекул n. Уравнение (1) показывает, что давление совершенного газа зависит от кинетической энергии поступательного движения частиц. Если газ неизменного химического состава, находящийся при постоянном объеме, нагревать, то увеличится скорость ci движения молекул. Как следствие этого – возрастет давление газа в сосуде, хотя количество молекул остается постоянным.
В зависимости от начальной точки отсчета при измерении давления различают давления: барометрическое, избыточное, вакуум, абсолютное.
Определим эти и другие термины, используемые при измерении давления.
2.1. Барометрическое (атмосферное) давление Рбар
Барометрическое давление создается силой тяжести массы воздушного столба земной атмосферы и имеет переменную величину в зависимости от высоты местности над уровнем моря, географической широты и метеорологических условий. Термин «барометрическое» употребляется постольку, поскольку величина атмосферного давления измеряется обычно барометром.
С высотой над уровнем моря барометрическое давление убывает (рис. 1). Наоборот, в глубоких шахтах барометрическое давление значительно больше, чем на уровне моря. За 1 физическую атмосферу принимают давление ртутного столба высотой 760 мм при 0°С и значении м/с2, что соответствует 101325 Н/м2.
В пределах тропосферы (до высоты 11 км) закон изменения атмосферного давления может быть описан формулой:
,
гдеP0 – барометрическое давление на уровне моря при температуре +15°С;
H – высота над уровнем моря, [м].
Рис. 1. Характер изменения барометрического давления Рбар.
от высоты h [км] над уровнем моря
2.2. Абсолютное давление Рабс.
Абсолютное давление газа в сосуде может быть больше или меньше давления окружающей среды. На рис. 2 показан случай, когда давление газа в сосуде Рабс. больше, чем давление окружающей среды Рбар. В этом случае столбик пьезометрической жидкости будет выше в правом колене пьезометра, т.е. можно записать следующее уравнение баланса сил:
Сокращая обе части на А, получим:
(2)
Рис. 2. Абсолютное давление газа в сосуде больше,
чем барометрическое.
В этом случае
Ризб. – избыточное (манометрическое) давление, которое показывает, на сколько давление газа в сосуде больше атмосферного; .
Рис. 3. Абсолютное давление газа в сосуде меньше,
чем барометрическое.
В этом случае
Здесь:
А – площадь сечения пьезометрической трубки, [м2];
h – высота столбика пьезометрической жидкости, [м];
ρ – плотность пьезометрической жидкости, [кг/м3];
g – константа тяготения, [м/c2].
Если давление газа в сосуде меньше атмосферного давления (рис. 3), то столбик пьезометрической жидкости будет выше в левом колене пьезометра, и можно записать уравнение баланса сил так:
Сокращая обе части уравнения на А, получим:
(3)
Здесь – вакуум (или разрежение), указывающий на сколько давление газа в сосуде меньше атмосферного.
Величина вакуума увеличивается при приближении Рабс. к нулю, т.е. при уменьшении количества молекул газа в объеме.
Таким образом, абсолютное давление среды, измеренное от точки абсолютного вакуума, в соответствии с уравнениями (2) и (3) определяется следующим образом:
(4)
В уравнениях (4) все виды давления – числа положительные, как того и требует физический смысл понятия «давление газа».
Гидростатическое давление Ргидр. – давление, которое складывается из давления на свободную поверхность и давления столба жидкости, создаваемого весом жидкости. В точке, расположенной под уровнем жидкости на расстоянии h, гидростатическое давление определяется так:
(5)
На рис. 4 приведена эпюра величины гидростатического давления, создаваемого жидкостью в баке.
Рис. 4. Эпюра величины гидростатического давления жидкости, покоящейся в баке.
При этом, в соответствии с законом Паскаля, давление, приложенное к свободной поверхности, передается одинаково во всех направлениях.
Блез Паскаль (1623–1662) – фр. математик, физик, религиозный философ. Фундаментальные работы по проективной геометрии, теории чисел, теории вероятностей, один из основоположников гидростатики. Закон Паскаля опубликован в 1662 г., является теоретической основой действия всех гидростатических машин (прессов, домкратов и т.д.).
2.3. Единицы измерения давления
В СИ единицей давления является паскаль [Па].
1 Па представляет собой отношение силы в один ньютон, действующей по нормали к поверхности площадью в 1 м2 (1 ньютон – сила, сообщающая массе в 1 кг ускорение в 1 м/с2).
Часто используют единицы, кратные 1 [Па]:
1 гПа = 102 Па (гектопаскаль);
1 кПа = 103 Па (килопаскаль);
1 МПа = 106 Па (мегапаскаль).
В качестве первых измерителей давлений использовались
U-образные манометры и жидкостные напорные трубки, поэтому широкое распространение как единица измерения давления получили единицы высоты столба жидкости. Применяемые в таких манометрах жидкости (вода, ртуть и др.) существенно различаются по плотности, поэтому к единицам высоты столбика прибавляют наименование жидкости, например «мм рт. столба», «мм вод. столба» и т.д.
В настоящее время широко применяются приборы для измерения давления, градуированные в единицах: [кгс/см2], [кгс/м2] и т.д. Эти единицы измерения давления временно допускаются к использованию наряду с единицами давления, рекомендованными СИ. Приведем соотношения между наиболее распространенными единицами измерения давления.
Таблица 1
Единицы измерения давления Физическая атмосфера атм ,
кгс/см2
Техническая атмосфера
ат ,
кгс/см2
мм.
рт.
ст. мм.
вод.
ст. бар psi Па
1 атм
1 1,033 760 10330 1,013 14,98 10330
1 ат
0,9678 1 735,55 10000 0,981 14,21 98100
1 мм. рт. ст. 1,31·10–3 1,36·10–3 1 9,8 1,33·10–3 0,0193 133,3
1 мм. вод. ст. 0,987·10–4 10–4 7,35·10– 2 1 9,8·10–5 0,00142 9,8
1 бар 0,987 1,0197 750 10204 1 14,5 105
1 psi 0,06676 0,0704 51,74 703,786 0,06896 1 6897,1
1 Па 0,968·10–4 1,019·10–5 7,5·10–3 0,102 10–5 1,15·10–4 1
3. Основные виды приборов для измерения давления
В основу построения измерителей давления положено физическое явление или свойство материала, которое позволяет преобразовать давление в другие, более удобные для измерения величины.
Большая группа датчиков так называемого «механического» типа построена на принципе преобразования давления, действующего на некоторую эффективную поверхность, в механическое перемещение (или усилие). К этой группе относятся жидкостные измерители давления (U-образные, чашечные и т.д.), а также приборы, у которых давление воспринимается упругим чувствительным элементом: мембраной, сильфоном, трубчатой пружиной и т.д.
Давление, действующее на этот упругий элемент, вызывает его прогиб, который может быть преобразован в выходной сигнал.
Помимо отмеченных, для измерения давления применяют устройства, принцип работы которых основан на использовании других физических явлений: изменении электрического сопротивления проводников (и полупроводников) от давления, зависимости теплопроводности тел от давления и др.
В данной методической разработке рассмотрим те приборы-измерители давления, которые наиболее часто используются в промышленности.
Приборы "механического" типа для измерения давления
Жидкостные измерители давления
Жидкостные измерители давления
Жидкостные измерители давления
U-образные и чашечные манометры
Микроманометры
Барометры ртутные
Мембранные
С трубчатыми пружинами
Сильфонные
Рис. 5. Основные виды приборов для измерения давления
3.1. Жидкостные измерители давления (пьезометры).
И
Отсутствует
№ 37
Определить допустимую высоту установки центробежного насоса над уровнем воды в колодце, находящегося за пределами автопарка, если известно, что вакуумметрическая высота всасывания насоса Δhвак (по каталогу насосов), диаметр всасывающей трубы d, подача Q, а расстояние до колодца l.
На новом стальном трубопроводе имеются местные сопротивления: сетка с обратным клапаном и поворот на 90°.
Шероховатость новых стальных (сварных) труб Δ = 0,1 мм.
Изобразить схему насосной установки.
Дано: Δhвак= 4,8 м; d = 80 мм = 80·10-3 м; Q = 6,2 л/с = 6,2·10-3 м3/с; l = 16 м.
Найти: h – ?
Определим скорость потока в трубопроводе:
Будем считать, что в трубопроводе турбулентный режим течения, вода - маловязкая жидкость.
Определим потери напора в трубопроводе.
Потери напора при движении жидкости по трубе складываются из потерь на трение по длине и потерь на местных сопротивлениях:
Для определения потерь напора при турбулентном течении воспользуемся формулой Вейсбаха - Дарси:
В данном случае неизвестной величиной является коэффициент гидравлического трения λ. Универсальной формулой для определения λ при турбулентном режиме, является формула Альтшуля, однако при неизвестных значениях числа Рейнольдса можно предварительно воспользоваться её сокращённым вариантом - формулой Шифринсона:
Местные сопротивление на трубопроводе:
- сетка с обратным клапаном с ξкл = 10;
- резкий поворот на 90о с ξкол = 1,2;
тогда
Допустимая высота установки центробежного насоса:
Отсутствует
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
