Основы монтажа, ремонта и эксплуатации гидравлического и пневматического оборудования
Министерство
науки и образования РФ
ФГОУ СПО
«Череповецкий металлургический колледж»
Основы монтажа, ремонта и
эксплуатации гидравлического и пневматического оборудования
Специальность 151031
«Монтаж и техническая эксплуатация
промышленного оборудования»
151031 вариант № 6
Выполнил
студент
группы
ЗО-3-ТО,
Малышева С.Е.
Проверила:
Кукучбаев Ф.Г.
Преподаватель
Череповецкого
2013г.
Вопрос № 1. Объясните, какими силами обусловлено поверхностное натяжение
жидкостей
Поверхностное
натяжение, стремление вещества (жидкости или твердой фазы) уменьшить избыток
своей потенциальной энергии на границе раздела с др. фазой (поверхностную
энергию <#"705281.files/image001.gif">
Вопрос № 2. Сформулируйте закон Архимеда. Напишите формулу для
определения подъемной силы
Закон Архимеда формулируется следующим образом: на тело, погружённое в
жидкости (или газы), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим
телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда.
Подъёмная
сила - составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная вектору
скорости движения тела в потоке жидкости или газа, возникающая в результате
несимметричности обтекания тела потоком. В соответствии с законом Бернулли
<#"705281.files/image002.gif">
где: Y - это подъёмная сила,
· P - это
тяга
<#"705281.files/image003.gif">- граница
профиля,
· p -
величина давления,
· n -
нормаль к профилю
Вопрос № 3. Дайте определение ламинарного и турбулентного режимов
движения. Перечислите факторы, от которых зависит характер течения жидкости в
трубах
фильтр насос газ компрессор
Рис.1. Схема установки Рейнольдса
Установка состоит из резервуара А с водой, от которого
отходит стеклянная труба В с краном С на конце, и сосуда D с водным раствором
краски, которая может по трубке вводиться тонкой струйкой внутрь стеклянной
трубы В.
Первый случай движения жидкости. Если немного
приоткрыть кран С и дать возможность воде протекать в трубе с небольшой
скоростью, а затем с помощью крана Е впустить краску в поток воды, то увидим,
что введенная в трубу краска не будет перемешиваться с потоком воды. Струйка
краски будет отчетливо видимой вдоль всей стеклянной трубы, что указывает на
слоистый характер течения жидкости и на отсутствие перемешивания. Если при
этом, если к трубе подсоединить пьезометр или трубку Пито, то они покажут
неизменность давления и скорости по времени. Такой режим движения называется
ламинарный.
Второй случай движения жидкости. При постепенном
увеличении скорости течения воды в трубе путем открытия крана С картина течения
вначале не меняется, но затем при определенной скорости течения наступает
быстрое ее изменение. Струйка краски по выходе из трубки начинает колебаться,
затем размывается и перемешивается с потоком воды, причем становятся заметными
вихреобразования и вращательное движение жидкости. Пьезометр и трубка Пито при
этом покажут непрерывные пульсации давления и скорости в потоке воды. Такое
течение называется турбулентным.
Если уменьшить скорость потока, то восстановится
ламинарное течение. Свыше Критического числа Рейнольдса = 2320 Re режим
меняется на турбулентный
Итак, ламинарным называется слоистое течение без
перемешивания частиц жидкости и без пульсации скорости и давления. При
ламинарном течении жидкости в прямой трубе постоянного сечения все линии тока
направлены параллельно оси трубы, при этом отсутствуют поперечные перемещения
частиц жидкости.
Турбулентным называется течение, сопровождающееся
интенсивным перемешиванием жидкости с пульсациями скоростей и давлений. Наряду
с основным продольным перемещением жидкости наблюдаются поперечные перемещения
и вращательные движения отдельных объемов жидкости. Переход от ламинарного
режима к турбулентному наблюдается при определенной скорости движения жидкости.
Эта скорость называется критической υ кр.
Значение этой скорости прямо пропорционально
кинематической вязкости жидкости и обратно пропорционально диаметру трубы.
Режим движения жидкости напрямую влияет на степень гидравлического
сопротивления трубопроводов. Ламинарное течение является струйным течением без
перемешивания жидкости. При этом в жидкости возникает трение, вызванное ее
вязкостью. Теория ламинарного течения основывается на законе трения ньютона
Потери энергии (уменьшение гидравлического напора)
можно наблюдать в движущейся жидкости не только на сравнительно длинных
участках, но и на коротких. В одних случаях потери напора распределяются
(иногда равномерно) по длине трубопровода - это линейные потери; в других - они
сосредоточены на очень коротких участках, длиной которых можно пренебречь, - на
так называемых местных гидравлических сопротивлениях: вентили, всевозможные
закругления, сужения, расширения и т.д., короче всюду, где поток претерпевает
деформацию. Источником потерь во всех случаях является вязкость жидкости.
Следует заметить, что потери напора и по длине и в
местных гидравлических сопротивлениях существенным образом зависят от так
называемого режима движения жидкости.
Вопрос № 4. Опишите принцип действия роторно-поршневых насосов
Роторно-поршневой насос - это роторный насос с вытеснителями в виде поршней
или плунжеров. Роторно-поршневые насосы подразделяются на аксиально-поршневые,
у которых возвратно-поступательное движение поршней параллельно оси вращения
насоса, и радиально-поршневые, у которых возвратно-поступательное движение
поршней происходит в радиальном направлении.
Аксиально-поршневой насос
Работает насос следующим образом. Вращение приводного двигателя через вал
передаётся шатунам. Шатуны, опирающиеся на конические юбки поршней, приводят во
вращение блок цилиндров.
При соосном расположении вала и оси поршни не совершают возвратно-
поступательного движения и, следовательно, жидкость в напорную линию не
подается. При отклонении оси блока на некоторый угол от оси вала поршни
вращаются и движутся возвратно-поступательно. За один оборот приводного вала
каждый поршень совершает один двойной ход. При выходе поршня из блока рабочая
жидкость засасывается, в освобождаемый объем, а при движении поршня в обратном
направлении - вытесняется в напорную линию. При изменении угла и направления
наклона блока цилиндров изменяются подача и направление потока рабочей
жидкости.
Принцип действия и конструкционные особенности радиально-поршневых
насосов
Качающие узлы радиально-поршневого насоса, в каждом из которых содержатся
всасывающий и напорный клапаны, закреплены в корпусе. Поршень каждого качающего
узла опирается на шейку эксцентрического вала. При перемещении поршня в
направлении оси вала, открывается всасывающий клапан, через специальную канавку
жидкость поступает в рабочую камеру, т.е. происходит всасывание.
Размер и число поршней, а также величина их хода определяют рабочий объем
радиально-поршневого насоса. Изменяя эксцентриситет вала насоса, можно
регулировать подачу.
Вопрос № 5. Объясните, чем руководствуются при выборе гидроаппарутуры и
фильтров
Основными параметрами гидроаппаратуры являются номинальное давление Pra(ном), номинальный расход Qra(ном) и условный проход Dy. Выбор гидроаппартов осуществляют в
соответствии с принципиальной схемой по функциональному назначению и значению
условного прохода Dy, проверяя при
этом соответствие расчетных значений максимального расхода жидкости через
гидроаппарат и максимального рабочего давления паспортным данным гидроаппарата.
При проектировании гидропровода гидроаппаратуру обычно не рассчитывают, а
выбирают из промышленных каталогов производителей в соответствии с
принципиальной схемой по функциональному назначению, значению условного прохода
Dy и давлению.
При выборе гидроаппаратов следует соблюдать следующие условия:
Pra(ном)
≥ P(ном); Qra(ном)≥ Q(ном).
Предпочтение следует отдавать аппаратам, имеющим наиболее близкие к
расчетным номинальные значения давления и расхода.
При определении типоразмера, тонкости фильтрации и конструкции фильтра следует
руководствоваться следующими критериями:
чувствительность к загрязнению элементов гидросистемы с учетом тонкости
фильтрации и требуемого класса чистоты. Класс чистоты гидросистемы зависит от
класса чистоты, который требуется наиболее чувствительному к загрязнению
элементу системы.
область применения гидросистемы
определение расхода жидкости, проходящей через фильтр
допустимый перепад давлений
гарантия совместимости фильтровального материала с рабочей жидкостью
желаемая надежность гидропривода.
Вопрос № 6. Опишите процесс охлаждения газа в компрессорах
Из термодинамики известно что для устройства, рабочий процесс которого в
системе координат изображается в виде замкнутой линии, механическая работа
пропорциональна площади, ограниченной этой линией, т.е. площади его
индикаторной диаграммы.
Минимальная площадь будет в том случае, если процесс сжатия будет
соответствовать изотермическому процессу.
В таком процессе постоянная температура газа поддерживается за счет
отвода тепла, выделяющегося в компрессоре. На практике добиться изотермического
процесса сжатия газа не удается из-за необходимости серьезных усложнений
конструкции системы охлаждения.
В промышленных компрессорах различных типов система охлаждения
обеспечивает политропический процесс сжатия, для которого показатель политропы l <n <k.
При этом чем эффективнее система охлаждения, тем ближе процесс сжатия к
изотермическому.
Воздушное охлаждение малоэффективно и применяются в компрессорах малой
мощности.
В промышленных компрессорных установках охлаждение происходит за счет
циркуляции поп полостям в корпусе компрессора охлаждающей жидкости, обтекающей
рабочие камеры. В центробежных компрессорах полости проектируют так, чтобы
охлаждающая жидкость обтекала стенки направляющего аппарата каждой ступени.
Такое охлаждение называют внутренним или рубашечным, так как полости
корпуса образуют как бы рубашку охлаждения.
В компрессорных установках, где используются объемные многоступенчатые
компрессоры, помимо внутреннего охлаждения применяют внешнее с помощью
охладителей, в которых газ отдает теплоту на пути между ступенями.
В качестве таких охладителей чаще всего используют обычные трубчатые
теплообменники(радиаторы), в которых под напором циркулирует вода или специальная
жидкость.
Использование и внутреннего, и внешнего охлаждения сжатого газа
существенно повышает экономичность работы компрессоров.
Задача №1. Определить площадь рабочего окна дросселя, установленного в
напорной линии магистрали, давление в которой =18МПа. Давление на сливе =0,5МПа. Расход жидкости через
дроссель Q=467 /с, плотность жидкости p=900кг/
Решение. Расход жидкости через отверстие определяется по формуле:
=
Где Q- расход,
-коэффициент расхода (0,6-0,9)
площадь проходного сечения
перепад давления на дросселе, Па
- плотность жидкости, кг/
Отсюда
S =
S = =4.59*
Ответ : 4.59* площадь рабочего окна дросселя
Задача 2 Уточнить режим течения воды в трубопроводе диаметром d=120мм при расходе Q=6 л/с.
Коэффициент кинематической вязкости v= 1,01*/с
Решение. Определим число Рейнольдса по формуле:
Где Q- расход,
- кинематическая вязкость жидкости/с
d -
внутренний диаметр трубопровода, м
- скорость потока в сечении, м/с
=0,53 м/с
==6,297*
Ответ: режим течения жидкости турбулентный.