Методические указания к выполнению задачи 1

Задача № 1

Рис. 1 Схема установки для подачи СОЖ в металлорежущем станке.

 

Смазывающе-охлаждающая жидкость (СОЖ) и вязкостью с помощью на­соса 3 забирается из резервуара-отстойника 1 и по напорному трубопроводу 4 по­дается в коллектор 6 с шестью коническими сходящимися соплами 7, из которых жидкость разбрызгивается струями по поверхности обрабатываемой детали 8 (так называемое спрейерное охлаждение). Отработанная СОЖ собирается в поддон 9 и по трубопроводу 10 сливается в резервуар - отстойник.

На трубопроводе 4 установлен вентиль 5, регулирующий расход подаваемой СОЖ, а на всасывающем патрубке насоса - сетчатый фильтр 2, предотвращающий попадание крупных твердых частиц в систему охлаждения.

1- резервуар-отстойник; 2 - фильтр; 3 - насос; 4 - трубопровод; 5 - вентиль; 6 - коллектор; 7 - конические сходящиеся сопла; 8 - обрабатываемая деталь; 9 - поддон;10 - трубопровод.

Заданы следующие величины:

- -скорость струй в соплах

- -диаметр сопел

- -диаметр всасывающего патрубка

- -диаметр напорного трубопровода 4

- -длина напорного трубопровода 4

- -расстояние по вертикали от насоса до центра коллектора

-коэффициенты гидравлического сопротивления:

фильтра , вентиля и коллектора .

Требуется определить:

-расход подаваемой СОЖ Q, ;

-потребный напор Н, м, создаваемый насосом;

-Затрачиваемую насосом мощность N, кВт, с учетом его КПД

Принять величину коэффициента скорости сопел , коэффициент кинетической энергии в уравнении Бернулли (при ламинарном течении и) (при турбулентном.)

Высоту всасывания насоса не учитывать.

Заданные величины приведены в таблице.

Таблица 2

Параметры	Варианты и исходные данные	Цифра шифра студента
	8,0	8,5	7,5	7,0	8,0	8,5	7,5	7,0	8,5	8,0	последняя
											последняя
											последняя
											последняя
	1,6	1,7	1,7	1,6	1,8	1,6	1,6	1,8	1,7	1,6	предпоследняя
	1,4	1,5	1,6	1,4	1,6	1,4	1,4	1,6	1,5	1,4	предпоследняя
	2,5	2,0	2,1	2,1	2,5	2,2	2,2	2,0	2,3	2,2	предпоследняя
	3,2	3,3	3,0	3,2	3,1	3,0	3,1	3,1	3,2	3,3	предпоследняя
	1,2	1,2	1,3	1,2	1,1	1,3	1,3	1,1	1,2	1,3	предпоследняя

 

 

Методические указания к выполнению задачи 1

Наибольший расход СОЖ Q _max при полном открытии вентиля определим

по заданной скорости струи v _c и поперечному сечению сопел, с учетом количест­ва сопел - (n) по следующей формуле:

 

 

Величина потребного напора Н определяется по величинам манометриче­ского давления Р _ман в зоне нагнетания, и вакуума Р_вак в зоне всасывания насоса (см. рис.) по формуле:

 

 

Для определения величин Р_ман. и Р_вак. воспользуемся уравнением Бернулли, соединив этим уравнением сечение потока 1-1 с 2-2 и 1 -1’ с 2 -2' (см. рисунок), тогда:

В уравнениях:

z - геометрические высоты расположения сечений относительно выбран­ной плоскости сравнения;

P - давление в указанных точках 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 по формуле:

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

В уравнении (3) плоскость сравнения намечается в плоскости сечения 1-1. По условию задачи разность высот z₁ и z₂ не учитывается, давление P₁ - равно атмо­сферному, а скорость v₁ О. Отсюда величина вакуума: Р_вак = Р_атм – Р₂ со­гласно уравнению (З), равна:

 

 

где

- коэффициент гидравлического сопротивления, учитывается потери только в фильтре .

 

Для определения необходимо найти среднюю скорость во всасывающем трубопроводе по формуле:

 

Для нахождения величины необходимо определить режим движения по числу

 

В уравнении (2) плоскость сравнения намечается по сечению 1’-1. При

этом = 0 и z₂ = z. Скорости и - равны, т.к. площади сечений 1-1 и 2-2 одинаковы.

Потеря напора (на напорной линии) включает в себя потерю по длине трубы h_l и местную потерю в вентиле

Обе потери определяются по величине скоростного напора, равного

Тогда средняя скорость определим по формуле:

 

Согласно формулам Дарси и Вейсбаха, имеем:

, (Па), где

- коэффициент гидравлического трения, определяемый в зависимости от режима течения.

При ламинарном движении (при числе Рейнольдса Re < 2300) - по формуле Стокса:

При турбулентном движении (при числе Рейнольдса Re >2300) - по формуле Блазиуса. где

Число Рейнольдса равно

Re =

Решая уравнение (4), найдем разность давлений по формуле:

, (Па), где

Потеря напора в коллекторе h_k определим как местную потерю по фор­муле Вейсбаха (решение приближенное):

Напор h_c, необходимый для создания струи, вытекающей на сопла с заданной скоростью v_c, равен:

,где

Сравнивая величины h_k и h_c через давление, получим согласно уравнения, формулу для манометрического давления по формуле:

,

 

Величину потребного напора Н определим по формуле, а величина затрачи­ваемой насосом мощности N по формуле: