Вихідні дані для виконання задачі №1

№ варі-анту	рн МПа	рв МПа	Q1 л/с	n1 об/хв	n2 об/хв	n3 об/хв	n4 об/хв	n5 об/хв	n6 об/хв	∆z м
01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11
01	0,010	0.39	31	1400	1510	1700	1750	1370	1690	0,50
02	0,013	0,26	19	1300	1380	1440	1580	1640	1680	0,30
03	0,016	0,84	23	900	1450	1440	1690	1620	1350	0,10
04	0,015	0,43	25	960	1490	1390	1635	1685	1550	0,26
05	0,022	0,80	26	1250	1610	1370	1600	1680	1685	0,45
06	0,016	0,54	27	1260	1515	1355	1710	1690	1345	0,55
07	0,022	0,95	28	1295	1590	1680	1720	1635	1367	0,62
08	0,021	0,61	31	1365	1550	1690	1745	1600	1825	0,35
01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11
09	0,011	0,89	33	1440	1620	1680	1765	1710	1225	0,40
10	0,019	0,70	34	1390	1685	1690	1775	1680	1300	0,20
11	0,018	1.01	36	1370	1680	1635	1780	1690	1100	0,56
12	0,010	0,38	37	1355	1690	1600	1300	1635	1025	0,37
13	0,008	0,69	15	1400	1680	1510	900	1600	1050	0,19
14	0,012	0,56	18	1450	1690	1515	960	1710	1665	0,70
15	0,018	0,90	22	1490	1635	1590	1250	1685	1400	0,63
16	0,014	0,76	20	1510	1600	1745	1260	1765	1245	0,53
17	0,007	0,49	21	1515	1710	1765	1295	1775	1365	0,34
18	0,016	0,93	22	1590	1720	1775	1365	1780	1395	0,61
19	0,017	0,86	24	1550	1355	1780	1440	1300	1375	0,66
20	0,011	0,52	25	1620	1400	1795	1390	900	1675	0,44
21	0,015	0,29	26	1685	1450	1590	1370	960	1695	0,62
22	0,020	0,55	27	1680	1490	1775	1355	1250	1645	0,11
23	0,009	0,72	28	1690	1620	1780	1400	1260	1650	0,22
24	0,013	0,47	29	1635	1685	1795	1490	1295	1660	0,34
25	0,019	0,33	31	1600	1510	1780	1510	1365	1680	0,80
26	0,020	0,68	32	1710	1515	1795	1515	1440	1740	0,64
27	0,010	0,59	33	1720	1590	1690	1590	1390	1735	0,12
28	0,016	0,82	34	1745	1720	1370	1550	1370	1240	0,52
29	0,015	0,63	35	1765	1745	1355	1620	1355	1295	0,46
30	0,022	0,64	38	1775	1765	1680	1685	1680	1800	0,56
31	0,018	0,91	39	1780	1775	1690	1680	1690	1630	0,50
32	0,010	0,41	40	1795	1780	1680	1685	1680	1730	0,41
33	0,008	0,60	29	1800	1795	1690	1680	1690	950	0,49
34	0,012	0,74	20	1390	1590	1635	1690	1365	965	0,58
35	0,018	0,66	39	1370	1550	1600	1720	1440	1000	0,37
36	0,015	0,80	22	1355	1620	1370	1745	1390	1655	0,69
37	0,022	0,79	17	1400	1685	1355	1440	1370	995	0,37
38	0,016	0,80	30	1450	1765	1680	1390	1355	950	0,19
39	0,022	0,54	23	1490	1775	1690	1370	1365	965	0,70
40	0,021	0,95	15	1510	1780	1680	1355	1440	1415	0,63
41	0,011	0,61	22	1515	1795	1690	1400	1390	1535	0,64
42	0,019	0,82	16	1590	1680	1635	1450	1370	970	0,12
43	0,018	0,63	35	1550	1690	1600	1300	1355	1555	0,52
44	0,010	0,76	36	1620	1635	960	900	1365	1775	0,10
45	0,020	0,49	38	1685	1600	1250	960	1440	1265	0,26
46	0,009	0,56	24	1680	1710	1260	1250	1390	1245	0,45
47	0,013	0,90	30	1690	1300	1295	1685	1370	1395	0,55
48	0,019	0,76	40	1635	900	1365	1510	1355	1345	0,35
49	0,008	0,91	32	1600	960	1370	1515	1800	1235	0,40
50	0,012	0,41	37	1710	1250	1355	1690	1725	990	0,20

Продовження таблиці 1.1

№ варі-анту	dвс мм	dнп мм	dр мм	hн.р.мм	nр.н	nр.в	Qо л/с	Нг м.в.ст	Nм кВт
01	02	03	04	05	06	07	08	09	10
01	125	80	66	-60	1	1	3,30	10,12	7,59
02	125	70	51	0	1	1	3,32	11,12	7,64
03	125	60	51	100	2	2	3,68	11,25	7,32
04	200	80	51	200	3	1	3,78	11,98	7,96
05	200	70	77	300	4	2	3,95	11,52	8,64
06	125	60	66	400	5	1	3,99	11,08	8,21
07	125	80	66	500	6	2	4,21	5,00	8,06
08	125	70	51	600	1	1	4,36	5,02	8,94
09	200	60	89	700	2	2	4,56	5,08	8,16
10	125	80	66	800	3	1	4,80	5,75	8,74
11	200	70	51	900	4	2	4,85	5,66	8,88
12	125	60	51	1000	5	1	5,54	5,89	8,55
13	200	80	66	-60	6	2	5,51	5,91	9,64
14	200	70	66	0	1	1	5,20	5,36	9,14
15	125	60	66	100	2	2	5,00	6,78	9,35
16	125	80	51	200	3	1	5,64	6,54	9,86
17	200	70	51	300	4	2	5,96	6,12	9,79
18	125	60	77	400	5	1	5,89	6,95	10,02
19	200	80	51	500	6	2	5,69	7,65	10,64
20	125	70	51	600	1	1	5,48	7,95	10,79
21	200	60	66	700	2	2	5,28	7,84	10,52
22	200	80	66	800	3	1	5,96	8,64	10,86
23	125	70	51	900	4	2	5,73	8,15	10,16
24	125	60	51	1000	5	1	5,47	8,96	10,99
25	200	80	89	-60	6	2	5,14	9,45	10,55
26	125	70	77	0	1	1	5,12	9,62	10,75
27	125	60	66	100	2	2	5,03	9,89	10,66
28	200	80	51	200	3	1	5,81	9,31	10,19
29	200	70	51	300	4	2	5,04	9,64	11,26
30	200	60	66	400	5	1	6,05	10,32	11,47
31	125	80	66	500	6	2	6,34	10,95	11,96
32	125	70	51	600	1	1	6,75	10,02	11,20
33	200	60	77	700	2	2	6,32	10,76	11,30
34	125	80	77	800	3	1	6,86	10,64	11,95
35	200	70	66	900	4	2	6,47	10,28	11,70
36	125	60	66	1000	5	1	6,39	10,89	12,36
37	200	80	66	-60	6	2	6,98	11,12	12,45
38	200	70	77	0	1	1	6,74	11,25	12,90
01	02	03	04	05	06	07	08	09	10
39	125	60	77	100	2	2	6,99	11,98	12,85
40	125	80	77	200	3	1	6,04	11,52	12,79
41	200	70	89	300	4	2	6,08	11,08	12,66
42	125	60	51	400	5	1	7,62	11,37	13,78
43	125	80	77	500	6	2	7,31	12,96	13,22
44	125	70	77	600	1	1	7,06	12,74	13,80
45	200	60	51	700	2	2	7,64	12,89	13,77
46	200	80	51	800	3	1	7,89	13,64	13,65
47	125	70	77	900	4	2	7,96	13,02	13,98
48	125	60	77	1000	5	1	7,40	14,52	13,62
49	200	80	66	-60	6	2	7,06	14,86	14,09
50	125	70	51	0	1	1	7,00	14,96	13,15

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕННЯ РОЗРАХУНКІВ ЗАДАЧІ №1

1.1.1. Визначення абсолютних швидкостей потоку рідини на вході в насос і на виході з насоса:

- на вході (всмоктувальний патрубок)

	(1.1.1)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_вс – діаметр всмоктувального патрубка, м

- на виході (напірний патрубок)

(1.1.2)

де Q – продуктивність насоса, м³/с

d_нп – діаметр напірного патрубка, м

1.1.2. Визначення напору, що розвиває в заданих умовах насос за показами мановакууметрів низького та високого тисків.

Напором називають різницю повних питомих енергій потоку рідини між виходом з насоса і входом в нього, виражену в метрах водяного стовпа. Напір створюваний насосом визначається висотою стовпа рідини ∆z, що перекачується між мановакууметрами низького та високого тиску, сумою показань цих приладів і різницею значень швидкості рідини на вході і виході з насосу. Величина ∆z, в залежності від умов монтажу насосної установки може приймати різні значення.

	(1.1.3)
при dвс = dнп

де р_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, Н/м²

р_в – тиск рідини у напірній порожнині насоса, Н/м²

∆z – вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків, м

ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

С₂ – абсолютна швидкість потоку рідини на виході з насосу, м/с

1.1.3. Визначення втрат напору у всмоктувальній та напірній лініях

та

(1.1.4)

де S_вс та S_н – коефіцієнти опору ліній всмоктування та нагнітання (Додаток 1.А)

Q - кількість рідини, що входить та виходить із насосу, м³/с

n_р – кількість рукавів

1.1.4. Визначення ефективної потужності пожежного насоса.

Потужність насоса – це робота, яка виконується ним за одиницю часу. Потужність, яку затрачають на корисну роботу, пов’язану з перекачуванням рідини, називають корисною (ефективною). Потужність визначається в такий спосіб: насос перекачує за одиницю часу масу рідини ρgQ і підіймає її на висоту Н. Отже ρgQН представляє собою секундну роботу або потужність.

	(1.1.5)

де ρ – густина перекачувальної рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

Q – продуктивність насоса, м³/с

Н – висота підйому рідини (напір на насосі), м.в.ст.

1.1.5. Визначення повного ККД насосу при номінальних режимах роботи двигуна.

Добуток гідравлічних, об’ємних та механічних ККД і визначають загальний коефіцієнт корисної дії відцентрового насоса при номінальних режимах роботи.

(1.1.6)

де η_о, η_г, η_м – ККД об’ємний, гідравлічний та механічний

Об'ємні втрати враховують протікання рідини через щільникові (або лабіринтні) ущільнення в насосі між робочим колесом і корпусом. Об'ємний ККД визначають за формулою:

(1.1.7)

де Q - кількість рідини, що виходить із насосу, л

Q + Q_{о –} кількість рідини, що входить у насос, л

Q_о - об'ємні втрати (витікання) рідини в насосі, л

Гідравлічні втрати обумовлені наявністю гідравлічних опорів у насосі. Результатом гідравлічних втрат є зменшення напору, тоді гідравлічний ККД вираховують за формулою:

(1.1.8)

де Н – дійсний напір насосу, м.в.ст.

Н + Н_г - теоретичний напір насосу, м.в.ст.

Н_г - втрати напору на подолання гідравлічних опорів, м.в.ст.

Механічні втрати в насосі виникають у результаті тертя валу об сальники, тертя в підшипниках, і характеризують якість виготовлення і конструктивну досконалість насосів. Механічний ККД визначають за формулою:

(1.1.9)

де N_к – ефективна потужність насосу, кВт

N_к + N_м - потужність на валу насосу, кВт

N_м - втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу, кВт

1.1.6. Визначення потужності, яка використовується насосом (споживана потужність).

Затрачена насосом потужність або потужність, що підводиться до вала насоса, більша від корисної потужності та визначається за формулою:

(1.1.10)

де N_к – ефективна (корисна) потужність насосу, кВт

η – повний коефіцієнт корисної дії

1.1.7. Визначення вакууметричої та геометричної висоти всмоктування при заданому режимі роботи насоса.

Вакууметрична висота всмоктування характеризує ступінь розрідження, що виникає при вході в насос, а геометрична – відстань між віссю насоса та дзеркалом вододжерела.

Всмоктування рідини відцентровими пожежними насосами відбувається за рахунок різниці атмосферного тиску на вільній поверхні рідини в джерелі р_а/ρg та абсолютного тиску при вході в робоче колесо р_вс/ρg. Ця різниця тисків дорівнює величині вакууму або вакуумметричній висоті всмоктування Н_в.

Для контролю за кавітаційними умовами роботи насоса, за допомогою вакуумметра, визначають величину вакууму на вході в насос – вакуумметричну висоту всмоктування.

(1.1.11)

де р_б – барометричний тиск, м.в.ст. (додаток 1.Б)

ρ – густина рідини, кг/м³

g – прискорення вільного падіння, м²/с

p_н – тиск рідини у всмоктувальній порожнині насоса, м.в.ст.

Геометрична висота всмоктування менша за вакууметричну на величину швидкісного напору і втрат напору у всмоктувальному трубопроводі. Тому для збільшення геометричної висоти всмоктування необхідно зменшити втрати напору у всмоктувальному трубопроводі і швидкість рідини на вході в насос.

Геометричну висоту всмоктування визначають за формулою:

(1.1.12)

де Н_в – вакууметрична висота всмоктування, м.в.ст.

С₁ – абсолютна швидкість потоку рідини на вході в насос, м/с

g – прискорення вільного падіння, м²/с

h_вс – втрати напору у всмоктувальній лінії

1.1.8. Вплив частоти обертання робочого колеса на параметри роботи насоса.

Продуктивність пожежного відцентрового насосу змінюється пропорційно частоті обертання робочого колеса:

(1.1.13)

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

Q_2,3,4,5,6 – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n_2,3,4,5,6, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

Напір, що розвивається насосом, змінюється пропорційно квадрату частоти обертання робочого колеса:

(1.1.14)

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

Н_2,3,4,5,6 – напір насоса при кількості обертів валу насоса n_2,3,4,5,6, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

Потужність, яка споживається насосом, змінюється пропорційно кубу частоти обертання робочого колеса:

(1.1.15)

де N₁ - потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, Вт

N_2,3,4,5,6 – потужність насоса при кількості обертів валу насоса n_2,3,4,5,6, Вт

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса при n₁, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.1.9. Визначення продуктивності Q_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.16)

де Q₁ – продуктивність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, л/с

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.1.10. Визначення напору на насосі Н_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.17)

де Н₁ – напір насоса при кількості обертів валу насоса n₁, м.в.ст.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса при, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв

1.1.11. Визначення споживаної потужності Nсп_2,3,4,5,6 при різних режимах роботи насоса n_2,3,4,5,6.

(1.1.18)

де N₁ – споживана потужність насоса при кількості обертів валу насоса n₁, кВт.

n₁ – початкова кількість обертів валу насоса, об/хв

n_2,3,4,5,6 – кількість обертів валу насосу при різних режимах роботи двигуна, об/хв.

ТИП ЗАДАЧІ №2

Визначити продуктивність відцентрового пожежного насоса Q₁, осьове навантаження F_a на підшипники вала насоса за умови відсутності розвантажувальних отворів, ефективну та споживану потужності Nк₁ Nсп₁, повний напір на насосі Н₁, гідравлічний, механічний η_г, η_м та загальний ККД η, втрати напору у всмоктувальній та напірній лініях h_вс h_н, вакууметричну Н_в та геометричну Н_вс висоту всмоктування, якщо при заборі та подачі води із відкритого вододжерела в цілях пожежогасіння по n_р.в. всмоктувальним та n_р.н. напірним непрогумованим рукавам діметром d_р, отримано певні покази мановакууметра низького тиску р_н, та мановакууметра високого тиску р_в, при кількості обертів валу насоса n₁, об’ємний ККД насосу становить η₀. Пожежний автомобіль встановлений на висоті h_н.р.м. над рівнем моря. Умовою задається вертикальна геометрична віддаль між точками під’єднання мановакууметрів високого і низького тисків ∆z, діаметри всмоктувального d_вс та напірного d_нп патрубків, діаметр робочого колеса насосу D_к, діаметр маточини робочого колеса D_м, середній діаметр ущільнень робочого колеса D_у, ширина каналу робочого колеса на виході b_к, відносна швидкість потоку рідини w, товщина лопаті робочого колеса δ, кількість лопатей робочого колеса z, вихідний кут лопатей робочого колеса β_л, втрати напору на подолання гідравлічних опорів в насосі Н_г та втрати потужності на тертя в підшипниках і сальниках насосу N_м.

Через певні проміжки часу кількість обертів валу насоса було змінено у декількох режимах до величин n₂, n₃, n₄, n₅, n₆. Визначити продуктивність Q₂, Q₃, Q₄, Q₅, Q₆ споживану потужність Nсп₂, Nсп₃, Nсп₄, Nсп₅, Nсп₆ та напір Н₂ Н₃, Н₄, Н₅, Н₆ на насосі після зміни режимів роботи двигуна та відобразити залежність продуктивності, напору та потужності від кількості обертів валу насосу.

Таблиця 1.2