Программа для построения графика потребного напора установки

Общий вид уравнения потребного напора Н:

,

где Н_с = Н_г + (р₂ + р₁)/(rg) – статический напор (HS)*, м; H_г – геометрический напор, м; р₂ – р₁ – разность давлений в напорном и приемном резервуарах, Н/м²; h_м – местные гидравлические потери (НV), м; Н_i – гидравлические потери на трение по длине (HK), м.

Необходимые для выполнения расчета другие величины обозначены: Dh – гидравлические потери (HN), м; S – площадь поперечного сечения (S), м²; u – средняя скорость (V), м/с;
Sz – сумма коэффициентов местных сопротивлений (NK); l – коэффициент гидравлического трения (К); l – общая длина гидролиний (L), м; d – диаметр гидролиний (D), м; Rе – число Рейнольдса (RЕ); n – кинематическая вязкость (KL), м²/с; D_э – эквивалентная шероховатость (ЕК), м; Q – расход (Q), м³/с; Q_н – начальный расход (QР), м³/с, (QР>0); Q_к – конечный расход (QG), м³/с; DQ – шаг расхода (QН), м³/с.

На рис. 34 приводится полный текст программы, написанный на языке FORTRAN, для ЭВМ СМ-4.

0001 REAL K, KL, EK, NK, D, L, HS, QP, QG, QH

0002 TYPE 1

0003 1 FORMAT (‘ВВЕДИТЕ KL, EK, D, L, HS, QP, QG, QH’)

0004 ACCEPT 2, KL, EK, NK, D, L, HS, QP, QG, QH

0005 2 FORMAT (F13.10, F10.7, 7F10.5)

0006 S=3.14*D*D/4.

0007 Q=QP

0008 3 V=Q/S

0009 HV=NK*V*V/19.62

0010 RE=F*D/KL

0011 IF (RE.LE.2320.) GOTO 5

0012 K=0.11*SQRT(SQRT(EK/D+68./RE))

0013 GOTO 6

0014 5 K=64./RE

0015 HK=K*L*V*V/(19.62*D)

0016 HN=HV+HK

0017 H=HS+HN

0018 PRINT 7, Q, H, V, RE, K, HV, HK, HN

0019 7 FORMAT (5X, ‘Q=’, F8.5, 2X, ‘H=’, F7.2, 2X, ‘V=’, F7.3, ‘RE=’, F9.1, 2X, ‘K=’,

F9.6,2X, ‘HV=’, F8.4, 2X, ‘HK=’, F8.4, 2X, ‘HN=’, F8.4)

0020 Q=Q+QH

0021 IF (Q.LE.QG) GOTO 3

0022 STOP

0023 END

Продолжение рис.34

Вопросы для самопроверки.

По теме 1. 1. В чем различие между плотностью и объемным весом? 2. Как изменяется плотность жидкости при увеличении давления и температуры? 3. Какова связь между коэффициентом объемного сжатия и объемным модулем упругости? 4. Что представляет собой коэффициент температурного расширения? 5. Как зависит вязкость жидкости от температуры и давления? 6. Как связаны между собой динамический и кинематический коэффициенты вязкости? 7. Чем отличается идеальная жидкость от реальной? В каких случаях при практических расчетах жидкость можно считать идеальной? 8. Как подсчитать величину капиллярного поднятия или опускания жидкости в стеклянной трубке малого диаметра? 9. Что называется давлением насыщенного пара жидкости? От чего оно зависит? 10. От чего зависит растворимость воздуха и других газов в жидкости? 11. В каких единицах выражают плотность, объемный вес, коэффициенты температурного расширения и объемного сжатия, объемный модуль упругости, динамический и кинематический коэффициенты вязкости?

По теме 2. 1. Что называют гидростатическим давлением? В каких единицах его выражают? Каковы его основные свойства? 2. Каково основное уравнение гидростатики? 3. Как определить гидростатическое давление в точке? 4. Что называют абсолютным давлением, манометрическим давлением, вакуумом? 5. Какой наибольший вакуум возможен и чем он ограничивается? 6. В чем разница между напором и давлением? 7. Почему при определении силы давления жидкости на поверхность чаше всего оперируют не абсолютным, а манометрическим давлением или вакуумом? 8. Какие устройства конструируются на основе закона Паскаля? 9. Как определить силу давления жидкости на плоскую поверхность? 10. Что такое центр давления? Когда центр давления плоской фигуры совпадает с ее центром тяжести? 11. Чем отличаются эпюры давления в случае манометрического давления и в случае вакуума? 12. Какие правила следует соблюдать при вычерчивании тел давления? 13. Как определяется положение пьезометрической плоскости при наличии манометрического давления или вакуума? 14. Сформулируйте закон Архимеда. 15. Какие силы действуют на жидкость в случаях абсолютного и относительного покоя? 16. Какую форму принимают поверхности равного давления в следующих случаях: а) когда на жидкость из массовых сил действует лишь сила тяжести (случай абсолютного покоя); б) при вращении жидкости вместе с сосудом вокруг вертикальной оси с постоянной угловой скоростью; в) при прямолинейном движении сосуда с жидкостью; равномерно, с положительным ускорением, с отрицательным ускорением?

По теме 3. 1. Чем установившееся движение жидкости отличается от неустановившегося, равномерное – от неравномерного, напорное – от безнапорного? 2. Чем отличается траектория частицы жидкости от линии тока? Когда они совпадают? 3. Что представляет собой расчетная модель потока? 4. Можно ли измерить скорость струйки? Среднюю скорость потока? 5. Каков геометрический смысл членов уравнения Бернулли? Каков их энергетический смысл? 6. От чего зависит числовое значение коэффициента Кориолиса? 7. Чем отличаются уравнения Бернулли для идеальной и реальной жидкости? для элементарной струйки потока? 8. Какие ограничения существуют в применении уравнения Бернулли? 9. Когда пьезометрическая и напорная линии параллельны между собой? 10. При помощи каких линий можно судить о значении и изменении давления вдоль потока? 11. Почему гидравлический уклон потока реальной жидкости всегда положительный?

По теме 4. 1. Чем отличается структура потока при ламинарном и турбулентном режимах движения жидкости? 2. Как определить число Рейнольдса для круглой трубы? 3. Что называют критической скоростью? 4. Влияет ли температура жидкости на значение критической скорости? 5. Как зависят потери на трение от скорости потока при разных режимах движения жидкости? 6. Для чего нужно знать режим движения жидкости? 7. Каковы принципы геометрического, кинематического и динамического подобия потоков? 8. Какие силы

преобладают в потоке, если моделирование производится по равенству чисел Рейнольдса? По равенству чисел Фруда?

По теме 5. 1. Какой кривой описывается распределение скоростей в сечении трубы при ламинарном течении жидкости? Каково соотношение между средней и максимальной скоростями? 2. От каких параметров зависят гидравлические потери в ламинарном потоке? 3. Чему равно значение коэффициента Кориолиса при ламинарном движении жидкости в трубе? 4. Как определить длину начального участка ламинарного течения и потери в нем? 5. Как определить потери на трение в случае неизотермического течения жидкости в трубе? 6. От чего зависит величина расхода жидкости в плоских и кольцевых зазорах? 7. Какое явление называется облитерацией?

По теме 6. 1. Как распределяются скорости в сечении трубы при турбулентном течении жидкости? Каково соотношение между средней и максимальной скоростями? 2. Чему равно значение коэффициента Кориолиса при турбулентном движении жидкости в круглой трубе?
3. Почему гидравлические потери в турбулентном потоке больше, чем в ламинарном?
4. Почему одна и та же труба в одном случае может быть гидравлически гладкой, а в другом случае – гидравлически шероховатой? 5. Сколько имеется зон сопротивления и какие из них соответствуют турбулентному движению жидкости? 6. От чего зависит коэффициент гидравлического трения в различных зонах и как можно его определить? 7. Объясните понятие эквивалентной шероховатости поверхности.

По теме 7. 1. Какие сопротивления называют местными? 2. По какой формуле определяют местные потери? 3. От чего зависит значение коэффициента z и как оно определяется? 4. В каком сечении берется скорость при определении местных потерь по формуле Вейсбаха?
5. Когда местные потери отдельных сопротивлений можно просто суммировать?

По теме 8. 1. Какие отверстия считаются малыми? 2. Какие могут быть случаи сжатия струи? 3. Как связаны между собой коэффициенты сжатия e, скорости j, расхода m и местного сопротивления z малого отверстия? Каков физический смысл этих коэффициентов? 4. Почему коэффициенты e, j, m отверстия всегда меньше единицы? 5. Чем отличается насадок от трубы? 6. Может ли проявиться кавитация при истечении жидкости через насадки? 7. Каковы основные типы насадков и каково их практическое применение? 8. Сравните пропускную способность насадков разных типов и круглого отверстия.

По теме 9. 1. Какие уравнения применяют при расчете напорных трубопроводов? 2. В чем различие в расчете коротких и длинных трубопроводов? 3. Какие задачи удобно решать графоаналитическим способом? 4. Как построить гидравлическую характеристику трубопровода? 5. Как строят гидравлические характеристики систем из последовательно и параллельно соединенных трубопроводов?

По теме 10. 1. В чем различие между установившимся и неустановившимся движениями жидкости? 2. Какое явление в напорных трубах называют гидравлическим ударом? 3. Что называют фазой гидравлического удара? 4. Чем отличается прямой удар от непрямого? 5. Какие силы вызывают резкое повышение давления в трубе при внезапной остановке движущейся жидкости? 6. Как определяют изменение давления при гидравлическом ударе? 7. От чего зависит скорость распространения ударной волны в жидкости? 8. Каковы меры борьбы с гидравлическим ударом? 9. Где применяют гидравлический удар?

По теме 11. 1. Чему равна активная сила струи жидкости на плоскую стенку? 2. На какой поверхности наибольшая активная сила струи? 3. Чему равна реактивная сила взаимодействия между струей и твердым телом? 4. Какое практическое применение активной и реактивной сил взаимодействия между струей и твердой преградой?

По теме 12. 1. Как определить необходимую мощность двигателя насоса? Как она выражается через напор и через давление? 2. Отношению каких величин равны соответственно объемный, гидравлический, механический и полный к.п.д. насоса? 3. Если геометрические напоры на входе и на выходе из насоса различны, то который из них обычно бывает больше? Как это сказывается на

различии между манометрическим и полным напорами насоса? 4. Как расположится уровень жидкости в пьезометре относительно уровня в открытом приемном резервуаре, если пьезометр к всасывающей трубе присоединить перед входом в насос? 5. Как расположится уровень жидкости в пьезометре относительно уровня в открытом напорном резервуаре, если пьезометр присоединить к нагнетательной трубе в самом ее начале?

По теме 13. 1. Каково назначение рабочего колеса и спиральной камеры центробежного насоса? 2. От каких величин зависит теоретический напор центробежного насоса? 3. По каким причинам возникают в насосе механические, объемные и гидравлические потери? 4. Для чего необходимо знать рабочую характеристику насоса? 5. Почему рабочая характеристика насоса может быть получена лишь опытным путем? 6. Какова методика испытания насоса? 7. Какое практическое значение имеет применение теории подобия лопастных насосов? 8. По какой причине необходимо бывает пересчитать рабочую характеристику насоса на другую частоту вращения рабочего колеса? 9. Какова классификация лопастных насосов по коэффициенту быстроходности? 10. В чем основное различие между конструкциями центробежного и осевого насосов?

По теме 14. 1. Как определяют напор насоса по показаниям измерительных приборов?
2. Зависит ли потребный напор насоса от подачи (расхода во всасывающем и в нагнетательном трубопроводах)? Почему? 3. Как определяются подача и мощность насоса, работающего в сети? 4. Как регулируется подача лопастного насоса? 5. Как при подборе насоса для работы в сети учитываются потери напора на трение во всасывающем и нагнетательном трубопроводах? 6. В каких системах целесообразно насосы подключать последовательно и в каких – параллельно?
7. От чего зависит геометрическая высота всасывания насоса? Как ее определяют? 8. Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов различны, то какой из них обычно бывает больше? Почему? 9. Чем ограничивается высота всасывания насоса? 10. Как изменится допустимая высота всасывания с увеличением подачи насоса, если диаметры всасывающей и нагнетательной труб останутся прежними? 11. Что такое коэффициент кавитации?

По теме 15. 1. Каковы относительные достоинства и недостатки вихревых и центробежных насосов? Каковы области применения вихревых насосов? 2. Чем в основном отличаются рабочие характеристики вихревого и центробежного насосов? 3. Какие основные параметры характеризуют режим работы струйного насоса?

По теме 16. 1. Каков принцип действия гидродинамических передач? Где их применяют? 2. Каковы основные внешние параметры гидромуфт и гидротрансформаторов? 3. Каковы основные требования, предъявленные к рабочим жидкостям гидродинамических передач?

По теме 17. 1. Из каких основных элементов состоит гидромуфта? 2. В чем заключается рабочий процесс гидромуфты? 3. Что называют передаточным отношением и скольжением?
4. Что представляет собой моментная характеристика гидромуфты? 5. Какие гидромуфты называют регулируемыми? 6. Какими способами можно изменить форму моментной характеристики гидромуфты?

По теме 18. 1. Каковы основные конструктивные различия между гидромуфтой и гидротрансформатором? 2. Что называют коэффициентом трансформации? 3. Чем отличаются моментные характеристики гидромуфт и гидротрансформаторов? 4. Что такое комплексные гидротрансформаторы?

По теме 20. 1. В чем принцип действия поршневого насоса? 2. Каковы преимущества и недостатки поршневого насоса по сравнению с центробежным? 3. Что называют индикаторной мощностью? индикаторным давлением? 4. Каковы графики подачи поршневого насоса одинарного, двойного и многократного действия? 5. Для чего служат воздушные колпаки во всасывающем и нагнетательном трубопроводах? 6. Как рассчитывается допустимая высота всасывания поршневого насоса? Какое влияние на нее оказывает род жидкости? 7. Когда применяют диафрагменные насосы?

По теме 21. 1. Каковы относительные достоинства и недостатки поршневых, шестеренных и пластинчатых насосов? 2. Каковы относительные сходства и отличия радиально-поршневых и аксиально-поршневых насосов? 3. Что называют-рабочим объемом роторных насосов? 4. В чем особенности работы винтовых насосов по сравнению с остальными роторными насосами? 5. Что такое компрессия жидкости в шестеренном насосе? 6. Отношением каких величин является объемный, механический и полный к.п.д. насосов? 7. Какими способами регулируют подачи объемных насосов? 8. Чем отличаются диаграммы подачи поршневых, шестеренных, радиально-поршневых и аксиально-поршневых насосов? 9. Чем отличаются рабочие характеристики объемных и лопастных насосов?

По теме 22. 1. В каких случаях применяют объемные и в каких – динамические гидропередачи? Привести примеры. 2. Что называют гидроприводом и гидропередачей? 3. В чем принцип действия объемного гидропривода? 4. Каковы относительные достоинства и недостатки объемных гидроприводов по сравнению с электропередачами, механическими передачами, пневмопередачами? 5. В каких гидроприводах можно реверсировать движение? Как это осуществляется? 6. Какое влияние на работу гидропривода оказывает вязкость рабочей жидкости? 7. На работе каких гидроприводов и как сказывается сжимаемость рабочей жидкости? Когда используют жидкости с низким модулем упругости? 8. Какую роль в работе гидропривода играет воздухонасыщение рабочей жидкости?

По теме 23. 1. Когда применяют гидроцилиндры с односторонним и двусторонним штоком? 2. Что учитывается объемным и механическим коэффициентом полезного действия гидроцилиндра? Отношению каких величин они равны? 3. В каком направлении поршень будет двигаться быстрее и почему, если одинаковые расходы рабочей жидкости будут подаваться в штоковую и в поршневую полость дифференциального гидроцилиндра? 4. В каком направлении будет двигаться поршень при подключении гидроцилиндра с неравными рабочими площадями по дифференциальной схеме? 5. Какие вам известны устройства для торможения поршня в крайних его положениях? 6. Какое влияние на работу объемного гидродвигателя оказывает противодавление? 7. Какими способами можно регулировать частоту вращения гидромоторов? 8. Что называют рабочим объемом гидромотора и какое влияние он оказывает на частоту вращения ротора?

По теме 24. 1. Как классифицируют распределительные устройства по конструктивным признакам? 2. В каких случаях в гидроприводах применяют золотниковые, крановые и клапанные распределители жидкости? 3. Как определяют потери давления в аппаратах распределения? 4. Какие типы клапанов вы знаете? 5. Для чего в гидроприводах применяют дроссельные устройства? 6. Каковы конструктивные отличия между дросселем и гидравлическим демпфером? 7. От чего зависят местные гидравлические потери в дросселях?
8. В каких местах в гидроприводе устанавливают фильтры? 9. Каковы основные принципы гидравлического расчета гидропривода? 10. Как осуществляют подбор диаметров гидролиний гидропривода?

По теме 25. 1. Какими способами осуществляют бесступенчатое регулирование скорости выходного звена в гидроприводах объемного типа? 2. Какой способ регулирования скорости движения более экономичен? 3. Когда в системах гидроприводов применяют дроссели и когда – регуляторы потока? 4. Каковы относительные достоинства и недостатки схем гидропривода с замкнутой и разомкнутой циркуляцией жидкости?

По теме 26. 1. Каковы основные элементы следящего гидропривода? 2. Какие типы распределительных устройств применяют в следящем гидроприводе? 3. Какие явления оказывают непосредственное влияние на чувствительность следящего гидропривода?

СОДЕРЖАНИЕ

Общие методические указания............................................................................................. 3

Часть I. Гидравлика............................................................................................................... 4

Часть II. Лопастные гидромашины и гидродинамические передачи 13

А. Лопастные насосы..................................................................................................... 13

Б. Гидродинамические передачи........................................................................................ 17

Часть III. Объемные насосы, гидроприводы и гидропневмоавтоматика 17

А. Объемные насосы.......................................................................................................... 17

Б. Объемный гидропривод................................................................................................. 19

Контрольные задания .................................................................................................... 25

Приложения........................................................................................................................ 46

Учебное издание

Малинаускас Ионас Антанович

НоркусВладисловас Пранович

СтапонкусВладисловас Антанович