Statička glava. Pojmovi i korisne referentne informacije o crpkama i crpnoj opremi

Ovdje su objašnjeni pojmovi čije značenje nije otkriveno u priručniku.

Apsolutni tlak
Apsolutni tlak je omjer sile koja djeluje na infinitezimalnu površinu i površine ove površine:

Gdje je dF sila koja djeluje na infinitezimalnu površinu, dS je infinitezimalna površina.
U SI sustavu apsolutni tlak izražava se u [N/m 2 ] ili [Pa].

Atmosferski tlak
Atmosferski tlak je apsolutni tlak koji stvara atmosfera. Vrijednost atmosferskog tlaka određuje se pomoću barometara, pa mu je drugi naziv barometarski.

mjerač pritiska
Vakuummetar – uređaj za mjerenje tlaka ispod atmosferskog. U praksi se najviše koriste mehanički opružni mjerači vakuuma. Zbog specifičnosti svog uređaja, mehanički vakuum mjerači ne pokazuju apsolutni tlak, već razrijeđenost (vakuum), tj. iznos za koji je apsolutni tlak manji od atmosferskog tlaka.

Visina usisavanja
Usisna visina - okomita udaljenost od razine tekućine u dovodnom spremniku do usisnog otvora crpke.

Geometrijska glava
U užem smislu, geometrijska glava je visina uzdizanja tekućine, tj. vertikalna udaljenost od razine tekućine u dovodnom spremniku do razine u prihvatnom spremniku.
U širem smislu geometrijska glava je okomiti položaj neki dio izoliran u tekućini iznad proizvoljno odabrane referentne ravnine.

Dijafragma
Dijafragma - ugrađena u cjevovod tehnički uređaj s prolaznim otvorom za stvaranje i odabir diferencijalnog tlaka medija lokalnim smanjenjem presjeka cjevovoda (sužavanje protoka), koristi se zajedno s diferencijalnim manometrom za mjerenje protoka tekućine u cjevovodu.

Diferencijalni manometar (diferencijalni manometar)
Diferencijalni tlakomjer – uređaj za mjerenje razlike (diferencijalnog) tlaka u dva razne točke prostora, služi za određivanje protoka tekućine ili plina u cjevovodima, kao i razine tekućine u spremnicima.

zasuna
Zasun - armatura cjevovoda, čiji se element za zaključavanje pomiče naprijed-natrag okomito na smjer protoka tekućine. Zasuni se koriste za potpuno zatvaranje cjevovoda. Rjeđe, ventili se koriste za kontrolu dovoda (protoka) tekućine djelomičnim zatvaranjem cjevovoda.

Pretlak
Nadtlak je razlika između apsolutnog i atmosferskog (barometarskog) tlaka, pod uvjetom da je apsolutni tlak veći od atmosferskog:

Gdje je p izb - nadpritisak; p je apsolutni tlak; p atm - atmosferski tlak.
Prekomjerni tlak mjeri se manometrom.

kavitacija
Kavitacija je stvaranje i kolaps mjehurića pare u struji tekućine. Kavitacija nastaje kada se apsolutni tlak u struji tekućine smanji na tlak zasićene pare. Kavitacija je izrazito nepoželjna pojava tijekom rada crpki, jer je praćena vibracijama elemenata pumpe i cjevovoda, uništavanjem radnih dijelova pumpe.

Koeficijent lokalnog otpora x
Koeficijent lokalnog otpora služi za određivanje gubitka tlaka na lokalnim hidrauličkim otporima (zasuni, koljena, filtri, ventili itd.). Općenito ovisi o vrsti otpora, promjeru cjevovoda i režimu protoka. Brojčane vrijednosti koeficijenta lokalnog otpora date su u referentnoj literaturi. [3,4]

Koeficijent trenja l
Koeficijent trenja se koristi za određivanje gubitka tlaka uslijed hidrauličkog trenja. Općenito ovisi o režimu protoka, hrapavosti cjevovoda i promjeru cjevovoda. Za određivanje koeficijenta trenja mogu se koristiti sljedeće formule:

Formula	Primjenjivost	Područje trenja
		laminarni tok
		hidraulički glatke cijevi
		hidraulički grube cijevi
		Automodel (kvadratni) regija

gdje je d – promjer cjevovoda [m]; e je apsolutna hrapavost materijala cijevi [m].

Reynoldsov kriterij Re
Reynoldsov kriterij karakterizira režim strujanja fluida i određuje se formulom:

Gdje je W brzina protoka fluida [m/s]; d – promjer cjevovoda [m]; r je gustoća tekućine [kg/m 3 ]; m - koeficijent dinamičke viskoznosti tekućine [Pa. S].
Brzina tekućine može se odrediti u smislu brzine protoka i površine poprečnog presjeka protoka:

Ako struja teče kroz kružnu cijev promjera d, tada je površina presjeka jednaka:

Prema brojčanoj vrijednosti Reynoldsovog kriterija može se prosuditi način (karakter) strujanja fluida:

	Tekućina teče u laminarnom načinu. Režim laminarnog strujanja karakterizira kretanje čestica tekućine duž putanja paralelnih s općim smjerom strujanja.
	Fluid teče u prijelaznom (slabo razvijenom turbulentnom) režimu. Ovaj režim karakterizira pojava vrtloga. Vrtlog je kretanje skupine čestica duž rotacijske putanje. Zbog vrtloga dolazi do miješanja strujanja fluida u poprečnom smjeru. Što je vrijednost Reynoldsovog kriterija bliža 10000, više je vrtloga.
	Tekućina teče u turbulentnom režimu. Turbulentni režim prati i pojava veliki broj vrtlozi koji miješaju tekućinu.

Manometar
Manovakuummetar - uređaj za mjerenje tlaka. Manometar ima dvije skale. Jedna ljestvica se koristi za nadtlak, a druga za vakuum. Takvi se uređaji koriste kada tlak koji treba odrediti može biti iznad ili ispod atmosferskog tlaka.

manometar
Manometar - uređaj za mjerenje tlaka iznad atmosferskog tlaka. U praksi se najviše koriste mehanički opružni mjerači tlaka. Zbog specifičnosti svog uređaja, mehanički manometar ne pokazuje apsolutni tlak, već višak tlaka, tj. iznos za koji je apsolutni tlak veći od atmosferskog tlaka.

provjeriti ventil
Nepovratni ventil - element cjevovoda koji omogućuje prolaz tekućine samo u jednom smjeru.

vakuum (vakuum)
Vakuum je razlika između atmosferskog (barometarskog) i apsolutnog tlaka, pod uvjetom da je apsolutni tlak manji od atmosferskog:

Gdje je p vac razrijeđenost; p je apsolutni tlak; p atm - atmosferski tlak. Veličina vakuuma mjeri se pomoću mjerača vakuuma.

Statička glava
Revidiranjem mreža cjevovoda statički tlak je energija po 1 N fluida koja se mora potrošiti da bi se fluid održao nepomičan u cjevovodnoj mreži. Statički tlak najjednostavnije mreže cjevovoda određuje se formulom:

Gdje je H g - geometrijska glava; P 2 - tlak u prijemnom spremniku; P 1 - tlak u dovodnom spremniku.
Nije teško vidjeti da što je veći tlak u prihvatnom spremniku, t.j. spremnik u koji će se tekućina pumpati, veća statička visina mora biti osigurana da se suprotstavi ovom pritisku.

Kako je iskustvo pokazalo praktični rad povezani s upotrebom crpne opreme, mnogi ljudi pogrešno odabiru opremu bez ulaženja u fiziku procesa. Želimo održati tečaj koji opisuje fizički procesi u hidrauličkom sustavu. Ove će informacije biti korisne svim čitateljima. Sve bi trebalo biti vrlo jednostavno, jer smo se pri pisanju serije ovih članaka vodili jednostavnošću prezentacije. Nadamo se da će vam informacije biti korisne.

1. Karakteristike sustava
Glavna svrha hidrauličkih sustava u većini slučajeva je ili opskrba tekućine od izvora do željene točke, odnosno punjenje rezervoara koji se nalazi na višoj nadmorskoj visini, ili cirkulacija tekućine kroz sustav kao metoda prijenosa topline.
Tlak potreban za stvaranje protoka fluida mora biti usklađen sa potrebnom vrijednošću i mora kompenzirati gubitke u sustavu. Postoje dvije vrste gubitaka: statički pad i gubitak tlaka zbog trenja.

Statička glava je visinska razlika između usisnog i tlačnog spremnika, kao što je prikazano na sl. 1. Neovisan je o brzini protoka, kao što je grafički prikazano na sl. 2.
Gubitak visine trenja(ponekad zvani gubici dinamička glava) nastaju tijekom prolaska dizane tekućine kroz cijevi, ventile i drugu opremu sustava. Ti su gubici proporcionalni površini koju prolazi tok.
Zatvorena petlja cirkulacijski sustav, bez utjecaja atmosferski pritisak, ima samo hidrauličke gubitke tlaka sustava zbog trenja, koji su obrnuto povezani s protokom, kao što je prikazano na sl. 3.

2. Grafikon krivulje hidrauličke karakteristike
Većina sustava ima i statički pad i gubitak tlaka zbog trenja, a većina slučajeva prikazana je u dvije krivulje na slici. 4 i 5. Vrijednost omjera gubitka statičke visine i visine trenja, u cijelom radnom području, utječe na učinkovitost koja se mora postići pri radu motora s frekvencijskom regulacijom.
Statička glava je značajka individualni sustav smanjujući tu visinu gdje je to moguće, to obično štedi troškove instaliranja i rada crpke. Gubici tlaka uslijed trenja moraju se smanjiti kako bi se smanjili troškovi rada crpke, ali nakon uklanjanja nepotrebnih cijevne armature i presjeka cijevi, daljnje smanjenje pada visine zahtijevat će veće promjere cijevi, što će povećati troškove instalacije.

3. Hidraulička krivulja pumpe
Učinkovitost crpke također se može grafički izraziti kao omjer visine i protoka. Pogledajte sl. 6 za centrifugalne pumpe i fig. 7 za klip.
Centrifugalne crpke imaju hidrauličku karakterističnu krivulju gdje kako se protok povećava, visina se postupno smanjuje, ali za klipne pumpe, bez obzira na vrijednost visine, protok je gotovo konstantan.

4. Radna točka pumpe
Kada je crpka ugrađena u sustav, njihova interakcija može se grafički prikazati superponiranjem crpke i hidrauličke krivulje sustava (sl. 8 i sl. 9).
Ako se stvarna hidraulička krivulja sustava razlikuje od izračunate, tada će crpka raditi u točki s različitom visinom i protokom od očekivanog.
Kod klipnih crpki, ako se hidraulički otpor sustava poveća, tada će crpka povećati ispusni tlak i održavati praktički konstantan protok, ovisno o viskoznosti tekućine i vrsti pumpe. Bez upotrebe zaštitnih armatura cjevovoda, vrijednost tlaka može doseći kritičnu razinu.
Za centrifugalne pumpe, povećanje hidrauličkog otpora sustava na kraju će smanjiti protok na vrijednost "O", ali maksimalna vrijednost tlak, kao što je prikazano na sl. 8 je ograničeno. Osim toga, u takvim uvjetima moguće je kratko razdoblje rada crpke. Pogreška izračuna krivulje hidraulični sistem također može rezultirati odabirom neoptimalne centrifugalne pumpe.
Prilikom odabira veće crpke koja će raditi pri većem protoku ili čak u uvjetima prigušenja, dodatni prostor za visinu će povećati potrošnju energije i skratiti vijek trajanja crpke.

13. predavanje.

13. RAD CRPKI NA MREŽI.

14.1 Ravnoteža tlaka protoka u cjevovodu s pumpom uključenom u njega.

14.2. Statički tlak instalacije.

14.4. Karakteristike crpke.

14.4.1 Vakuum u usisnom vodu.

14.5. Kontrola protoka pumpe.

14.6. Problemi oko rada crpki na mreži.

14.7. Regulacija protoka crpne jedinice.

14.1 Ravnoteža tlaka protoka u cjevovodu s pumpom uključenom u njega.

Pri radu na mreži crpke se smatraju izvorima koji prenose energiju tekućini, dok se radni proces crpki ne razmatra.

Za rješavanje problema rada crpki u mreži koristi se ravnoteža tlakova protoka u cjevovodu s crpkom koja je uključena u njega.

Uz ravnomjerno kretanje tekućine u cjevovodu, uključivanje pumpe u njega kao izvora energije mijenja jednadžbu ravnoteže tlaka.

Napor crpke je zbroj razlike između napora na krajnjoj i početnoj točki plus gubici od početne do krajnje točke (Sl. 14.1). Napor pumpe je energija koju pumpa daje po jedinici težine dizane tekućine.

H n + H 1 = H 2 + ∑ hp 1-2, (14.3)

H n + H1- h p. ned = H2+ h a.s. ,

Gdje H 1 I H 2 - ukupno grla protok u početnom 1 i posljednjem 2 dijelu cjevovoda, ∑ h p1-2 = h p.s. + h a.s. - zbroj gubitaka tlaka u cjevovodu između sekcija 1 i 2, odnosno u usisu h p. ned - i tlačni kanal h a.s. .

Napor crpke troši se na povećanje tlaka protoka i svladavanje hidrauličkog otpora u cjevovodu.

Glave H1 i H2 su tlakovi u točki 1 i točki 2. Jednadžba visine (14.1) ne uzima u obzir gubitke između usisnog i ispusnog otvora i (14.1) je pojednostavljena jednadžba ravnoteže visine.

14. 2. Statička glava instalacije.

Mreža na kojoj crpka radi može biti jednostavan ili složen cjevovod, au nekim slučajevima također uključuje hidrauličke motore koji pretvaraju hidrauličku energiju koju crpka prenosi u koristan mehanički rad.

Shema crpne jedinice kada crpka radi na jednostavnom cjevovodu prikazana je na sl. 14.1. Crpka pumpa tekućinu iz prihvatnog spremnika A u tlačni spremnik B kroz cjevovod koji se sastoji od usisne i ispusne cijevi.

Statička visina instalacije je razlika između hidrostatske visine tekućine u tlačnom i prihvatnom spremniku:

(14.3)

Ako je tlak na slobodnim površinama tekućine u spremnicima jednak atmosferskom, kao za instalaciju prikazanu na Sl. 14.1, statička visina je razlika u razinama tekućine u spremnicima: , tj. visina tekućine u instalaciji.

Ako tlak u spremnicima tijekom rada pumpe nije jednak atmosferskom tlaku, pogledajte sl. 14.2, na primjer, u opskrbnom spremniku postoji vakuum, au tlačnom spremniku postoji prekomjerni tlak veći od atmosferskog tlaka, statička visina jednaka je razlici piezometrijskih razina u spremnicima. Montažna statička glava

14.3. Potreban tlak crpne jedinice.

Potreban tlak instalacije Ncons je energija koja se mora prenijeti na jediničnu težinu tekućine kako bi se pomaknula iz prihvatnog spremnika u tlačni spremnik kroz instalacijski cjevovod pri zadanoj brzini protoka .

14.3.1. Kada crpka radi na dugom cjevovodu, zanemarite tlak niske brzine u spremnicima i izlazni tlak, dobivamo

(14.4)

Gdje ∑ h a.s. = hp.sun.+ hp.n. - zbroj gubitaka tlaka:

hp.sunce. - u usisnom vodu, uključujući gubitak na ulazu u usisnu cijev;

hp.n. – u tlačnom vodu, uključujući gubitak pri ostavljanju u tlačnom spremniku.

14.3.2. Kada crpka radi na cjevovodu opremljenom konvergentnom krajnjom mlaznicom (Sl. 14.3), visina brzine na izlazu iz mlaznice je usporediva s gubitkom duž duljine u cijevima i mora se uzeti u obzir u jednadžbi za potrebna glava.

Potreban tlak kada se uzme u obzir dinamički tlak jednak je

(14.5)

Gdje V2/2 g - visina brzine na izlazu iz tlačne cijevi (pod pretpostavkom turbulentnog režima, za koji je α = 1). Ako su usisni gubici bili značajni, morali bi se uzeti u obzir. Dakle, promjeri usisnih cjevovoda čine ih većim od tlačnih, postoje norme za protok u usisnim i tlačnim cjevovodima.

14.3.3. U ustaljenom stanju rada instalacije, kada se brzina protoka u cjevovodnom sustavu ne mijenja s vremenom, visina koju razvija pumpa jednaka je potrebnoj visini instalacije:

Hn \u003d Npotr (14.6)

14.4. Karakteristike pumpe.

Karakteristike crpke pri određenoj brzini su sljedeći pokazatelji:

opskrba (volumen tekućine koju pomiče pumpa po jedinici vremena) Q(m 3 / s),

pritisak H (J/N = m)

snaga motora koju crpka troši Nd, (W)

Korisna snaga crpke jednaka je energija koja se po jedinici vremena prenosi protoku tekućine, definirana kao produktN pon =Q n *ρgH n,

Učinkovitost crpke jednaka je omjeru korisne snage crpke Npn na snagu koju troši pumpa, tj. snaga motora Ndv:

(14.7)

Približan prikaz karakteristike crpke prikazane su na sl.14.6. Obično se karakteristika daje u obliku grafikona ili u obliku tablice.

14.5. Vakuum u usisnom vodu.

Napor crpke, s poznatim dovodom, može se izmjeriti pomoću mjerača tlaka V i M ugrađenih u njezine ulazne i izlazne dijelove (Sl. 14.5).

Kada se crpka nalazi iznad prijemne razine, otvorena prema atmosferi, dolazi do vakuuma u ulaznom dijelu crpke (višak tlaka Pvs< 0). Выделив подчеркиванием в уравнении 14.9 величины составляющие разряжение, получим значение вакуума во всасывающем патрубке насоса V:

Vrijednost vakuuma V na ulazu u pumpu određena je visinom stupca tekućine za ravnomjerno kretanje u usisnom vodu, ako je tlak iznad tekućine u prihvatnom spremniku atmosferski.

Svaki način rada crpke u ovoj instalaciji odgovara "dopuštenoj usisnoj visini vakuuma - Nvak.dop "(dopuštena vrijednost vakuuma): N vac.dop ≤ Rat , tj. H vac.dodatni<0.

Vrijednost Nvac.add. ovisi pri zadanom načinu rada crpke o tlaku pare tekućine i atmosferskom tlaku.

Vakuum na usisnom priključku mora biti manji od "dopuštene usisne visine vakuuma": V ≤ H vak.dop. , odnosno manji od dopuštenog vakuuma, što osigurava odsutnost pojava kavitacije u pumpi. Na slici 14.5 to se može shvatiti u smislu da zbroj V ≤ H vak.dop.

Budući da ovaj uvjet mora biti zadovoljen i tijekom rada crpke V ≤ Nvac.adm. , koristeći formulu (14.10), određuje se dopuštena geometrijska usisna visina crpke Zvs.adm. . Ako Zvs.adm.< 0 pumpa mora biti smještena ispod razine u prihvatnom spremniku).

14.6. Rad crpke na mreži. Određivanje radne točke.

Kada je crpka priključena na mrežu, potrebno je odrediti radnu točku ili točku zajedničkog rada crpke i instalacije, tj. cjevovod.

Postavljena je instalacijska karakteristika i potrebnog protoka Q potrošnje, prema karakteristikama instalacije odaberite crpku za potrebni protok Q potrošnje.

Metodologija izrade radne točke.

1. Ishodište koordinata Q - H nalazi se na piezometrijskoj razini u prihvatnom (napojnom) spremniku, ta je razina odabrana kao ishodište tlaka.

2. Na koordinatnoj ravnini N-Q konstruirana je karakteristika pumpe Hn = f(Q). Obično se navodi grafički ili tabelarno.

3. Izgrađena je karakteristika instalacije. Karakteristika instalacije je zbroj Hst statičke visine i karakteristike cjevovoda - ∑ hp:

u kojem ∑ hp- karakteristika cjevovoda ili ovisnost ukupnog gubitka tlaka u cjevovodu o protoku, uključujući gubitke u usisnom i tlačnom cjevovodu.

4. Radna točka instalacije je točka sjecišta karakteristika crpke i cjevovoda. Prema radnoj točki nalaze se vrijednosti potrošnje i H potrošnje.

5. U ustaljenom stanju rada, vrijednosti koje se nalaze na sjecištu Qcont = Qn, Hcont = Hn početne su za odabir crpke i motora za pogon crpke.

Položaj prihvatnog spremnika može se postaviti u tri opcije: 1) Nst>0; 2) Hst = 0; 3) Nst< 0, что отмечено на рис.14.6. В зависимости от характеристики установки положение рабочей точки будет разным.

Karakteristika cjevovoda ovisi o načinu kretanja tekućine u cjevovodu.

U turbulentnom režimu, karakteristika cjevovoda je blizu kvadratne ovisnosti ∑ h p =k*Q2. Koeficijent otpora cjevovoda k jednak je zbroju koeficijenata k usisnih i tlačnih k n vodova:

k =k sunce +k n,

od kojih je svaki izražen formulom .

Veličine uključene u k su konstantne, ili su dane kao takve u prvoj aproksimaciji, ako je neka od njih nepoznata, češće nego druge, to se odnosi na λ. Dana je vrijednost λ i iscrtan je graf karakteristika cjevovoda u obliku parabole.

Karakteristika instalacije se gradi pomicanjem duž osi tlaka za vrijednost Nst, na Hst = 0 karakteristika postava prolazi kroz ishodište koordinata iu ovom slučaju ima oblik

Nn = ∑ hp.

U ovom slučaju, u radnoj točki crpke, tlak se u potpunosti troši na svladavanje hidrauličkog otpora sustava. Ova vrsta uključuje cirkulacijska postrojenja, gdje se razine unosa i tlaka podudaraju (Sl. 14.7).

Na H sv< 0 (razina tlaka je niža od razine usisa), tekućina može teći u donji spremnik gravitacijom u količini Qc, a pumpa se koristi ako je protok veći od Qnz > Qc (vidi sl. 14.7).

Ako je kretanje u cjevovodu laminarno, karakteristika cjevovoda izražava se formulom ∑ hp = k* Q , u kojem je koeficijent cjevovoda k jednak

14.7. Kontrola protoka pumpe.

Krivulja rada centrifugalne crpke ocijenjena je za dugotrajan i ekonomičan rad. Međutim, postaje potrebno promijeniti karakteristike crpke u skladu sa zahtjevima instalacije koja se stvara. Postoji nekoliko metoda za regulaciju parametara crpne jedinice.

14.7.1. Kontrola protoka promjenom brzine pumpe

Ponovni izračun karakteristika lopatice pumpe pri promjeni brzine motora (Sl. 14.8) provodi se pomoću zakona proporcionalnosti, izražavajući svojstva takvih načina rada ovu pumpu različitim brzinama. Ova metoda mijenja karakteristike crpke, i radna točka pomiče duž zadane konstantne karakteristike instalacije (sl. 14.8).

Točke svake obitelji sličnih režima leže u Qn-H koordinatama na kvadratnoj paraboli čiji je vrh u ishodištu, to je parabola sličnih režima. (Slika 14.8).

Kada se koriste zakoni proporcionalnosti u pogledu protoka, tlaka, snage, napravljene su sljedeće pretpostavke.

1. Smatra se da se uspoređeni slični modovi nalaze u zoni turbulentne samosličnosti i da promjena Reynoldsovog broja ne utječe na raspodjelu brzina u kanalima pumpe i njihove koeficijente otpora.

2. Pretpostavlja se da za takve načine rada vrijednosti učinkovitosti crpke mogu biti približno iste (η 1 = η 2).

3. Pretpostavlja se da crpka radi na istu tekućinu (ρ 1 = ρ 2).

14.7.2. Metoda za određivanje nove brzine centrifugalne crpke ako je potrebno promijeniti njezino napajanje (Sl. 14.9) .

Zadano je: a) karakteristika pumpe pri n o/min; b) karakteristike cjevovoda (instalacije). c) Točka A njihovog sjecišta je radna točka sustava: Qn i Hn - protok i tlak crpke za ovu radnu točku.

Potrebno je odrediti novu brzinu pumpe n x , pri čemu će se opskrba Q I povećati (ili smanjiti) za m%.

Metoda određivanja frekvencije.

1. Izgrađene su karakteristike crpke i cjevovoda (sl. 14.9a i 14.9b).

2. Za danu promjenu posmaka (za ± m%), nalazimo vrijednost Q I i stavljamo tu vrijednost na apscisnu os.

3. Nacrtajte okomitu liniju Q I do sjecišta sa karakteristika cjevovoda, dobivamo novu radnu točku B (Q I i H I) instalacije. Karakteristika crpke mora proći kroz ovu točku željenom brzinom n x .

4. Određujemo koeficijent parabole sličnih načina prema vrijednostima Q I i H I .

5. Gradimo parabolu sličnih modova H par.p.r = k * Q 2 i nalazimo točku njezinog sjecišta s karakteristikom pumpe - C.

6. Na temelju vrijednosti Q II i H II u točki C, pomoću formule sličnosti određujemo broj okretaja crpke.

14.7.1. Regulacija opskrbe crpne jedinice metodom prigušivanja.

Protok centrifugalne (krilne) pumpe može se regulirati prigušivanjem ugradnjom prigušnice s promjenjivim otporom (ventil, ventil, ventil itd.) u cjevovod. Kod promjene otvora prigušnice mijenja se karakteristika instalacije (nagib karakteristike cjevovoda) i radna točka se pomiče duž zadane karakteristike pumpe (sl. 14.10). Ovakav način upravljanja opskrbom povezan je s dodatnim gubicima energije u prigušnici i stoga je neekonomičan.

Protok lopatičnih crpki također se može kontrolirati premošćivanjem tekućine iz tlačnog voda do usisnog (ili prijemnog spremnika) kroz premosnu cijev s podesivim prigušnikom.

14.9. Kontrola protoka pomoću zaobilaznog voda.

Na sl. 14.11 daje rješenje problema rada centrifugalne crpke u instalaciji opremljenoj obilaznom cijevi, kroz koju se, za regulaciju protoka crpke, tekućina premotava iz tlačnog voda u usisni vod.

1. Postavljena je karakteristika crpke i vrijednost potrebnog protoka Qcons.

2. Iz Hst se gradi karakteristika instalacije Hst = Hst + h AD .

3. Izgrađena je karakteristika cjevovoda h = h CFB.

3. Konstruirana je spojna karakteristika cjevovoda h AD +h CFB.

4. Pronađena je radna točka A: sjecište karakteristike h AD + h CFB s karakteristikom pumpe, pronađene su vrijednosti Qn i Hn.

5. Pravac Hn povučen je paralelno s osi apscisa, kada se siječe s karakteristikom h CFB =f(Q), nalazi se t.V, u kojem je protok q kroz obilazni vod i protok u liniji CD - Q. Qn \u003d q + Q

14.8. Problemi s radom crpke na složenom (razgranatom)

cjevovod.

Razmatraju se dva problema sa shemama: rad pumpe za cjevovod s paralelnim ograncima i za cjevovod s krajnjim razvodom.

U prvom slučaju, problem se rješava na isti način kao kod rada na jednostavnom cjevovodu, koristeći ukupnu karakteristiku složenog cjevovoda, uključujući otpor njegovog razgranatog dijela.

U drugom slučaju, na krajnjoj distribuciji, razmatra se način rada centrifugalne pumpe za dva tlačna spremnika s različitim razinama - hidrostatski tlak tekućine.

Ovisno o omjerima između elemenata instalacije, pumpa može pumpati tekućinu iz prihvatnog spremnika A u oba spremnika C i B ili može hraniti donji spremnik C zajedno s gornjim spremnikom B.

Rješenje se temelji na određivanju pijezometrijske razine u čvoru B, pri kojoj je zadovoljen uvjet ravnoteže protoka u cijevima uz čvor.

1. Karakteristika crpke je dana grafom.

2. Vrijednost gubitaka u usisnom cjevovodu h AN \u003d hvs i tlačnom cjevovodu h N B \u003d hn može se odrediti formulama: ∑ h p = kQ 2 , ∑ hp = k* Q.

3. Pomoću ovih formula možete nacrtati ovisnost tlaka (piezometrijske razine) u čvoru B o protoku crpke, oduzimajući od ordinata tlačne karakteristike crpke gubitak tlaka u cijevi ANB (krivulja H B)

H B \u003d Hn - hvs- hn.

4. Pronašavši točku I sjecišta tlačne linije Hv s karakteristikom cijevi BC izgrađene od piezometrijske razine u spremniku C, određujemo smjer kretanja u cijevi BD koja vodi do gornjeg spremnika.

Ako se ta točka I nalazi iznad razine u spremniku B, tada crpka opskrbljuje oba spremnika.

5. U ovom slučaju gradimo ovisnost ukupnog protoka u cijevima BC i BD o piezometrijskoj razini u čvoru B, točka njegovog sjecišta s krivuljom Hv određuje pijezometrijsku razinu u čvoru B, brzine protoka u cijevima i način rada pumpe (radna točka sustava).

6. Ako se točka sjecišta linije Hb i BC "nalazi ispod razine u spremniku D, potonji hrani spremnik C zajedno s pumpom. U ovom slučaju (isprekidane linije na sl. 14.12), ovisnost ukupnog protoka brzina u cijevima AB i BB na pijezometrijskoj razini u čvoru se ucrtava B (zbrajanjem krivulja Hb i BB za brzine protoka); točka presjeka ove krivulje s karakteristikom cijevi BC' je radna točka sustav.

8. Kada nekoliko crpki radi paralelno ili u seriji, da biste odredili način rada sustava, prvo morate izgraditi ukupnu karakteristiku crpki, a zatim pronaći radnu točku sustava na uobičajeni način, tj. sjecište karakteristika crpki sa karakteristikama instalacije.

Da bi se izgradile ukupne karakteristike crpki s njihovim paralelnim spojem, potrebno je dodati karakteristike crpki duž apscisa (dovoda), a kada su spojene u seriju - duž ordinata (panorame).

14.9. Posao paralelne pumpe i dosljedno

povezane crpke na jednostavnom cjevovodu.

Na sl. 14.14 prikazuje dijagram paralelni rad centrifugalne pumpe na jednostavnom cjevovodu i dano je grafičko rješenje ovog problema.

14.10. Značajke rada na mreži potisnih pumpi.

Za volumetrijske pumpe (klipne, rotacijske, itd.) Qn može se uzeti kao prva aproksimacija neovisna o tlaku koji razvija pumpa Hn a proporcionalan brzini pumpe. Zapremina klipne pumpe, na primjer, određena je formulom

gdje su F i S površina i hod klipa; n je broj dvostrukih hodova klipa u minuti (brzina radilice); z je broj radnih komora (cilindara) pumpe; ηo - koeficijent isporuke pumpe. U opći pogled pumpe s pozitivnim pomakom različite vrste izražava se formulom

gdje je W radni volumen crpke (njezina opskrba po okretaju osovine), ovisno o vrsti i veličini crpke.

S navedenom aproksimacijom, linije tlaka Nn = f(Qn) na karakteristikama volumetrijskih crpki mogu se prikazati kao okomite ravne linije Qn = const, od kojih svaka odgovara određenoj brzini crpke (sl. 14.16). Zapravo, isporuka bilo koje pumpe s pozitivnim pomakom pri određenoj brzini donekle se smanjuje s povećanjem visine pumpe.

Određivanje načina rada volumetrijske crpke u hidrauličkom sustavu provodi se na isti način kao i za lopaticu, tako da se na istom grafu u koordinatama Q - H ucrtaju karakteristike crpke i hidrauličkog sustava i pronalazi točka njihova sjecišta – radna točka sustava.

Budući da je isporuka potisnih pumpi gotovo neovisna o visini, metoda regulacije opskrbe prigušivanjem nije primjenjiva na potisne pumpe (potpuno zatvaranje prigušnice na izlazu potisne pumpe može dovesti do nezgode ako se posebno sigurnosni uređaji nisu predviđeni).

Kontrola protoka u hidrauličkim sustavima i instalacijama s potisnim pumpama može se provesti promjenom brzine pumpe (vidi sl. 14.16) ili korištenjem posebnih pumpi s promjenjivim protokom, u kojima se radni volumen W mijenja u hodu. Međutim, u većini slučajeva , kontrola protoka u hidrauličkim sustavima s pumpama s pozitivnim pomakom proizvedena je manje ekonomično, ali većina na jednostavan način premošćivanje tekućine od tlačnog do usisnog voda. U tu svrhu koriste se različiti podesivi prigušnici i preljevni ventili, automatski rastereći i drugi posebni uređaji.

Na sl. 14.17 prikazuje dijagram crpne jedinice s pumpom s pozitivnim pomakom i zaobilaznom cijevi opremljenom podesivim prigušnikom.

Da biste odredili način rada crpke pri zadanom tlaku Po u tlačnom spremniku i nekom otvoru prigušnice, možete koristiti grafičku konstrukciju prikazanu na sl. 14.13. Prilikom rješavanja sličnog problema s lopaticom crpke, obilazna cijev se smatrala granom cjevovoda, na kojoj radi crpka sa zadanom karakteristikom.

U nekim slučajevima, drugi način rješavanja ovog problema je prikladniji, u kojem se zaobilazna cijev smatra dodatni element sama pumpa, mijenjajući je radna karakteristika. Nacrtavanjem na općem grafikonu u koordinatama Q-H karakteristike crpke i karakteristike obilazne cijevi, od prve slijedi oduzimanje druge u smislu troškova; za to je potrebno kada različite vrijednosti visine crpke, oduzmite protoke u obilaznoj cijevi od njezine isporuke (budući da je raspoloživa visina premosne cijevi jednaka visini crpke).

Rezultirajuća AB krivulja predstavlja učinak crpke zajedno s obilaznicom. Sjecište ove krivulje s karakteristikama hidrauličkog sustava (krivulja LD određuje radnu točku sustava (točka B), tj. protoke Q u tlačni spremnik i u obilazni cjevovod q, kao i protok Qp i visina crpke Hn (radna točka C pumpe).

Svakim drugim otvaranjem leptira za gas mijenja se njegova karakteristika, a samim time i karakteristika pumpe zajedno s premosnom cijevi; u ovom slučaju, radna točka sustava je pomaknuta.

Na sl. 14.18 shematski je prikazana instalacija s volumetrijskom pumpom i preljevnom pumpom, čija je opruga podešena na navedeni tlak Ncalc, koji određuje trenutak njezina otvaranja. Grafikon prikazuje definiciju načina rada crpke, tj. pronalaženje radnih točaka, pri tri različita tlaka u tlačnoj posudi.

Za određivanje načina rada crpke potrebno je, kao u prethodnom dijagramu, od karakteristike crpke oduzeti karakteristiku preljevnog ventila, tj. dobiti ukupnu karakteristiku crpke zajedno s ventilom (linija ABC). Točke sjecišta ove krivulje sa karakteristikama hidrauličkog sustava u tri navedena slučaja određuju radne točke 1, II, III pumpe.

Kao što se vidi na sl. 14.18, na visini pumpe Hn< Нрасч (случай 3) вся подача насоса идет в напорный бак; при Н >Niski (slučajevi 1 i 2) dio protoka crpke vraća se na usisnu stranu.

Primjenom analiziranih metoda za rješavanje problema rada pumpi s istiskivanjem u mreži, treba imati na umu da se eksperimentalne karakteristike pumpi s istiskivanjem obično daju u obliku ovisnosti napajanja crpke Qn‚ i njezine učinkovitosti o tlak pumpe Rn (Sl. 14.19).

Tlak pumpe predstavlja energiju koju isporučuje pumpa

jediničnog volumena dizane tekućine, a odnosi se na visinu pumpe omjerom

U praksi je vrijednost Rn jednaka porastu tlaka tekućine od usisnih do ispusnih mlaznica crpke. Korisna snaga crpke izražava se formulom

DRŽAVNO MEDICINSKO SVEUČILIŠTE SEMEY

Alati na ovu temu:

Proučavanje reoloških svojstava bioloških tekućina.

Metode proučavanja cirkulacije krvi.

Reografija.

Sastavio: Pred

Kovaleva L.V.

Glavna pitanja teme:

Bernoullijeva jednadžba. Statički i dinamički pritisak.
Reološka svojstva krvi. Viskoznost.
Newtonova formula.
Reynoldsov broj.
Newtonov i nenewtonski fluid
laminarni tok.
turbulentno strujanje.
Određivanje viskoznosti krvi pomoću medicinskog viskozimetra.
Poiseuilleov zakon.
Određivanje brzine protoka krvi.
ukupni otpor tjelesnog tkiva. Fizički temelji reografija. Reoencefalografija
Fizikalne osnove balistokardiografije.

Bernoullijeva jednadžba. Statički i dinamički pritisak.

Ideal se naziva nestlačivim i nema unutarnje trenje, odnosno viskoznost; Stacionarno ili stacionarno strujanje je strujanje u kojem se brzine čestica fluida u svakoj točki protoka ne mijenjaju s vremenom. Ravnomjerno strujanje karakteriziraju strujnice - zamišljene linije koje se podudaraju s putanjama čestica. Dio toka tekućine, ograničen sa svih strana strujnicama, tvori strujnu cijev ili mlaz. Izdvojimo strujnu cijev tako usku da se brzine čestica V u bilo kojem njezinom odsječku S, okomitom na os cijevi, mogu smatrati jednakima u cijelom odsječku. Tada volumen tekućine koja teče kroz bilo koji dio cijevi po jedinici vremena ostaje konstantan, jer se kretanje čestica u tekućini događa samo duž osi cijevi: . Taj se omjer naziva uvjet kontinuiteta mlaza. Iz toga slijedi da za stvarni fluid sa stalnim protokom kroz cijev promjenjivog presjeka, količina Q fluida koji teče po jedinici vremena kroz bilo koji dio cijevi ostaje konstantna (Q = const), a prosječne brzine protoka u različitim presjecima cijevi su obrnuto proporcionalne površinama ovih presjeka: itd.

Izdvojimo strujnu cijev u strujanju idealnog fluida, au njoj - dovoljno mali volumen fluida mase , koji se tijekom strujanja fluida pomiče iz položaja A na poziciju B.

Zbog malenosti volumena možemo pretpostaviti da su sve čestice tekućine u njemu u jednakim uvjetima: u položaju A imaju brzinu pritiska i nalaze se na visini h 1 od nulte razine; trudna U- odnosno . Presjeci strujne cijevi su S 1 odnosno S 2 .

Tekućina pod tlakom ima unutarnju potencijalnu energiju (energiju tlaka) zahvaljujući kojoj može izvršiti rad. Ova energija Wp mjereno umnoškom tlaka i volumena V tekućine: . U ovaj slučaj kretanje mase fluida događa se pod djelovanjem razlike sila tlaka u presjecima Si I S2. Rad obavljen u ovom A r jednaka je razlici potencijalnih energija tlaka u točkama . Ovaj rad se troši na rad na prevladavanju učinka gravitacije te na promjenu kinetičke energije mase

Tekućine:

Stoga, A p \u003d A h + A D

Preuređujući članove jednadžbe, dobivamo

Propisi A i B biraju proizvoljno, tako da se može tvrditi da je na bilo kojem mjestu duž cijevi toka uvjet

dijeljenjem ove jednadžbe s, dobivamo

Gdje - gustoća tekućine.

To je ono što je Bernoullijeva jednadžba. Svi članovi jednadžbe, kao što se lako vidi, imaju dimenziju tlaka i nazivaju se: statistički: hidrostatski: - dinamički. Tada se Bernoullijeva jednadžba može formulirati na sljedeći način:

u stacionarnom strujanju idealnog fluida ukupni tlak jednak zbroju statičkog, hidrostatskog i dinamičkog tlaka ostaje konstantan u bilo kojem presjeku strujanja.

Za vodoravnu hidrostrujnu cijev statički tlak ostaje konstantan i može se pripisati desna strana jednadžba, koja tada poprima oblik

statički tlak određuje potencijalnu energiju tekućine (energiju tlaka), dinamički pritisak- kinetički.

Iz ove jednadžbe slijedi izvod koji se naziva Bernoullijevo pravilo:

Statički tlak neviskodne tekućine pri strujanju kroz horizontalnu cijev raste tamo gdje se njezina brzina smanjuje, i obrnuto.

Karakteristika cjevovoda je ovisnost ukupnog gubitka tlaka (ili tlaka) u cjevovodu o protoku:

Σ h = f(q)

Dakle, karakteristika cjevovoda je krivulja potrebnog tlaka, pomaknuta prema ishodištu. Karakteristika cjevovoda poklapa se s krivuljom potrebnog tlaka pri H čl =0.

Razmotrimo jednostavan cjevovod konstantnog presjeka, koji se proizvoljno nalazi u prostoru (slika 6.1), ima ukupnu duljinu l i promjer d, a sadrži i niz lokalni otpor(ventil, filter i provjeriti ventil). U početnoj dionici cjevovoda 1-1 geometrijska visina je z1 i višak tlaka R 1, te u završnom dijelu 2-2 - odnosno z2 I R 2. Brzina strujanja u tim dionicama zbog konstantnosti promjera cijevi je ista i jednaka ν.

Riža. 6.1. Shema jednostavan cjevovod

Napišimo Bernoullijevu jednadžbu za presjeke 1-1 I 2-2 . Budući da je brzina u oba odjeljka ista i α 1 \u003d α 2, tada se pritisak brzine može zanemariti. Pritom dobivamo

Piezometrijska visina na lijevoj strani jednadžbe naziva se potrebna visina H potrošnje. Ako je ova piezometrijska visina dana, tada se ona naziva raspoloživa visina H dist. Takav tlak je zbroj geometrijske visine H potrošnje, do koje se tekućina diže, piezometrijske visine na kraju cjevovoda i zbroja svih gubitaka tlaka u cjevovodu.

Zbroj prva dva člana nazivamo statičkom glavom, koju predstavljamo kao neku ekvivalentnu geometrijsku visinu