Задача 2. На рис. 2 представлена схема установки для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости

Читайте также:

На рис. 2 представлена схема установки для подачи смазывающе-охлаждающей жидкости (СОЖ). В металлорежущем станке СОЖ плотностью и вязкостью с помощью насоса 3 забирается из резервуара-отстойника 1 и по напорному трубопроводу 4 подаётся в коллектор 6 с шестью коническими сходящимися соплами 7, из которых жидкость разбрызгивается струями по поверхности обрабатываемой детали 8 (так называемое спрейное охлаждение). Отработанная СОЖ собирается в поддон 9 и по трубопроводу 10 сливается в резервуар-отстойник.

На трубопроводе 4 установлен вентиль5, регулирующий расход подаваемой СОЖ, а на всасывающем патрубке насоса – сетчатый фильтр 2, предотвращающий попадание крупных твёрдых частиц в систему охлаждения.

Заданы следующие параметры:

скорость струй в соплах ;

диаметр сопел ;

диаметр всасывающего патрубка ;

диаметр и длина напорного трубопровода 4;

расстояние по вертикали от насоса до центра коллектора ;

коэффициент гидравлического сопротивления фильтра , вентиля , коллектора .

Требуется определить:

расход подаваемой СОЖ ;

потребный напор, создаваемый насосом Н, м;

затрачиваемую насосом мощность с учётом его КПД .

Принять величину коэффициента скорости сопел , коэффициент кинетической энергии в уравнении Бернулли при ламинарном течении, при турбулентном течении. Высоту всасывания не учитывать.

Решение

Наибольший расход СОЖ при полном открытии вентиля определяется по заданной скорости струи и поперечному сечению сопел, с учётом шести сопел равен

Величина потребного напора Н определяется по величине манометрического давления в зоне нагнетания, и вакуума в зоне всасывания насоса

Для определения и воспользуемся уравнением Бернулли, соединив этим уравнением сечение потока 1-1; 2-2; 1’-1’; 2’-2’.

В уравнениях (1) и (2) геометрические высоты расположения сечений относительно выбранной плоскости сравнения; давление в указанных сечениях потока; средняя скорость потока в сечении; потеря напора на участке потока между сечениями; коэффициент кинетической энергии.

Потери напора определяются по величине скоростного напора и коэффициенту гидравлического сопротивления участка потока .

Средние скорости в сечениях потока определяются по вычисленному расходу и площадям сечений потока.

В уравнении (1) плоскость сравнения намечается в плоскости сечения 1-1. По условию задачи разность высот не учитывается, давление равно атмосферному, а скорость . Отсюда величина вакуума согласно уравнению (1)

Средняя скорость во всасывающем трубопроводе:

Определим критерий Рейнольдса для течения:

значит режим течения жидкости турбулентный.

Коэффициентом гидравлического сопротивления учитываются только потери в фильтре. В уравнении (2) плоскость сравнения намечается по сечению 1’-1’. При этом Скорости и равны, так как площади сечений 1-1 и 2-2 одинаковы. Потеря напора включает в себя потери по длине трубы и местную потерю в вентиле :