Краткий исторический обзор - Классификация гидравлических машин
Устройства для перемещения воды и воздуха были известны еще в глубокой древности. Для подачи воды в оросительные каналы использовались водоподъемные колеса (колеса с черпаками на периферии), для привода которых использовалась энергия течения рек. Для подачи воздуха с целью поддержания огня или с целью проветривания подземных выработок было известно использование мехов, которые приводились мускульной силой. В древней Греции известен был поршневой насос Ктезебрия.
Развитие машинного способа производства стимулировало решение ряда задач в области гидравлических машин. Следует в особенности выделить работы Л. Эйлера, который заложил основы теории турбомашин. Классическая схема центробежного насоса появилась в начале ХIХ века в США. В России в 1832 г. А. А. Саблуков предложил конструкцию центробежных вентиляторов для проветривания шахты и заводских помещений. Широкое распространение центробежных нагнетателей стало возможным после появления электродвигателей в конце прошлого века. Современная теория лопастных нагнетателей основывается на работах Н. Е. Жуковского (Россия), Л. Прандтля (Германия), О. Рейнольдса (Англия). Большую роль сыграли работы учеников Н. Е. Жуковского и в первую очередь работы И. А. Ушакова в области вентиляторостроения. В области насосостроения могут быть названы И. И. Куколевский, Т. Ф. Проскура и А. А. Ломакин. В настоящее время научные исследования в области вентиляторостроения ведутся в ЦАГИ им. Н. Е. Жуковского д. т. н. Брусиловским, д. т. н. Т. С. Соломаховой и др. В области насостроения также работы выполняются во ВНИИгидромашины, Харьковском и Донецком технических университетах и других организациях, разрабатывающих нагнетатели для конкретных отраслей (например, шахтной).
Основные понятия и законы механики жидкости в теории насосов и вентиляторов
В насосах перемещаются несжимаемые жидкости (капельные), для которых плотность практически постоянная [кг/м3] = const. Вентиляторы перемещают воздух или газовоздушные смеси, т. е. среды, в которых вообще проявляется сжимаемость и плотность зависит от давления = f(p). Однако, поскольку степень повышения давления здесь очень невелика, в большинстве случаев в расчетах вентиляторов перемещаемая среда принимается несжимаемой (т. е. = const). Жидкость и газы обладают свойством сопротивляться касательным усилиям при движении - вязкостью. Однако для упрощения некоторых задач в теории нагнетателей мы будем абстрагироваться от этого свойства, и рассматривать жидкость невязкую.
Для анализа течения в элементах гидравлических машин используются следующие понятия: линия тока - т. е. линия, касательная к которой в каждой точке в данный момент времени совпадает с направлением скорости; трубка тока - поверхность, которая образуется, если в потоке провести бесконечно малый контур и через все точки этого контура провести линии тока. Поток внутри этого объема (ограниченного поверхностью трубки тока) называется элементарной струйкой. Для совокупности элементарных струек, образующих течение внутри канала конечного поперечного сечения (рис. 1.5) из закона сохранения массы следует уравнение неразрывности:
G = 1F1 = 2F2 = const; (1)
Где: G - массовый расход жидкости, кг/с,
I - плотность жидкости, кг/м3,
- средняя скорость потока в сечении, м/с,
Fi - площадь проходного сечения, м2.
Индексы 1 и 2 относятся к соответствующим сечениям (рис.1.5).
Рис. 1.5 Течение жидкости в каналах Рис. 1.6 Характеристика нагнетателя
Для несжимаемой жидкости = const, и объемный расход:
Q = cсрF = const. (1*)
Из закона сохранения количества движения (для установившегося во времени течения) изменение количества движения секундной массы жидкости между двумя контрольными сечениями равно сумме всех сил, приложенных к жидкости.
G(-) = F. (2)
Если представить себе, что участок канала, показанный на рис. 1.5, вращается вокруг некоторой оси, а расстояние соответствующих сечений до оси вращения равны r1 и r2, то из уравнения момента количества движения следует, что изменение момента количества движения секундной массы равно моменту всех внешних сил:
G(2r2-1r1) = M. (3)
Где: 1 и 2 - окружные (тангенциальные) скорости.
Еще один закон сохранения - сохранение энергии приводит к одному из фундаментальных уравнений гидромеханики - уравнению Бернулли. Если в контрольных сечениях 1 и 2 поля скоростей равномерны, а давления в этих сечениях равны Р1 и Р2, то
(4)
Все члены этого уравнения имеют линейную размерность и носят наименование напор, однако можно показать их энергетический смысл. Действительно, если масса жидкости поднята на высоту Z над некоторой плоскостью сравнения, то в поле силы тяжести она обладает потенциальной энергией положения mgZ. Отнеся эту энергию к весу жидкости, мы найдем, что величина Z представляет собой потенциальную энергию положения единицы веса. Можно убедиться, что величина c2/2g является кинетической энергией единицы веса жидкости, а величина P/g представляет собой работу сил давления, отнесенную к единице веса жидкости. Величина H - работа сил вязкости, которая теряется, переходя в тепловую энергию, поэтому она называется потерей энергии или потерей напора.
Для систем, в которых работают вентиляторы, принята форма уравнения Бернулли, полученная путем умножения уравнения 2.4 на g, при этом гравитационным давлением gZ можно пренебречь, ввиду малости величины для воздуха. Тогда
(5)
Где P - потери давления между сечениями 1 и 2.
Если между сечениями 1 и 2 потоку сообщается энергия нагнетателем, то уравнения 4 и 5 приобретают вид:
Где H и P напор и давление нагнетателя.
Для насосов принято использовать понятие напор, а для вентиляторов - давление.
Из приведенных выше уравнений следует, что напор насоса - это, по сути, повышение полного напора в насосе, т. е. разность между полными напорами на выходе из насоса и на входе. Аналогично давление вентилятора - это разность полных давлений на выходе и на входе.
Производительностью (подачей) нагнетателя называют количество жидкости, подаваемое в единицу времени Q [м3/с] или G [кг/с].
Другими основными параметрами являются мощность на валу нагнетателя N [Вт] и коэффициент полезного действия (к. п. д.) , который измеряется либо в долях единицы, либо в процентах.
Для подбора нагнетателей для конкретных условий эксплуатации и для решения других важных задач очень большое значение имеют их характеристики. Характеристики нагнетателей, как правило, представляют собой графики зависимостей H(Q) или P(Q); N(Q) и (Q). Пример таких характеристик приведен на рис. 1.6.
Похожие статьи
-
Описание гидравлической схемы машины - Технические основы создания машин
Гидросистема (см. СДМ. МС413.15.00.00 ГС) служит для управления рабочим оборудованием и поворотом машины. Гидросистема включает в себя два...
-
Классификация систем автоматики - Строительные машины и оборудование
Автоматические системы, используемые в строительных машинах и оборудовании для контроля, регулирования и управления, можно классифицировать по ряду...
-
Машины для очистки щебня и замены балласта подразделяются на следующие основные группы: машины высокопроизводительные с малой глубиной очистки щебня...
-
Телеграфная связь, Краткая историческая справка - Техника связи
Телеграфная связь - передача на расстояние буквенно-цифровых сообщений - телеграмм - с обязательной записью их в пункте приема; осуществляется...
-
Земляные работы являются составной частью строительства большинства инженерных сооружений. Они включают в себя: отрывку котлованов, траншей и...
-
Обзор, краткие выводы Бизнес-план позволяет показать выгодность предлагаемого проекта и привлечь финансовых партнеров. Он может убедить инвесторов в том,...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Ремонт тормозных систем с гидравлическим приводом
В заключение письменной экзаменационной работы сделаем общие выводы. Тормоза должны быть надежными. Тормоза должны обеспечивать регулирование скорости...
-
Гидравлический расчет усилителя - Проектирование рулевого управления VOLVO FMX
Определяем производительность насоса. Подача насоса QН должна обеспечивать поворот управляемых колес с большей скоростью, чем это сможет сделать...
-
Состав комплекса машин и оборудования для механизации конкретного вида путевых работ зависит от многих факторов: конструкции пути, состава...
-
Количество металлорежущих станков: (1.9.1) Где ТСт - трудоемкость металлорежущих станков, чел. - час, ФД - действительный фонд времени мастерской, КИ -...
-
Второе условие. Мощности двигателя должно быть достаточно для обеспечения движения автогрейдера с максимальной транспортной скоростью VТ тах = 8,3...12,5...
-
Промыть все детали изопропиловым спиртом, высушить струей сжатого воздуха или протереть чистой тряпкой, не допуская их соприкосновения с минеральными...
-
Введение - Расчет машин для проведения аварийно-спасательных работ
Целью курсовой работы приобретение навыков для расчета машин для проведения аварийно - спасательных работ. В комплекте "экскаватор - автосамосвал"...
-
Таблица 3 ТЭП за отчетные периоды в ООО "ДЭС" Показатели Значения показателей 2012г 2013г 2014г Установленная мощность оборудования кВт 500 500 500...
-
Таблица 1 Подвижной состав ООО "ДЭС" Марки автомобилей, тракторов и бульдозеров Колесная формула Количество, шт. Общий пробег, тыс. км. (мтч) Кран на...
-
Возможные неисправности тормозной системы - Ремонт тормозных систем с гидравлическим приводом
Тормозная система требуем к себе самого пристального внимания. Эксплуатация автомобиля с неисправной тормозной системой запрещается. Рассмотрим основные...
-
Эксплуатационные материалы - Ремонт тормозных систем с гидравлическим приводом
На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности тормозные барабаны обычно изготовляют биметаллическими. Это может быть...
-
Устройство тормозной системы - Ремонт тормозных систем с гидравлическим приводом
Тормозная система состоит из тормозного механизма и тормозного привода. Размещают тормозные механизмы на передних и задних колесах. Тормозной привод...
-
Катки - наиболее распространенные и простые машины, задействованные в технологии строительства и ремонта дорог. Каток предназначен для послойного...
-
В настоящей главе анализируются особенности, свойства и характеристики речевых сигналов. Виды шумов акустических помех и искажений, а так же особенности...
-
Краткие теоретические сведения, Введение - Оcновы радиоэлектроники
Введение Стабилизаторы напряжения используются в источниках питания постоянного тока для поддержания величины выходного напряжения с требуемой точностью....
-
Изучение технологических параметров дорожных машин
КОНТРОЛЬНАЯ работа По дисциплине: Строительные машины На тему: Изучение технологических параметров дорожных машин Исходные данные для выполнения работы...
-
КЛАССИФИКАЦИЯ ДАТЧИКОВ - Датчики, используемые в современном автомобиле
При классификации датчиков в качестве основы часто используется принцип их действия, который, в свою очередь, может базироваться на физических или...
-
Анализ путей решения поставленной задачи Постановка задачи следующая: необходимо в несколько раз повысить пропускную способность магистральной ВОЛС...
-
В современных транспортных и горных машинах в качестве механизмов передвижения применяются рельсовые, пневмоколесные, гусеничные и шагающие движители,...
-
Параметры насоса Подача конденсатного насоса определяется следующим образом: , ; Напор конденсатного насоса рассчитывается по формуле для схемы без...
-
Наиболее корректно амортизаторы можно разделить нагидравлические и газо-гидравлические. Разделяют такжеодно - и двухтрубные. Двухтрубный амортизатор...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Для начала рассмотрим плезиохронную иерархию (PDH), она явилась предпосылкой к появлению синхронной цифровой иерархии (SDH): 1) Принята в США и Канаде. В...
-
Понятие маневра и его классификация Маневром называется существенное изменение скорости и (или) направления движения ТС (например, торможение, остановка,...
-
Классификация испытаний ВОК - Методы испытания волоконно-оптических кабелей
Одним из основных рычагов повышения качества ОК является их комплексная стандартизация, начиная от применяемых материалов и кончая эксплуатацией готовых...
-
Рис. 3.1 Автогрейдер (Рис.3.1) широко применяют при строительстве и содержании дорог, а также при аэродромном,' промышленном, гражданском,...
-
Система GOODWIN WLL поддерживает радио интерфейс в соответствии со стандартом DECT ETS 300 175 и профиль GAP по ETS 300 474. Поэтому, наряду с...
-
Назначение краткая характеристика приспособления Приспособление предназначено для вырубки нестандартных деталей из листового железа. В соответствии с...
-
РОЗРАХУНОК ПАСОВОЇ ПЕРЕДАЧІ - Деталі машин
Вихідні дані для розрахунку: Потужність на ведучому валу (ведомому валу редуктора) Р= 4,75 кВт; Частота обертання ведучого вала пасової передачі n= 122...
-
Для расчета эксплуатационных экономических показателей работы судна на линии, необходимо предварительно установить характеристики путевых условий по...
-
Классификация грузов - Организация перевозок грузов
Научное определение понятия "классификация грузов", представляет из себя распределение перевозимых грузов по разделам, группам и позициям. Это...
-
Звуковое сопровождение компьютера всегда находилось несколько на втором плане. Большинство пользователей более охотно потратят деньги на новейший...
-
Понятие маневра и его классификация Маневром называется существенное изменение скорости и (или) направления движения ТС (например, торможение, остановка,...
-
Заключение - Организация ремонта машин и проектирование ремонтно-обслуживающих предприятий
В данном курсовой проекте я углубил и систематизировал знания, овладел методикой проектирования и приобрел навыки по самостоятельному решению задач,...
Краткий исторический обзор - Классификация гидравлических машин