УТВЕРЖДАЮ

Начальник СПСЧ № 1

подполковник внутренней службы
И.И. Иванов

«___»___________20__г.


ПЛАН-КОНСПЕКТ
проведения занятий с группой личного состава дежурных смен СПСЧ № 1

по предмету «Пожарная и аварийно-спасательная техника» в период

с 17.04.2023 по 20.04.2023.

Тема № 5. Общие сведения о теоретических основах процессов всасывания и нагнетания при работе насосов. Вид занятия: теоретическое занятие Отводимое время 1 (ч.) Цель занятия: довести личному составу дежурных смен о теоретических основах процессов всасывания и нагнетания при работе насосов

Литература, используемая при проведении занятия: Учебник «Пожарная техника», Теребнев В.В., Ульянов Н.И. Москва 2007 г.

Учебный вопрос № 1. Высота всасывания и нагнетания насосов (теоретическая, геометрическая, вакуумметрическая), напор, подача и факторы, влияющие на эти параметры, время 15 (мин.)
Основные рабочие параметры насосов.
Работа насосов состоит из двух процессов: всасывания и нагнетания. Насос любого вида характеризуется следующими параметрами: высотой всасывания, высотой нагнетания, полным напором, подачей, мощностью и полным коэффициентом полезного действия (КПД).
Высота всасывания.
Различают теоретическую, вакуумметрическую и геометрическую (практическую) высоту всасывания.



Рис. 2. Схема насосной установки.
Подъём воды во всасывающем патрубке насоса происходит под действием разности атмосферного давления и давления (разряжения) в самом насосе. Поэтому теоретическая высота всасывания насоса (Н_Т) равная 1-ой атмосфере и составляющая 10,33 метра водного столба, или 760 мм ртутного столба, или 1 кгс/см², или 10⁵ Па практически недостижима.

Улучшая конструкцию и материалы насоса, высоту его всасывания можно приближать к значению Н_т .

^{Вакуумметрическая высота всасывания (Н}в^{) – это величина вакуума, создаваемая} насосом, а в энергетическом смысле – это энергия, выраженная в метрах, которая необходима жидкости для подъёма на высоту всасывания. Н_В

---

зависит, как правило, от мощности насоса, создающего вакуум, и измеряется в метрах водного столба. Показания вакуумметра, установленного на насосе, соответствуют вакуумметрической высоте всасывания. Для пожарного насоса серии ПН-40 и его аналогов Н_В = 8 м. вод. ст.

^{Геометрической (практической) высотой всасывания НГ называется разность отметок между поверхностью воды} и осью насоса. Геометрическая высота всасывания зависит от значений и величин нескольких параметров:

• 
  прямое влияние на величину Н_Г оказывает атмосферное давление, которое заметно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Например, при высоте над уровнем моря 0 метров атмосферное давление равно 10,33 м. вод. ст., а на высоте над уровнем моря 2000 метров – 7,95 м. вод. ст.
  
• 
  Н_Г сильно зависит от давления насыщенных паров всасываемой жидкости. Давление насыщенных паров – это давление, при котором жидкость при данной температуре закипает (речь идёт о давлении жидкости ниже атмосферного). Давление насыщенных паров и, следовательно, высота всасывания в значительной степени зависят от температуры и вида перекачиваемой жидкости. Известно, что с уменьшением давления понижается температура кипения жидкости. Если давление всасывания (оно естественно ниже атмосферного) Р_ВС будет ниже давления насыщенных паров всасываемой жидкости Р_n, то начнется образование пара и произойдет срыв в работе насоса.
  

Таким образом, обязательным условием нормальной работы насоса является:

^Р_n ^{< Р}_вс ^{< Р}_атм

Например, при температуре воды 100 ⁰С Р_n = Р_атм = 1 кг/см² (10 м. вод. ст.), а при температуре воды 20 ⁰С Р_n = 0,024 кг/см² (0,24 м. вод. ст.), следовательно, чем выше температура жидкости, тем сложнее забрать её насосом. С этим явлением связана кавитация – процесс образования пузырьков воздуха в жидкости.

При кавитации происходит самовскипание жидкости, пузырьки пара увлекаются движущимся потоком и, встречая твёрдые поверхности корпуса и рабочего колеса, разрушаются («схлопываются»). При этом выделятся большая энергия, из-за чего повреждаются и даже при длительном воздействии разрушаются поверхности внутренней полости насоса (явление кавитационной эрозии). Кавитация сопровож-дается шумом и треском внутри насоса. Во избежание преждевременного износа рабочих органов насоса не допускается его работа в кавитационном режиме.

---

Значение кавитационного запаса устанавливается таким, чтобы не было значительного снижения напора, и была ограничена скорость кавитационной эрозии. Например, для насосов серии ПН-40 кавитационный запас составляет 3 метра.

Кавитационные явления могут также возникать при больших подачах насоса, вследствие понижения давления (увеличения вакуума) во входном патрубке насоса. Поэтому при появлении кавитации необходимо уменьшить подачу насоса.
Высота нагнетания.
Различают геометрическую и манометрическую высоту нагнетания.

Геометрическая высота нагнетания – это расстояние в метрах по вертикали от оси насоса до наивысшей точки нагнетания Н_Н.

^{Манометрической высотой нагнетания называется давление, создаваемое насосом НМАН.} Манометрическая высота нагнетания (показание манометра) всегда больше геометрической высоты нагнетания (реальной точки подачи жидкости) из-за возникающих потерь в напорной линии.
^Н_МАН ^{= Н}_Н ^{+ h}_Н^,

где: h_н – потери напора в напор ной линии, h_н = S·Q²;

S – сопротивление напорной линии;

Q – подача насоса.

Для высоты нагнетания теоретически пределов не существует, а практически она ограничивается прочностью отдельных деталей насосов и трубопроводов, а также мощностью двигателей привода насосов.
Полный напор.
Полный напор Н, развиваемый насосом, расходуется на подъем жидкости, преодоление сопротивлений во всасывающем и напорном трубопроводе и на создание свободного напора.

Н = Н_Г + h_ВС + h_Н + Н_СВ

^{где: Н}г <sup>– геометрическая высота подъема воды (м);

h</sup>_ВС ^{+ h}_Н <sup>– потери напора во всасывающей и напорной линии (м);

Н</sup>_СВ ^{– свободный напор (м).}

На практике полный напор, развиваемый насосом, оценивают по показаниям манометра и вакуумметра.
Подача насоса.
Подача насоса – это количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени. Различают массовую подачу (кг/с) и объёмную подачу (м³/мин или л/с). Чаще всего подачу пожарных насосов указывают в объёмных единицах: м³/мин или л/с.

Существует соотношение между количеством жидкости, входящей в насос Q

---

₁ и жидкости, выходящей из насоса Q₂:

Q₁ = Q₂ + Q_У,

где: Q_У – объёмные утечки жидкости через щелевые уплотнения.
Мощность насоса.
Рабочие органы насоса во время работы предают энергию потоку жидкости. Эта энергия подводится от двигателя.

Для правильной оценки энергетических показателей мотор-насосной установки следует различать полезную (эффективную) и потребляемую мощность.

Полезная (эффективная) мощность (N_е) насоса идет на совершение работы по перемещению определенного объема жидкости Q на высоту Н и определяется по формуле:



_{где: ρ – плотность жидкости, кг/м3;}

g – ускорение свободного падения, м/с²;

Q – подача насоса, м³/с;

Н – напор насоса, м.
Мощность, потребляемая насосом, всегда больше, чем полезная, т.к. часть энергии затрачивается на механические, гидравлические и объемные потери в насосе. Потребляемой мощностью называется мощность N, подводимая к рабочим органам насоса. Она определяется по формуле:
N = M • ω,

где: М – крутящий момент на валу насоса (двигателя), Н•м;

ω – угловая скорость вращения вала, с^–1.
Полный КПД насоса.
При передаче энергии от насоса к перекачиваемой жидкости происходят объемные, гидравлические и механические потери энергии.
Объёмный КПД.
Известно, что фактическая подача насоса всегда меньше теоретической подачи, т.е. количество жидкости, выходящей из насоса всегда меньше количества жидкости, входящей в насос. Это происходит вследствие:

§ просачивания жидкости через сальники, клапаны и поршни, причем степень просачивания зависит от точности изготовления и состояния указанных деталей насоса;

§ запоздания открытия и закрытия клапанов;

§ наличия воздуха в жидкости.

Величина объемного КПД характеризует степень герметичности насоса, и определяется по формуле:



где: Q – количество жидкости выходящей из насоса;

Q_у – утечки жидкости в насосе;

Q + Q_у – количество жидкости входящей в насос.
Гидравлический КПД.
Гидравлический КПД – это потери напора в насосе на трение и местные сопротивления. Результатом гидравлических потерь является уменьшение напора.

Значение гидравлического КПД показывает меру расхода энергии в насосе на преодоление сопротивления движения жидкости, и определяется по формуле:

---

где: Н – действительный (развиваемый) напор насоса;

ΔН – потери напора на преодоление сопротивлений внутри насоса;

Н + ΔН – теоретический напор насоса.
Механический КПД.
Механический КПД – это потери мощности на трение в подшипниках, уплотнениях вала и т.п. Значение механического КПД характеризует качество изготовления и рациональность конструкции подшипников, сальников (манжет) и других узлов, где происходит трение деталей.

Механический КПД определяют по формуле:



где: N – мощность на рабочем колесе насоса;

ΔN – потери мощности на трение в подшипниках и сальниках насоса;

N + ΔN – мощность на валу насоса.

Полный КПД насоса учитывает все потери, которые возникают в нем при перекачивании жидкости. Он представляет собой произведение трех частных коэффициентов и характеризует отношение полезной мощности N_е к потребляемой N:



Учебный вопрос № 2. Классификация центробежных насосов. Назначение, устройство, принцип действия ТТХ, время 30 (мин.)
Классификация: - нормального давления

- высокого давления

- комбинированного давления
Насосы центробежные пожарные нормального давления.
В настоящее время в нашей стране широкое распространение на пожарных автомобилях имеют пожарные насосы нормального давления, обеспечивающие подачу 40 л/с с напором 1,0 М Па (100 м. вод. ст.).

АО «Ливенский машиностроительный завод» уже много лет серийно выпускает унифицированный для большинства пожарных автомобилей центробежный одноступенчатый консольный пожарный насос ПН-40УВ (рис. 4), предназначенный для подачи воды или водных растворов. Аналогичную конструкцию имеет насос НПЦ-40/100, выпускаемый ФГУП «Варгашинский завод противопожарного и специального оборудования».


Пожарный насос ПН-40УВ (НПЦ-40/100) в сборе состоит из насоса, коллектора 1 (рис. 5), пеносмесителя 2 и трех напорных задвижек 13.

---

Смотрите также файлы

• Пояснительная записка к контрольной работе (Входной контроль) в 8 классе.docx

• 1. Жеке тланы ерекшелігі дегеніміз бл.docx

• Загрузите Интернет.docx

• Тест по поэме Н. В. Гоголя Мертвые души (9 класс). Кто подарил Н. В. Гоголю сюжет произведения Мёртвые души.doc

• 1 Модели и моделирование.docx