Егорьевский авиационный технический Колледж
имени В.П.Чкалова – филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственной технический университет гражданской авиации» (МГТУ ГА)
Курсовая работа
По дисциплине Гидравлика
Расчет насоса на безкавитационный режим 7.6; 8.8
Специальность 25.02.02 Обслуживание летательных аппаратов горюче-смазочными материалами
Преподаватель И.В. Ефимова
Выполнил курсант группы №243 Е.М. Загребаева
Егорьевск
Содержание
Введение 3
Теоретическая часть 5
Задача 7.6.7
Задача 8.8.12
Заключение16
Введение
Гидравлика представляет собой теоретическую дисциплину, изучающую вопросы, связанные с механическим движением жидкости в различных природных и техногенных условиях. Поскольку жидкость (и газ) рассматриваются как непрерывные и неделимые физические тела, то гидравлику часто рассматривают как один из разделов механики так называемых сплошных сред, к каковым принято относить и особое физическое тело - жидкость. По этой причине гидравлику часто называют механикой жидкости или гидромеханикой; предметом её исследований являются основные законы равновесия и движения жидкостей и газов.
Как в классической механике в гидравлике можно выделить общепринятые составные части: гидростатику, изучающую законы равновесия жидкости; кинематику, описывающую основные элементы движущейся жидкости и гидродинамику, изучающую основные законы движения жидкости и раскрывающую причины её движения. Гидравлику можно назвать базовой теоретической дисциплиной для обширного круга прикладных наук, с помощью которых исследуются процессы, сопровождающие работу гидравлических машин, гидроприводов. С помощью основных уравнений гидравлики и разработанных ею методов исследования, решаются важные практические задачи, связанные с транспортом жидкостей и газов по трубопроводам, а также с транспортом твёрдых тел по трубам и другим руслам.
Гидравлика также решает важнейшие практические задачи, связанные с равновесием твёрдых тел в жидкостях и газах, т.е. изучает вопросы плавания тел.Широкое использование в практической деятельности человека различных гидравлических машин и механизмов ставят гидравлику в число важнейших дисциплин, обеспечивающих научно-технический прогресс .Большой практический интерес к изучению механики жидкости вызван рядом объективных факторов: Во-первых, наличие в природе значительных запасов жидкостей, которые легко доступны человеку. Во-вторых, жидкие тела обладают рядом полезных свойств, делающих их удобными рабочими агентами в практической деятельности человека.
Немаловажным следует считать и тот фактор, что большинство жизненно важных химических реакций обмена протекают в жидкой фазе (чаще всего в водных растворах).По этим причинам особый интерес человек проявил к жидкостям на самой ранней стадии своего развития. Вода и воздух (иначе жидкость и газ) были отнесены к числу основных стихий природы уже первобытным человеком. История свидетельствует об успешном решении ряда практических задач с использованием жидкостей уже на самих ранних стадиях развития человека. Первым же научным трудом по гидравлике следует считать трактат Архимеда «О плавающих телах» (250 г. до н. э.).
Однако в дальнейшем на протяжении нескольких столетий в развитии человечества наступила эпоха всеобщего застоя, когда развитие знаний и практического опыта находились на весьма низком уровне. В последующую за этим эпоху возрождения началось бурное развитие человеческих знаний, науки, накопление практического опыта. Наравне с развитием других наук начала развиваться и наука об изучении взаимодействия жидких тел. Первыми крупными работами в этой области следует считать работы Леонардо да Винчи (1548-1620) - в области плавания тел, движения жидкостей по трубам и каналам. В работах Галилео Галилея (1564 - 1642) были сформулированы основные принципы равновесия и движения жидкости; работы Эванджелиста Торичелли (1604 - 1647) были посвящены решению задач по истечению жидкости из отверстий, а Блез Паскаль (1623 - 1727) исследовал вопросы по передаче давления в жидкости. Основополагающие и обобщающие работы в области механики физических тел, в том числе и жидких, принадлежат гениальному английскому физику Исааку Ньютону (1643 - 1727).
Развитию гидромеханики (гидравлики) как самостоятельной науки в значительной степени способствовали труды русских учёных Даниила Бернулли (1700 - 1782), Леонарда Эйлера (1707 - 1783), М.В. Ломоносова (1711 - 1765). Работы этих великих русских учёных обеспечили настоящий прорыв в области изучения жидких тел: ими впервые были опубликованы дифференциальные уравнения равновесия и движения жидкости Эйлера, закон сохранения энергии Ломоносова, уравнение запаса удельной энергии в идеальной жидкости Бернулли.
Развитию гидравлики как прикладной науки и сближению методов изучения теоретических и практических вопросов используемых гидравликой и гидромеханикой способствовали работы французских учёных Дарси, Буссинэ и др., а также работы Н.Е. Жуковского. Благодаря трудам этих учёных, а также более поздним работам Шези, Вейсбаха, Прандля удалось объединить теоретические исследования гидромеханики с практическими и экспериментальными работами, выполненными в гидравлике.
Работы Базена, Пуа-зейля, Рейнольдса, Фруда, Стокса и др. развили учение о динамике реальной (вязкой жидкости). Дифференциальное уравнение Навье - Стокса позволило описать движение реальной жидкости как функцию параметров этой жидкости в зависимости от внешних условий. Дальнейшие работы в области теоретической и прикладной гидромеханики были направлены на развитие методов решения практических задач, развитие новых методов исследования, новых направлений: теория фильтрации, газо- и аэродинамика и др.
Теоретическая часть
Основными параметрами при определении условий бескавитационной работы насоса являются высота всасывания и допустимый кавитационный запас.
Различают геометрическую и вакуумметрическую высоту всасывания.
Геометрическая высота всасывания (Нг.вс.) для горизонтальных насосов – расстояние по вертикали от свободного уровня поверхности перекачиваемой жидкости до оси насоса. Если ось насоса расположена выше уровня жидкости, то высоту всасывания считают положительной (рис. 1 а), если ниже – отрицательной (рис. 1 б).
Вакуумметрическая высота всасывания (Нвак) больше геометрической на величину потерь во всасывающем трубопроводе (hвс) и величину скоростного напора на входе в насос.
Подъём жидкости из источника сообщающегося с атмосферой происходит под действием атмосферного давления ра, величина которого превышает давление на входе в насос р1. Разность между этими давлениями и определяет теоретическую вакуумметрическую высоту всасывания.
Кавитация ограничивает высоту всасывания насоса.
Для бескавитационной работы насоса должно выполняться следующее условие:
Где:
– давление жидкости на входе в насос, Па;
– давление парообразования, Па;
ρg – удельный вес жидкости, Н/м3;
V1 – скорость жидкости на входе в насос, м/с;
Δh – кавитационный запас напора, м.
Таким образом, кавитационный запас (Δh) это превышение полного напора на входе насоса над напором, соответствующим давлению насыщенных паров.
Если весь кавитационный запас преобразуется в кинетическую энергию жидкости и расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений, то величина давления на входе понизится до величины давления насыщенных паров (давления парообразования) и возникнет кавитация. Кавитационный запас при котором происходит кавитация называется критическим или минимальным (Δhmin).
Для обеспечения надёжности всасывания, учитывая возможные изменения условий (колебание уровня, изменение температуры и др.) величину hmin следует умножить на коэффициент запаса Ψ, равный 1,1 – 1,5.
Таким образом, основным средством предупреждения кавитации является поддержание достаточного избыточного давления на входе насоса над давлением парообразования, то есть соблюдения такой высоты всасывания, при которой кавитация не возникает.
на входе в насос.
– давление жидкости на входе в насос, Па;