Файл: Контрольная работа по дисциплине Пожарная и аварийноспасательная техника На тему Согласование режимов работы центробежного насоса с двигателем пожарного автомобиля.docx

МЧС РОССИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «АКАДЕМИЯ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ МИНЕСТЕРСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧЕРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ»
Контрольная работа по дисциплине

«Пожарная и аварийно-спасательная техника»

На тему «Согласование режимов работы центробежного насоса с двигателем пожарного автомобиля»


Выполнил: Лужецкая Виктория Александровна

Студент 2 курса,

Группа №3121Т

№ зачетной книжки: 21Т0025
Проверил: кандидат технических наук: Сорокоумов Владимир Петрович
Оценка:

Дата « »
Подпись:

Москва 2023

Введение

Контрольная работа по курсу «Пожарная и аварийно-спасательная техника» имеет цель:

• 
  углубить знания по согласованию режимов эксплуатации пожарного насоса (ПН) и двигателя внутреннего сгорания пожарного автомобиля (ПА);
  
• 
  приобрести опыт по анализу использования технических возможностей двигателя ПА;
  
• 
  научиться определять расходы топлива при различных режимах работы ПН;
  
• 
  уяснить влияние режимов работы ПН на содержание в отработавших газах двигателя NхОх.
  

Исходные данные

НЦПН 100/100

Qmax = 100 л/с;

nн = 2000 мин^-1;

Н = 100 м;

n_н2= 1900 мин^-1;

n_н3 = 1700 мин^-1;

η_тр = 0,86.

Для НЦПН - 100/100 – 20, 40, 60, 80 и 100 л/c

№ пп	Параметры показателей	Размерность		Константы
			А	В	С
	НЦПН-100/100 Напор, Н Мощность, N	м кВт	106,05 72,3	0,11 0,8	3·10-4 0

Пояснительная записка

• 
  В ходе выполнения задания необходимо рассчитать характеристику H = f(Q) для частоты вращения вала насоса nн1, nн2, nн3, изменяя Q.
  
• 
  Определить для частот вращения вала насоса nн1, nн2 и nн3 мощность, потребляемую пожарным насосом.
  
• 
  Построить внешнюю скоростную характеристику двигателя N = f(n) и определить границы рационального использования N и n.
  
• 
  Совместить поля мощностей, потребляемых пожарным насосом и развиваемых двигателем.
  
• 
  Проанализировать расход топлива двигателем внутреннего сгорания и количество содержащихся в отработавших газах окислов азота.
  

---

На рис. 1. в первой четверти координат Н, м и Q, л/с необходимо представить зависимости H = f(Q) при различных постоянных значениях частоты вращения вала насоса nн1, nн2 и nн3.

Для этого следует по формуле определить H= f(Q) Н=А+ВQ-СQ², м, (1)

где А, В и С – коэффициенты, указанные в исходных данных для пожарного насоса при nн1.

Для насоса НЦПН-100/100 значения расходов принимаем равными 20, 40, 60, 80 и 100 л/c

???? = 106,05 + 0,11 ∗ 20 − 0,0003 ∗ 20² = 108,13

???? = 106,05 + 0,11∗ 40 − 0,0003∗ 40² = 109,97

???? = 106,05+ 0,11 ∗ 60 − 0,0003 ∗ 60² = 111,57

???? = 106,05+ 0,11 ∗ 80 − 0,0003 ∗ 80² = 112,93

???? = 106,05+ 0,11 ∗ 100 − 0,0003 ∗ 100² = 1114,05

Для расчетов H=f(Q)при n_н2 и n_н3 следует воспользоваться теорией подобия:

; (2)





Проводим расчеты далее для заданных Q на заданных оборотах пожарного насоса.

Полученные расчеты заносим в таб. 1

; (3)




Проводим расчеты далее для заданных Н на заданных оборотах пожарного насоса. Полученные расчеты заносим в таб. 1

Во второй четверти координат следует представить зависимость мощности, потребляемой пожарным насосом N = f(Q), при заданных значениях частот вращения вала насоса nн1, nн2 и nн3. Для частоты вращения nн1 ее вычисляют по формуле N' = A + BQ – CQ2, (4)

кВт, где А, В и С – коэффициенты, указанные в исходных данных для пожарного насоса.
???? ′ = 72,3 + 0,8 ∗ 20 − 0 ∗ 20² = 88,3

????′ = 72,3+ 0,8 ∗ 40 − 0 ∗ 40² = 104,3

????′ = 72,3 + 0,8 ∗ 60 − 0 ∗ 60² = 120,3

????′ = 72,3 + 0,8 ∗ 80 − 0 ∗ 80² = 136,3

????′ = 72,3 + 0,8 ∗ 100 − 0 ∗ 100² = 152,3
Мощность, отдаваемая двигателем должна определяться с учетом ее потери в трансмиссии

(5)

102,67

=121,28

=139,88

---

=158,48

=177,09
где ηтр – коэффициент полезного действия трансмиссии. По вычисленным значениям мощности N при nн1 следует построить зависимость Nн1 = f(Q). Для построения зависимостей N = f(Q) для частот вращения вала насоса nн2 и nн3 следует воспользоваться теорией подобия:

; (6)





Проводим расчеты далее для заданных N на заданных оборотах пожарного насоса. Полученные расчеты заносим в таб. 1

Таблица 1

nн1 = 2500	Q1, л/с	20	40	60	80	100
	H1, м	108,13	109,97	111,57	112,93	114,05
	N1, кВт	102,67	121,28	139,88	158,48	177,09
nн2 = 2400	Q2, л/с	19	38	57	76	95
	H2, м	97,58	99,25	100,69	101,92	102,93
	N2, кВт	88,03	103,98	119,93	135,884	151,84
nн3 = 2100	Q3, л/с	17	34	51	68	85
	H3, м	78,12	79,45	80,69	81,59	82,40
	N3, кВт	63,05	74,48	85,90	97,33	108,75

Выполнив графическое представление полученных результатов, необходимо обозначить граничные точки на рис.1. В третьей четверти с координатами мощности двигателя N, кВт и частотой вращения его коленчатого вала n, мин

---

^-1 следует, прежде всего, построить внешнюю скоростную характеристику двигателя внутреннего сгорания N = f(n), устанавливаемого на пожарных автоцистернах.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя построить по следующим значениям:

Таблица 2

Параметр	n1	n2	n3	n4	n5
n, мин-1	900	1300	1700	2100	2500
N, кВт	65	104	141	171	191

Согласование режимов работы пожарного насоса (ПН) и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) осуществляется по двум параметрам: мощности, потребляемой насосом Nн и развиваемой двигателем N, а также частотой вращения вала насоса n_н и коленчатого вала двигателя n. При этом установлены ограничения по мощности, потребляемой насосом Nн ≤ 0,75 N_max и частотой вращения его вала nн1 ≤ 0,75 n_max двигателя внутреннего сгорания. Первое ограничение должно гарантировать некоторый запас мощности N, во избежание перегрева ДВС, эксплуатируемого в стационарном (не транспортном!) режиме работы двигателя пожарного автомобиля (ПА). Второе ограничение исключает работу ДВС в области, близкой к максимальным значениям n, во избежание большой интенсивности изнашивания его деталей. На основании изложенного, в третьей четверти координат, построив внешнюю характеристику ДВС N = f(n) (кривая 1), на оси абсцисс следует провести вертикальную линию на расстоянии от начала координат, равном 0,75 nmax. На этой же линии необходимо отметить точку К, соответствующую 0,7 Nmax. Запас мощности «К – L» должен составлять 10...15%.
0,75× n_max =0,75×2000=1500

0,7× N_max = 0,7×191=133,7
Установив допустимое предельное значение частоты вращения вала двигателя, определяют максимальное значение передаточного числа:

= =0.71 (7)

где nmax – максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС, мин-1 (табл.2); nн1 – частота вращения вала пожарного насоса, мин-1 Частота вращения коленчатого вала двигателя nj (где j= 1,2,3), соответствующая частотам вращения вала пожарного насоса nнi (nн2 и nн3) определяется:

---

(8)

где i – передаточное отношение; nнi – частоты вращения вала пожарного насоса, мин-1 при nн2 и nн3 (см.табл.1).







По найденным значениям nj проводят вертикальные линии n1, n2 и n3 (см. рис.1). Они и характеризуют скоростные режимы двигателя, соответствующие частотам вращения вала насоса nнi. Проведя горизонтальные линии от точек c' и d' до пересечения с линией, проведенной через n3 , будет определен отрезок c" и d" , характеризующий мощность, потребляемую ПН. Аналогично определяют точки a" и b", а также две промежуточные точки, соответствующие nн2. В результате изложенных процедур будет установлена область a", b", c", d", характеризующая поле мощности, потребляемой ПН.



Рис.1

На основании сопоставления полей мощности, развиваемой двигателем и потребляемой насосом, необходимо: 1. Доказать, имеется ли необходимый запас мощности двигателя, обеспечивающий его эксплуатацию на всех возможных режимах работы ПН. 2. Определить расходы топлива и выбросы окислов азота при мощностях двигателя и частоте оборотов его вала, характерных для точек a", b", c" и d" (см.рис.1). 10 Изолинии удельных расходов топлива qe г/кВт·ч и выбросы окислов азота С = г/кг сгоревшего топлива представлены на рис.2 и 3 в поле, характеризуемом зависимостью крутящего момента, развиваемого двигателем M, Нм от частоты вращения его коленчатого вала, n мин -1 (кривая 1 на рис.3). Поэтому решение поставленной задачи должно осуществляться в такой последовательности. 2.1. Определить мощности N и частоты вращения вала двигателя в точках a", b", c" и d" (по рис.1). 2.2. Вычислить значения величин крутящих моментов в указанных точках a", b", c" и d":

(9)

Для «a» M=9550

---