ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

по дисциплине «Прикладные расчеты насосных установок и станций»

 

Преподаватель доцент, к.т.н. О.Н.Петров

 

 

Красноярск 2017

Список студентов ЗНБ12-03:

Андреев Д.С.

Бондарева Ю.А.

Ковалев А.С.

Коваль Д.А.

Комарова К.В.

Милишкевич А.С.

Судаков Е.Ю.

Суходоев С.В.

Фольст И.К.

Цигип В.В.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. 4

1.1 Цель работы.. 4

1.2 Описание рабочей установки. 4

1.3 Ход работы.. 5

1.4 Результаты расчетов и измерений. 9

1.5 Обработка экспериментальных данных. 9

1.6. Вывод. 11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. 12

2.1 Цель работы.. 12

2.2 Последовательность выполнения работы.. 12

2.3 Результаты испытаний. 13

2.4 Обработка экспериментальных данных. 13

2.5 Вывод. 15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. 16

3.1 Цель работы.. 16

3.2 Ход работы.. 16

3 Результаты испытаний. 17

3.4 Обработка экспериментальных данных. 17

3.5 Вывод. 20

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. 21

4.1 Цель работы.. 21

4.2 Ход работы.. 21

4.3 Вывод. 24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. 25

5.1 Цель работы.. 25

5.2 Последовательность выполнения работы.. 25

5.3 Ход работы.. 25

5.6 Вывод. 30

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 31

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

« Определение рабочей точки при работе насосной станции на трубопроводную сеть»

Цель работы

 

Целью данной лабораторной работой является изучение основных принципов работы насосов на трубопроводную сеть. Для достижения данной цели необходимо поставить следующие задачи:

- изучить назначение и принцип работы лабораторного стенда;

- провести расчет значений расходов и напоров сети;

- произвести обработку экспериментальных данных.

Описание рабочей установки

 

Лабораторный стенд «Режимы течения жидкости» предназначен для доступной и наглядной демонстрации процессов дросселирования, байпасирования, лупинга, а также различных режимов работы насоса.

Данный стенд состоит из основного технологического оборудования (рис. 1):

- насоса (CAM 40-HL MARINA);

- трубопровода (труба их ПВХ пластика на клеевой основе, смотровой, без раструба с условным диаметром 25 мм);

- запорной и регулирующей арматуры (кран шаровой ДУ-25, кран шаровой ДУ-15, фильтр грубой очистки ДУ-25);

- контрольно-измерительных приборов (манометр ТМ-310 «Росма», счетчик жидкости СВК-15Х «Gerrida»).

Рис. 1.1. Гидравлическая схема лабораторного стенда: КШ-1 – КШ-8 – кран шаровый; ФГ – фильтр грубой очистки; ЗГ – заливная горловина; Г – гидробак; Н-1 – Н-2 – насосы;

ВМ - вакуумметр; МН-1 – МН-2 – манометр; СЖ-1 – СЖ-2 – счетчик жидкости

Ход работы

 

1 Задать значения расходов от 1 до 4 м³/ч с шагом 1 м³/ч, и пересчитать данные в м³/с.

2 Определить скорости течения жидкости в трубопроводной сети по формуле (1.1) в м/с

, (1.1)

где – внутренний диаметр трубы, м (внутренний диаметр труб на стенде – 0, 025 м).

3 Определить числа Рейнольдса для каждой скорости по формуле (1.2)

, (1.2)

где – кинематическая вязкость воды, м²/с (см табл. 1.1).

 

;

;

;

;

.

 

Таблица 1.1 Зависимость кинематической вязкости воды от температуры

Температура, °С	Вязкость, (м2/ с) x 10-6
	1, 787
	1, 519
	1, 307
	1, 004
	0, 801
	0, 658
	0, 658
	0, 475
	0, 413
	0, 365
	0, 326
	0, 294

 

4 Согласно полученным значениям критерия Рейнольдса определить режим течения жидкости по табл. 1.2 и гидравлическое сопротивление, зная, что эквивалентная шероховатость применяемых в стенде труб равна .

Установлено, что числа Рейнольдса 1 – 3 находятся в диапазоне 4000 ˂ ˂ , поскольку , следовательно, в зоне Блазиуса (гидравлически гладких труб), а числа Рейнольдса 4 – 5 находятся в диапазоне ˂ ˂ , поскольку , следовательно, в переходной зоне.

 

Таблица 1.2 Формулы расчета коэффициента гидравлического сопротивления

Режим течения	Число Рейнольдса	Формула	Коэф-фициент
Ламинарный режим
Переходный режим		Проектирование трубопровода не рекомендуется
Турбулентный режим	Зона Блазиуса
Переходная зона
Квадратичная зона

Примечание: диаметр в миллиметрах.

 

Произведем расчет коэффициента гидравлического сопротивления

;

;

;

5 Согласно формуле (1.3) определить гидравлические уклоны:

. (1.3)

;

;

;

;

.

6 Определить длины трубопроводов на стенде (см. рис. 1.2):

. (1.4)

Рис. 1.2. Схема определения длины трубопроводов

 

7 Зная значение остаточного напора, равного м, определим напоры сети при заданных значениях расходов :

. (1.5)

м;

м;

м;

м;

м.

8 По полученным данным построить характеристику сети .

9 По паспортным данным насоса CAM-40/22 Marina (табл. 1.3) пересчитать м³/ч в м³/с и построить характеристику насоса

 

Таблица 1.3 Гидравлические характеристики насоса CAM-40/22 Marina (из паспорта)

, л/с	0, 6	0, 9	1, 2	1, 5	1, 8	2, 1	2, 4	2, 7		3, 6
, м

Вывод

 

В выводах по работе отметить:

- изучили основные принципы работы насосов на трубопроводную сеть;

- по значениям расходов получили скорость течения жидкости в трубопроводе, далее по формулам определяли значения напоров;

- в заключении построили совместную характеристику насоса и сети, по диаграмме получили точку пересечения кривых – рабочую точку.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

« Регулирование работы трубопроводной сети. Байпасирование»

Цель работы

 

Целью данной лабораторной работой является изучение основных принципов регулирования работы трубопроводной сети путем байпасирования. Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:

- изучить назначение и принцип работы лабораторного стенда;

- провести запуск рабочей установки без применения байпасирования;

- провести запуск рабочей установки с применением байпасирования при различных степенях открытия клапана байпасирования (КШ5 и КШ6 на схеме (рис. 1.1);

- произвести обработку экспериментальных данных.

Результаты испытаний

 

Таблица 2.1 Результаты испытаний

№ испытания	Доля закрытия клапана байпаса	, м3/мин	, бар ( Па)
На момент начала испытания	На момент конца испытания
		5, 83	5, 87	0, 4
	1/4	5, 85	5, 89	0, 3
	1/2	5, 88	5, 92	0, 2
	3/4	5, 90	5, 93	0, 1
		5, 95	5, 95	0, 01

Вывод

 

Согласно экспериментальных данных расход в сети изменился с 3, 3 л/с до 3, 5 л/с, т.е. на 0, 2 л/с, а напор уменьшился с 15 м до 12 м, т.е. на 3 м. Следовательно, мы экспериментально определили, как при байпасировании меняются расход сети и напор в трубопроводе – расход увеличивается, напор уменьшается.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

« Регулирование характеристик насоса изменением скорости вращения рабочего колеса»

Цель работы

 

Целью лабораторной работой является изучение основных принципов регулирования работы насосов путем изменения скорости вращения рабочего колеса. Для достижения данной цели необходимо поставить следующие задачи:

- изучить назначение и принцип работы лабораторного стенда;

- провести пересчет параметров насоса при новой скорости вращения;

- произвести обработку экспериментальных данных.

Ход работы

 

Регулирование скорости вращения рабочего колеса приводит к изменению напорной характеристики насоса и является одним из самых экономичных способов регулирования насоса.

Регулирование изменением оборотов возможно в случае изменения силовой устойчивости, которая допускает изменение скорости вращения вала электродвигателя.

В ходе данной работы были произведены изменения напряжения электродвигателя (далее ЭД), приведшие к изменению частоты вращения рабочего колеса насоса.

Все характеристики насоса определяются на определенной частоте вращения, при которой достигается максимальный КПД. Для определения напора и подачи при новой скорости вращения требуется пересчитать параметры насоса. Пересчет характеристик ведется по уравнению подобия:

 

; (3.1)

где – напор насоса при = 220 В; – напор насоса при = 150 В; – номинальная частота вращения рабочего колеса, = 3000 об/мин; – частота вращения после изменения напряжения в ЭД.

; (3.2)

где – подача насоса при = 220 В (см. табл. 3.1); – подача насоса при = 150 В (см. табл 3.1); – то же, что и в формуле (3.1); – то же, что и в формуле (3.1).

Результаты испытаний

 

Насос был запущен дважды, один раз при напряжении = 220 В, второй – при = 150 В. Насос работа 60 с при каждом напряжении, при этом фиксировалось показание расходомера в момент начало испытания и в момент конца испытания. Результаты испытаний представлены в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1 Результаты испытаний

Номер испытания	, В	Показание расходомера, м3/мин
На начало испытания	На конец испытания
		5, 500	5, 537
		5, 600	5, 632

 

Вывод

 

В заключение проделанной работы необходимо отметить, что мы изучили принцип работы лабораторного стенда, рассмотрели его основные чертежи и ознакомились с установкой в действии на примере регулирования изменением частоты вращения рабочего колеса. Полученные данные были обработаны, по итогам обработки построен график. Таким образом, цель обоснована и достигнута, поставленные задачи реализованы в полной мере.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

« Совместная работа насосов на сеть. Последовательное соединение»

Цель работы

 

Целью данной лабораторной работы является изучение изменения характеристики насоса и трубопроводной сети путем последовательного соединения насосов. Для достижения цели необходимо поставить следующие задачи:

- определить характеристику насоса;

- определить характеристику совместной работы насосов при последовательном соединении;

- определить координаты рабочей точки.

Ход работы

 

Исходные данные по насосам представлены в таблице 4.1.

 

Таблица 4.1 Характеристика насоса

, м3/ч	0, 9	1, 5	2, 1	2, 7	3, 3
, м

 

Напор насоса определяется по формуле:

, (4.1)

где и – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты и для каждого насоса имеют собственные значения. Поскольку насосы одинаковы, то и коэффициенты = и =

Определяются коэффициенты и по формулам:

(4.2)

(4.3)

(м³/ч)²;

м/(м³/ч)²;

м;

(м³/ч)⁴.

м.

(м³/ч)^-2

Известно, что при последовательном соединении насосов, рис. 4.1, их ( – ) – характеристики складываются; при этом подача (расход) жидкости в насосах одна и та же, т.е. , а напоры суммируются:

.

Если характеристика первого насоса:

,

а второго:

,

то система двух последовательно соединенных насосов имеет характеристику:

.

 

Рис.4.1 Последовательное соединение насосов

 

Суммарный напор определяется по формуле в случае, когда насосы одинаковы:

, (4.4)

где – количество последовательно включенных насосов.

Чтобы построить график, определим суммарный напор для пяти разных значений подачи , заданных в таблице 4.2.

м;

м;

м;

м;

м;

Из лабораторной работы №1 необходимо принять характеристики трубопроводной сети.

Определив данные характеристики, необходимо построить график и определить по нему координаты рабочих точек и .

Рис. 4.2 Совместная работа насосов на сеть

 

Координаты полученных рабочих точек:

А₁: = 3, 35 м³/ч; = 15, 5 м;

А₂: = 3, 70 м³/ч; = 20, 5 м.

Вывод

 

В ходе лабораторной работы мы определили характеристики насоса, то есть напоры и подачу насосов, определили характеристику совместной работы насосов при последовательном соединении и определили координаты рабочих точек.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

«Совместная работа насосов на сеть. Параллельное соединение»

Цель работы

 

Целью данной лабораторной работой является изучение основных принципов совместной работы на сеть при параллельном соединении насосов.

- определить характер первого насоса;

- определить характер группы, состоящей из двух насосов, работающих параллельно на трубопроводную сеть;

- построить график зависимости насосов и сети

- определить координаты рабочей точки.

Ход работы

 

Исходные данные по насосам представлены в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 Характеристика насоса

, м3/ч	0, 9	1, 5	2, 1	2, 7	3, 3
, м

 

Напор насоса определяется по формуле:

, (5.1)

где и – эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты и для каждого насоса имеют собственные значения. Поскольку насосы одинаковы, то и коэффициенты = и =

Определяются коэффициенты и по формулам:

(5.2)

(5.3)

(м³/ч)²;

м/(м³/ч)²;

м;

(м³/ч)⁴.

м.

(м³/ч)^-2

Известно, что при параллельном соединении насосов, рис. 5.1, их ( – ) – характеристики складываются иначе: подачи (расходы) жидкости и в насосах суммируются, а напор, создаваемый каждым насосом, один и тот же:

,

.

Рис.5.1Параллельное соединение насосов

 

Если характеристика первого насоса:

,

а второго:

,

то система двух параллельно соединенных насосов имеет характеристику:

. (5.4)

Чтобы построить график, определим суммарную подачу для пяти разных значений напора , заданных в таблице 5.1.

 

Таблица 5.1 Расчетные данные

№ испытания	, м3/ч	H, м	a	b
	0, 9		36, 61	1, 95
	1, 5
	2, 1
	2, 7
	3, 3

 

Суммарная подача определяется по формуле в случае, когда насосы одинаковы:

, (5.5)

где – количество последовательно включенных насосов.

На основе результатов испытаний рассчитывается напор по формуле 5.5:

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч;

м³/ч.

Результаты расчетов заносим в таблицу 5.2.

 

Таблица 5.2 Результаты расчетов

№ испытания	H, м	i, м3/ч
		1, 12
		3, 07
		4, 44
		5, 47
		6, 50

 

Далее, основываясь на данных лабораторной работы №1 на графической зависимости наносим кривые характеристики сети и характеристики насосов , определяем координаты рабочей точки работы насосов на сеть при параллельном соединении А₂ и каждого насоса А₁, выполняем аппроксимацию экспериментальных данных и проводим регрессионный анализ с целью получения функции характеристики сети.

Рис.5.2 Графические зависимости характеристик сети и параллельно

подключенных насосов

 

На основании перемены положения рабочей точки делается вывод по лабораторной работе.

Координаты точки А₁ (3, 3; 15, 5). Координаты точки А₂ (4, 15; 28, 5).

Вывод

 

Согласно экспериментальных данных расход в сети изменился с 3, 3 л/с до 4, 15 м³/ч, т.е. на 0, 85 л/с, а напор увеличился с 15, 5 м до 28, 5 м, т.е. на 13 м.

 

ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТАХ

по дисциплине «Прикладные расчеты насосных установок и станций»

 

Преподаватель доцент, к.т.н. О.Н.Петров

 

 

Красноярск 2017

Список студентов ЗНБ12-03:

Андреев Д.С.

Бондарева Ю.А.

Ковалев А.С.

Коваль Д.А.

Комарова К.В.

Милишкевич А.С.

Судаков Е.Ю.

Суходоев С.В.

Фольст И.К.

Цигип В.В.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. 4

1.1 Цель работы.. 4

1.2 Описание рабочей установки. 4

1.3 Ход работы.. 5

1.4 Результаты расчетов и измерений. 9

1.5 Обработка экспериментальных данных. 9

1.6. Вывод. 11

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. 12

2.1 Цель работы.. 12

2.2 Последовательность выполнения работы.. 12

2.3 Результаты испытаний. 13

2.4 Обработка экспериментальных данных. 13

2.5 Вывод. 15

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. 16

3.1 Цель работы.. 16

3.2 Ход работы.. 16

3 Результаты испытаний. 17

3.4 Обработка экспериментальных данных. 17

3.5 Вывод. 20

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4. 21

4.1 Цель работы.. 21

4.2 Ход работы.. 21

4.3 Вывод. 24

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5. 25

5.1 Цель работы.. 25

5.2 Последовательность выполнения работы.. 25

5.3 Ход работы.. 25

5.6 Вывод. 30

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 31

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

« Определение рабочей точки при работе насосной станции на трубопроводную сеть»

Цель работы

 

Целью данной лабораторной работой является изучение основных принципов работы насосов на трубопроводную сеть. Для достижения данной цели необходимо поставить следующие задачи:

- изучить назначение и принцип работы лабораторного стенда;

- провести расчет значений расходов и напоров сети;

- произвести обработку экспериментальных данных.

Описание рабочей установки

 

Лабораторный стенд «Режимы течения жидкости» предназначен для доступной и наглядной демонстрации процессов дросселирования, байпасирования, лупинга, а также различных режимов работы насоса.

Данный стенд состоит из основного технологического оборудования (рис. 1):

- насоса (CAM 40-HL MARINA);

- трубопровода (труба их ПВХ пластика на клеевой основе, смотровой, без раструба с условным диаметром 25 мм);

- запорной и регулирующей арматуры (кран шаровой ДУ-25, кран шаровой ДУ-15, фильтр грубой очистки ДУ-25);

- контрольно-измерительных приборов (манометр ТМ-310 «Росма», счетчик жидкости СВК-15Х «Gerrida»).

Рис. 1.1. Гидравлическая схема лабораторного стенда: КШ-1 – КШ-8 – кран шаровый; ФГ – фильтр грубой очистки; ЗГ – заливная горловина; Г – гидробак; Н-1 – Н-2 – насосы;

ВМ - вакуумметр; МН-1 – МН-2 – манометр; СЖ-1 – СЖ-2 – счетчик жидкости

Ход работы

 

1 Задать значения расходов от 1 до 4 м³/ч с шагом 1 м³/ч, и пересчитать данные в м³/с.

2 Определить скорости течения жидкости в трубопроводной сети по формуле (1.1) в м/с

, (1.1)

где – внутренний диаметр трубы, м (внутренний диаметр труб на стенде – 0, 025 м).

3 Определить числа Рейнольдса для каждой скорости по формуле (1.2)

, (1.2)

где – кинематическая вязкость воды, м²/с (см табл. 1.1).

 

;

;

;

;

.

 

Таблица 1.1 Зависимость кинематической вязкости воды от температуры

Температура, °С	Вязкость, (м2/ с) x 10-6
	1, 787
	1, 519
	1, 307
	1, 004
	0, 801
	0, 658
	0, 658
	0, 475
	0, 413
	0, 365
	0, 326
	0, 294

 

4 Согласно полученным значениям критерия Рейнольдса определить режим течения жидкости по табл. 1.2 и гидравлическое сопротивление, зная, что эквивалентная шероховатость применяемых в стенде труб равна .

Установлено, что числа Рейнольдса 1 – 3 находятся в диапазоне 4000 ˂ ˂ , поскольку , следовательно, в зоне Блазиуса (гидравлически гладких труб), а числа Рейнольдса 4 – 5 находятся в диапазоне ˂ ˂ , поскольку , следовательно, в переходной зоне.

 

Таблица 1.2 Формулы расчета коэффициента гидравлического сопротивления

Режим течения	Число Рейнольдса	Формула	Коэф-фициент
Ламинарный режим
Переходный режим		Проектирование трубопровода не рекомендуется
Турбулентный режим	Зона Блазиуса
Переходная зона
Квадратичная зона

Примечание: диаметр в миллиметрах.

 

Произведем расчет коэффициента гидравлического сопротивления

;

;

;

5 Согласно формуле (1.3) определить гидравлические уклоны:

. (1.3)

;

;

;

;

.

6 Определить длины трубопроводов на стенде (см. рис. 1.2):

. (1.4)

Рис. 1.2. Схема определения длины трубопроводов

 

7 Зная значение остаточного напора, равного м, определим напоры сети при заданных значениях расходов :

. (1.5)

м;

м;

м;

м;

м.

8 По полученным данным построить характеристику сети .

9 По паспортным данным насоса CAM-40/22 Marina (табл. 1.3) пересчитать м³/ч в м³/с и построить характеристику насоса

 

Таблица 1.3 Гидравлические характеристики насоса CAM-40/22 Marina (из паспорта)

Поделиться: