Контрольная работа по "Теплотехнике"

Задача №1

Построить суммарную характеристику сложной  вентиляционной сети в координатах  Р - L.

Вентиляционная  сеть (рисунок) состоит из четырех  участков, производительность и потери давления которых приведены в  табл. 1.

 

 

Вентиляционная  сеть

 

                                                                                         уч. 3

                                                                                     Р₃, Q₃

уч. 1         уч. 2

Р₁, Q₁            Р₂, Q₂

                                                           уч. 4

                                                                      Р₄, Q₄

Таблица 1

цифра шифра	Параметры участков сети
	Участок 1		Участок 2		Участок 3		Участок 4
	L 1, м3/ч	P1, Па	L 2, м3/ч	P2, Па	L 3, м3/ч	P3, Па	L 4, м3/ч	P4, Па
41	9000	400	8000	550	1000	100	3000	100

 

 

 

 

 

 

 

Решение: 

Характеристика  сети строится по уравнению Р = kL².

Для 1-го участка найдем характеристическое значение коэффициента k:

где k – коэффициент сопротивления.

Задаваясь произвольно значениями подачи L, вычисляем давление Р и

строим график. Результаты сводим в таблицу 1.1.

Р₁ = kL₁²= * 0 = 0,0 кг/м²

Р₂ = kL₂²= * 3000 = 4,4 кг/м²

Р₃ = kL₃²= * 5000 = 12,3 кг/м²

Р₄ = kL₄²= * 9000 = 40,0 кг/м²

Р₅ = kL₅²= * 12000 = 71,1 кг/м²

Р₆ = kL₆²= * 15000 = 111,1 кг/м²

Таблица 1.1

Подача L, м3/ч	0	3000	5000	9000	12000	15000
Давление Р, кг/м2	0,0	4,4	12,3	40,0	71,1	111,1

 

Для остальных  участков аналогично.

Для 2-го участка

Таблица 1.2

Подача L, м3/ч	0	3000	5000	9000	12000	15000
Давление Р, кг/м2	0,0	7,7	21,5	69,6	123,8	193,4

Для 3-го участка

Таблица 1.3

Подача L, м3/ч	0	1000	1666,7	3000	4000	5000
Давление Р, кг/м2	0,0	10,0	27,8	90,0	160,0	250,0

 

Для 4-го участка

Таблица 1.4

Подача L, м3/ч	0	3000	5000	9000	12000	15000
Давление Р, кг/м2	0,0	10,0	27,8	90,0	160,0	250,0

 

После того как  для всех четырех участков построены  характеристики, строим суммарную характеристику 1-го и 2-го участков – (1+2). Так как они соединены последовательно, то при одинаковой подаче суммируются давления и строится новая характеристика (1+2).

Строим совместную характеристику участков 3 и 4 – (3+4). Так  как они соединены параллельно, то при одинаковом давлении суммируются подачи, получаем новую характеристику (3+4).

Строим совместную характеристику (1+2) и (3+4). Так как  они соединены последовательно, то при одинаковой подаче суммируются давления, получается общая характеристика сети (1+2)+(3+4), на которую работает выбранный вентилятор.

 

 

 

 

Задача №2

Пользуясь универсальными характеристиками и справочным материалом (М. П. Калинушкин. Вентиляторные установки. М., 1962.), по заданным параметрам P и L выбираем вентиляторную установку.

Исходные  данные:

L= 6000 м³/ч

Р= 500 Па= 50 кг/м²

Решение:

Выбираем  центробежный пылевой вентилятор ЦП7-40, №8

Так как точка не попала на стандартную частоту оборотов, то используем клиноременную передачу.

Для данной характеристики вентилятора задаемся несколькими значениями подачи L и по ней находим значения давления P.

Мощность  установки определяется по формуле:

где L – подача;

P – давление;

ηв – КПД вентилятора;

ηn – КПД подшипника (0,96);

ηp – КПД передачи (0,9);

k – коэффициент запаса мощности (1,1).

Все результаты расчетов сводим в таблицу 2

Таблица 2

Параметры точек	Номер точки
	1	2	3	4	5	6
L, м3/ч	1800	2000	5000	6000	8000	10000
Р, Па	560	550	520	500	450	380
N, кВт	0,89	0,90	1,65	1,88	2,30	2,86

 

Нанеся на характеристику сети характеристику вентилятора, в точке пересечения их получим рабочую точку: A1: L1; P1.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача №3

Как отразятся  на характеристиках вентилятора  изменения частоты

вращения от n1 до n2, изменения диаметра рабочего колеса от Д1 до Д2.

Исходные  данные:

;

Решение:

Рассчитать  подачу, давление и мощность вентилятора  для шести точек при заданных изменениях частоты вращения или  диаметра колеса, пользуясь формулами  пересчета:

 

.           

 

Вычисляя  для первого случая (от n1 до n2) подачу, давление и мощность, строим графики, а результаты расчетов сводим в таблицу 3.

Таблица 3 – Пересчитанные значения N

Параметры точек	Номер точки
	1	n2/n1	D2/D1	2	n2/n1	D2/D1	3	n2/n1	D2/D1
L, м3/ч	1800	2700	1620	2000	3000	1800	5000	7500	4500
Р, Па	560	1260	453,6	550	1237,5	445,5	520	1170	421,2
N, кВт	0,89	3,01	0,65	0,90	3,05	0,66	1,65	5,56	1,20

 

Таблица 3- Продолжение

Параметры точек	Номер точки
	4	n2/n1	D2/D1	5	n2/n1	D2/D1	6	n2/n1	D2/D1
L, м3/ч	6000	9000	5400	8000	12000	7200	10000	15000	9000
Р, Па	500	1125	405	450	1012,5	364,5	380	855	307,8
N, кВт	1,88	6,34	1,37	2,30	7,77	1,68	2,86	9,65	2,08

 

 

 

 

 

 

 

Задача №4.

Проанализировать  работу двух последовательно соединенных одинаковых вентиляторов в вентиляционной сети, характеристику которой взять из задачи 1.

Определить, что изменится, если произойдет увеличение сопротивления сети за счет отключения одного из вентиляторов.

Исходные  данные:

L= 6500 м³/ч

Р= 1200 Па= 1200 кг/м²

a=1,25

Решение:

При работе двух последовательно соединенных одинаковых вентиляторах их общая характеристика находится путем складывания их

давлений при постоянной подаче.

При пересечении  суммарной характеристики вентиляторов и общей характеристики сети получаем рабочую точку A2 с координатами L и P.

При построении новой характеристики сети с учетом коэффициента сопротивления a вычисляем ее параметры по формуле:  P=akL²

Р₁ = akL₁²=1,25* * 0 = 0,0 кг/м²

Р₂ = akL₂²=1,25* * 3000 = 22,3 кг/м²

Р₃ = akL₃²=1,25* * 5000 = 61,8 кг/м²

Р₄ = akL₄²=1,25* * 9000 = 200,3 кг/м²

Р₅ = akL₅²=1,25* * 12000 = 356,1 кг/м²

Р₆ = akL₆²=1,25* * 15000 = 556,4 кг/м²

Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1

Таблица 4.1 – Новая характеристика сети для получения точки A3

№ точки	1	2	3	4	5	6
L, м3/ч	0	3000	5000	9000	12000	15000
P, кг/м2	0,0	22,3	61,8	200,3	356,1	556,4

Определим мощность установки по формуле:

где L – подача (6500 м³/ч);

P – давление (120 кг/м²);

ηв – КПД вентилятора;

ηn – КПД подшипника (0,96);

ηp – КПД передачи (0,9);

k – коэффициент запаса мощности (1,1).

Все результаты расчетов сводим в таблицу 2

Таблица 2

Параметры точек	Номер точки
	1	2	3	4	5	6
L, м3/ч	3000	4000	5000	6500	8000	10000
P, кг/м2	126	125	122	120	115	110
N, кВт	3,34	3,76	4,07	5,02	5,8	6,95