MakarovSuites
Русский
EnglishDeutschРусскийУкраїнськаFrançaisEspañolItalianoPolski
Связь и лицензии

Engineering

Центробежный насос

Запустите центробежный насос в трубу, поднимающую воду на десять метров: расход устанавливается там, где характеристика насоса H = K1 w^2 − K2 w Q − K3 Q|Q| пересекает характеристику сети Hs + R Q|Q|, в точности корень замкнутой формулы. Прикройте задвижку — и точка поднимется по характеристике насоса к меньшему расходу и большему напору; замедлите мотор и сравните с законами подобия, которые выполняются только без статического напора; опустите скорость ниже той, при которой напор холостого хода равен подъёму, — и расход прекратится. Работа мотора сводится с подъёмом, потерями в трубе и в насосе, дисковым трением и кинетической энергией колеса и воды.

Автор — Mykhailo Makarov

Центробежный насос — Изображение из программы
Изображение из программы

Что происходит

Мотор разгоняет центробежный насос до заданной скорости; вода в трубе длиной 50 м сечением 0,01 м² ускоряется по dQ/dt = (g·A/L)·(H − H_sys), пока напор насоса K_1·ω² − K_2·ω·Q − K_3·Q|Q| не встретит статический подъём с потерями трубы и задвижки — корень замкнутой формулы двух кривых. Гидравлический момент равен ρ·g·Q·(K_1·ω − K_2·Q), дисковое трение и постоянный момент — потери вала, сопротивление задвижки растёт как 1/открытие². Каждая миллисекунда сводит работу мотора с подъёмом, потерями и кинетической энергией колеса и воды, так что баланс сходится до округления; без статического напора рабочие точки при двух скоростях подобны и законы подобия выполняются точно.

Что попробовать

Дайте расходу установиться и сравните его с пересечением формул; прикройте задвижку и прочитайте рост напора; замедлите мотор со статическим напором и без него и проверьте законы подобия.

Модель и её ограничения

Квадратичная характеристика насоса и квадратичная характеристика сети, жёсткий столб воды в прямой трубе, без кавитации и NPSH, привод держит заданную скорость. Не подбор реального насоса.

Уравнения модуля
Уравнения
H = K_1·ω² − K_2·ω·Q − K_3·Q·|Q|,  H_sys = H_s + (R_p + R_v/x²)·Q·|Q|
dQ/dt = (g·A/L)·(H − H_sys),  T_h = ρ·g·Q·(K_1·ω − K_2·Q)
Q_2/Q_1 = ω_2/ω_1,  H_2/H_1 = (ω_2/ω_1)²  (H_s = 0)
W_motor = E_k + ρ·g·H_s·V + Q_pipe + Q_int + Q_fr

Другие эксперименты

К каталогу
Гидромотор — Изображение из программы

Engineering

Гидромотор

Питайте гидромотор постоянного рабочего объёма от линии 150 бар через входное отверстие и сливайте через другое: на свободном ходу он устанавливается там, где два дросселя и трение съедают давление питания, — скорость этого баланса в замкнутой форме. Нагрузите тормоз и прочитайте, как растёт перепад давления, пока D dp / 2 pi не сравняется с тормозом и трением; нагрузите сверх момента питания — и он остановится. Крутите вал снаружи — машина станет насосом и поднимет выход над входом; крутите быстрее, чем может подать вход, — входная линия опустеет до давления пара, а недостача запишется как кавитация. Работа питания и внешняя работа сводятся с дросселированием, утечками, теплом и запасённой энергией.

Привод с золотниковым распределителем — Изображение из программы

Engineering

Привод с золотниковым распределителем

Двигайте команду четырёхлинейного золотника и смотрите, как следует ползун: с золотником закрытого центра внутри перекрытия ничего не происходит, затем скорость ложится на квазистатический баланс двух дросселирующих окон и трения, а в нуле нагрузка держится жёстко. Переключитесь на золотник открытого центра — в нуле распределитель пропускает 2 Cd w u sqrt(ps/rho), обе камеры стоят на половине питания, но малейшая команда круто наклоняет давления к нагрузке. Надавите на ползун и прочитайте нужный ему перепад давления. pQ питания сводится с дросселированием, Fv нагрузки, трением и сжатием масла.

Воздушный компрессор — Изображение из программы

Engineering

Воздушный компрессор

Запустите одноцилиндровый компрессор на десятилитровый ресивер и смотрите, как ползёт манометр: каждый ход всасывает воздух через впускную пластину, сжимает его горячим и проталкивает через нагнетательную, когда цилиндр пересилит бак. Масса за цикл убывает по мере наполнения бака, близко к формуле мёртвого объёма 1 − c ((p/p0)^(1/n) − 1); больший мёртвый объём подаёт меньше. При заданном давлении выключатель останавливает мотор, разгрузчик стравливает цилиндр и машина выбегает до остановки; откройте потребителя — бак установится там, где подача равна расходу. Работа мотора и энтальпия всасывания сводятся с внутренней энергией газа, теплом в стенку и комнату и отправленным воздухом.