Гидрострелка принцип работы назначение и расчеты: Страница не найдена — Remoo.RU

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Больше подобной программы

Студенты узнают об основных концепциях, важных для гидравлической энергии, которая включает в себя как пневматические (газовые), так и гидравлические (жидкостные) системы.

Студенты узнают о взаимосвязях между компонентами уравнения Бернулли на реальных инженерных примерах и практических задачах.

Механика жидкостей, изучение того, как силы применяются к жидкостям, представлена ​​в этом разделе как последовательность из двух уроков и трех соответствующих действий. Механика жидкостей, изучение того, как силы применяются к жидкостям, изложена в этом разделе как последовательность из двух уроков и трех соответствующих действий…

Студенты узнают, что плавучесть отвечает за плавание лодок, воздушных шаров и метеорологических шаров. Они вычисляют, будет ли плавать лодка или воздушный шар, и вычисляют объем, необходимый для того, чтобы воздушный шар или лодка определенной массы плавало.

Предварительные знания

Требуется понимание основ алгебры, чтобы решать уравнения и управлять ими в этом уроке.

Введение / Мотивация

(Задайте студентам несколько предварительных вопросов, чтобы определить, слышали ли они о принципе Архимеда, законе Паскаля или принципе Бернулли, или о каких-либо физических концепциях, лежащих в их основе.)

Кто знает, почему плывут корабли? (Слушайте ответы студентов.)

Когда вы плаваете в бассейне, чувствуете ли вы себя легче или тяжелее, чем при ходьбе по земле? Насколько ты легче? (Слушайте ответы студентов.)

Кто слышал о термине «гидравлика»? Какие примеры гидравлических устройств? Кто знает, что это значит и как работает? (Слушайте ответы студентов.)

(Двигайтесь дальше и покажите учащимся прикрепленную слайд-презентацию и содержимое в разделе «Фон».)

Предпосылки и концепции урока для учителей

Все концепции этого урока раскрыты в 22-слайдовой презентации Fluids Presentation, файле Microsoft PowerPoint®. Предлагаемое время для завершения этой презентации — три урока, но при необходимости увеличивайте или уменьшайте продолжительность.

«Механика жидкостей» является обязательным предметом в большинстве университетов и требуется для большинства инженерных специальностей. Это особенно важная область исследований для гидротехники и инженерии окружающей среды, которые являются субдисциплинами гражданского строительства.Эти типы инженеров отвечают за системы водного транспорта и канализационные сети в урбанизированных районах, а также за проектирование мостов, плотин, каналов, каналов, дамб и трубопроводных сетей, как отдельно стоящих, так и внутри зданий.

В этом уроке представлены основные концепции механики жидкости. Сообщите студентам, что, если они хотят изучать инженерное дело в колледже, механику жидкости можно смоделировать или объяснить, используя существующие компьютерные программы в классе или лаборатории университета.Некоторые студенты могут быть знакомы с определенными программами моделирования; попросите их привести примеры программного обеспечения для моделирования и их приложений. Примеры программ моделирования механики жидкости включают:

Система гидрологического моделирования (HEC-HMS) была создана и используется Инженерным корпусом армии США для моделирования гидрологических процессов водосборных систем, которые включают в себя естественные процессы, такие как испарение и инфильтрацию, а также антропогенные функции, такие как как водохранилища и отстойники.

ModFlow был создан и используется Геологической службой США; это программное обеспечение для трехмерного моделирования грунтовых вод, используемое для моделирования условий грунтовых вод и взаимодействия грунтовых и поверхностных вод, а также для управления водоносными горизонтами и земельными ресурсами.

Вычислительная гидродинамика (CFD) была создана ANSYS, Inc., компанией по разработке программного обеспечения для инженерного моделирования. Это приложение прогнозирует влияние потоков жидкости на проектируемые изделия на протяжении всего процесса проектирования и производства, а также во время использования.

SolidWorks Flow Simulation моделирует поток жидкости, теплопередачу и силы жидкости, критически важные для успешного проектирования, и допускает неограниченное количество итераций для создания наиболее эффективных конструкций изделий.

Жидкость — это любая текущая материя, которая может быть жидкостью или газом. Принцип Архимеда гласит, что любой объект, полностью или частично погруженный в жидкость, испытывает направленную вверх силу, равную по величине весу жидкости, вытесняемой объектом, как показано в уравнении 1.

F _B = м _f g (Уравнение 1)

Где F _B — подъемная сила, м _f — масса вытесняемой жидкости, а г — ускорение свободного падения.

Все мы испытали принцип Архимеда , хотя мы, возможно, не осознаем его. Обычный опыт — это осознание того, что человека в бассейне довольно легко поднять.Это связано с тем, что вода обеспечивает частичную поддержку в виде восходящей силы, называемой выталкивающей силой . Выталкивающая сила равна весу вытесняемой жидкости. Обратитесь к упражнению «Плавучесть и давление в жидкостях: Декартово упражнение для ныряльщиков из бутылок с газировкой», чтобы студенты могли наблюдать эти переменные в действии. Корабли плавают в воде, потому что вес воды, вытесняемой корпусом корабля, больше, чем вес корабля, и если вес вытесненной воды был меньше веса корабля, он бы затонул.Инженеры используют программное обеспечение для моделирования механики жидкостей и динамики для моделирования различных происходящих явлений, что необходимо для создания оптимальных конструкций судов. Инженеры моделируют форму корпуса и оптимизацию придатков, чтобы повысить эффективность и тяговую мощность корабля, снизить расход топлива и проанализировать сопротивление на спокойной воде и нерегулярных волнах.

Ранее упоминалось, что текучая среда может быть жидкостью или газом. Воздух повсюду, и даже окружающий нас воздух имеет вес и оказывает давление.Мы не осознаем, насколько тяжел воздух, и не чувствуем давления, которое он оказывает на нас, потому что мы привыкли к «атмосферному давлению». Давление определяется как мера силы в заданной области. Закон Паскаля гласит, что давление, приложенное к жидкости в закрытом контейнере, одинаково передается к каждой точке жидкости и стенкам контейнера, как показано в уравнении 2.

P = F / A (Уравнение 2)

Где P — давление, F — сила, а A — площадь.Обратите внимание, что замкнутая система может иметь две области, поэтому сила в этих двух местах разная, но давление остается тем же, как указано в законе Паскаля.

Это давление передается одинаково во всех направлениях и под прямым углом, и изменение давления равномерно распространяется по жидкости. Закон Паскаля используется инженерами при проектировании гидравлических систем, в которых для работы используется энергия жидкости. Некоторыми примерами являются гидравлические домкраты, которые поднимают автомобили в ремонтных мастерских, и гидравлические тормоза, которые оказывают давление на большую площадь, чтобы остановить большое транспортное средство, такое как поезд.Закон Паскаля также используется в системах водоснабжения и канализации для перемещения воды по сети трубопроводов.

В первую очередь существуют два разных типа потока жидкости — ламинарный и турбулентный. Ламинарный поток возникает, когда частицы жидкости движутся по однородному, гладкому пути, называемому линией тока, и обычно возникает в небольших трубах или других средах с низким расходом. Турбулентный поток возникает, когда частицы текучей среды текут нерегулярно и вызывают изменение скорости, и обычно возникает в больших трубах или других средах с большим потоком. Принцип Бернулли утверждает, что давление и скорость обратно пропорциональны, или что давление в жидкости уменьшается, когда скорость жидкости увеличивается, как показано в уравнении 3.

P ₁ + ½ ρ v ₁ ² + ρ г h ₁ = P ₂ + ½ ρ v ₂ ² + ρgh ₂ (Уравнение 3)

Где P ₁ — давление в точке 1, ρ — плотность жидкости, v ₁ — скорость жидкости в точке 1, г — это ускорение свободного падения, h ₁ — высота точки 1, P ₂ — давление в точке 2, v ₂ — скорость жидкости при точка 2, а h ₂ — высота точки 2.Студенты могут попрактиковаться в выводе этих уравнений в упражнении «Скала и лодка: плотность, плавучесть и принцип Архимеда», работая над решением сложного вопроса!

Уравнение Бернулли остается одинаковым в разных точках горизонтальной трубы. В трубе, имеющей непостоянную высоту, уравнение Бернулли по-прежнему остается равным, но учитывает разницу высот в разных точках трубы, как указано в h в уравнении 3. Инженеры реализуют уравнение Бернулли для определения оптимального и эффективного размеры труб при проектировании трубопроводов и транспортных систем.Уравнение Бернулли — главный компонент аэродинамики, который применяется при проектировании автомобилей, мостов, систем вентиляции, газопроводов, самолетов и космических кораблей.

Концепции закона Паскаля, принципа Архимеда и принципа Бернулли важны в инженерных и технологических приложениях, таких как аэродинамика и гидродинамика, гидравлика, плавучие суда, подводные аппараты, самолеты, автомобили, аэрокосмическое наведение и управление, трубопроводы и транспортные системы, а также по многим темам исследований, таким как потоки, связанные с океаном, турбулентность, реагирующие потоки, глобальный климат, механика биожидкостей, потоки по магнитным лентам и дискам, геофизические потоки, кинетика систем сгорания, динамика вихрей и многое другое.Обратитесь к упражнению «Выстрел под давлением», чтобы ученики использовали свое новое понимание для исследования реального применения — водяного пистолета!

Аэродинамика — это исследование свойств движущегося воздуха, который является основным компонентом в конструкции автомобилей, мостов, систем отопления и вентиляции, газопроводов, самолетов и космических кораблей. Гидродинамика — это изучение сил, действующих на жидкости или жидкости, которые являются основным компонентом военно-морской архитектуры или дизайна кораблей, а также океанотехники. Морские и морские инженеры несут ответственность за изучение морской среды для проектирования нефтяных вышек и производственных платформ, а также плавучих судов и систем подводных трубопроводов, необходимых в процессе добычи нефти.Инженеры-гидротехники используют гидравлику или использование жидкой энергии для выполнения работ при проектировании тяжелой техники, систем распределения воды, канализационных сетей, систем управления ливневыми водами, мостов, плотин, каналов, каналов и дамб. Различные подводные аппараты и дистанционно управляемые аппараты, разработанные инженерами, широко используются правительством и научными исследователями и имеют важное значение для открытия глубоководных сообществ и исследования бездонного океана, поскольку они могут достигать глубин, намного превышающих предыдущие спутниковые и судовые технологии.

Сопутствующие мероприятия

Закрытие урока

Задайте студентам те же вопросы для обсуждения, которые задавались перед уроком, но на этот раз ожидайте, что они ответят с уверенностью и предоставят доказательства своих ответов, используя уравнения, словарные слова и конкретные законы / принципы, изученные на этом уроке.

Кто знает, почему плывут корабли? (Ответ: вес воды, вытесняемой корпусом корабля, больше веса корабля.Попросите учащихся подумать о небольших рыбацких лодках и круизных лайнерах.)

Когда вы плаваете в бассейне, чувствуете ли вы себя легче или тяжелее, чем при ходьбе по Земле? Насколько ты легче? (Ответ: вы чувствуете себя легче в бассейне, потому что кажущаяся потеря веса равна весу воды, вытесняемой вашим телом.)

Кто слышал о термине «гидравлика»? Какие примеры гидравлических устройств? Кто знает, что это значит и как работает? (Ответ: Инженеры-гидротехники используют гидравлику или использование жидкой энергии для выполнения работ, проектирования тяжелой техники, систем водоснабжения, канализационных сетей, систем управления ливневыми водами, мостов, плотин, каналов, каналов и дамб.)

Какие еще примеры принципа Архимеда, закона Паскаля и принципа Бернулли вы можете придумать? Можете ли вы придумать какие-либо инженерные приложения, связанные с этими концепциями? (Ответ: концепции закона Паскаля, принципа Архимеда и принципа Бернулли важны для инженерных и технологических приложений, таких как аэродинамика и гидродинамика, гидравлика, плавучие суда, подводные аппараты, самолеты, автомобили, аэрокосмическое наведение и управление, трубопроводы и транспортные системы, и многие темы исследований, такие как потоки, связанные с океаном, турбулентность, реагирующие потоки, глобальный климат, механика биожидкостей, потоки по магнитным лентам и дискам, геофизические потоки, кинетика систем сгорания и динамика вихрей.)

Словарь / Определения

Принцип Архимеда: любой объект, частично или полностью погруженный в жидкость, испытывает направленную вверх силу, равную по величине весу жидкости, вытесняемой объектом.

Принцип Бернулли: давление в жидкости уменьшается с увеличением скорости жидкости.

плавучесть: способность объекта плавать в жидкости.

выталкивающая сила: восходящая сила, действующая на объект, который частично или полностью погружен в жидкость (равная разнице между весом объекта в воздухе и весом объекта в жидкости).

Плотность: измерение компактности объекта.

жидкость: Текущее вещество (может быть жидкостью или газом).

ламинарный поток: когда частицы жидкости движутся по одному и тому же плавному пути, который называется линией тока.

масса: измерение количества вещества в объекте.

массовая плотность: масса на единицу объема вещества.

Закон Паскаля: давление, прикладываемое к жидкости в закрытом контейнере, одинаково передается в каждую точку жидкости и на стенки контейнера.

давление: измерение силы на единицу площади.

турбулентный поток: когда частицы жидкости движутся неравномерно, вызывая изменения скорости, которые могут образовывать вихревые токи.

объем: измерение объема пространства, которое занимает объект.

Вес: измерение силы тяжести на объект.

Оценка

Оценка перед уроком

Вопросы для обсуждения: Задайте учащимся следующие вводные вопросы, чтобы оценить их базовые знания по темам урока. Те же вопросы будут заданы в конце урока.

• Кто знает, почему плывут корабли?
• Когда вы плаваете в бассейне, чувствуете ли вы себя легче или тяжелее, чем при ходьбе по Земле? Насколько ты легче?
• Кто слышал о термине «гидравлика»? Какие примеры гидравлических устройств? Кто знает, что это значит и как работает?

Оценка после введения

Примеры задач: Попросите учащихся решить примеры задач, встроенные в Презентацию жидкостей, как описано ниже.Просмотрите ответы студентов, чтобы оценить их понимание тем урока и определить, какие концепции и уравнения требуют дальнейшего объяснения.

• Slide 7 : перерисуйте изображение на доске, но измените числа. Например, вес весов должен составлять 15 фунтов, а вес воды в чаше — 7 фунтов. Чтобы проверить понимание учащимися концепции, спросите учащихся, какой вес у них при погружении в воду. Ответ — 8 фунтов.
• Slide 10 : Попросите учащихся решить вес воды, вытесняемой короной на изображении.Ответ 1,3 кг. Затем заново начертите ту же диаграмму на доске и обозначьте вес слева как 23,2 кг и попросите учащихся определить значение шкалы справа, если выталкивающая сила составляет 3,7 кг. Ответ — 22,5 кг.
• Слайд 15 : попросите учащихся решить для P ₁ , используя уравнение на слайде 13. Ответ: P ₁ = 10 Па. Затем попросите учащихся решить для P ₂ и F ₂ с использованием отношения P ₁ = P ₂ .Ответ: P ₂ = 10 Па и F ₂ = 100 Н.
• Слайд 18 : Какой рисунок демонстрирует ламинарный поток и турбулентный поток? (A, верхний рисунок с прямыми стрелками, представляет ламинарный поток; B, нижний рисунок с изогнутыми стрелками, представляет турбулентный поток.) ​​Каковы некоторые примеры каждого из различных типов потока? (Примеры ламинарного потока включают медленно текущие потоки и воду, текущую из кранов раковины.Примеры турбулентного потока включают дым от костров или других горящих предметов, течения и бурные потоки.)
• Слайд 22 : предоставлены примеры чисел для учащихся, которые можно вставить в уравнение Бернулли на разной высоте, чтобы они могли узнать, что отменяет (если есть) и как применять уравнение.

Итоги урока Оценка

Отвечая на вопросы для обсуждения с помощью физики: Задайте те же вопросы для обсуждения, которые задавались перед уроком, но на этот раз ожидайте, что студенты ответят уверенно и доказательно, включая уравнения, словарные слова и конкретные законы / принципы, изученные на этом уроке.См. Ответы в разделе «Завершение урока».

Домашнее задание

Практические задачи: Поручите студентам заполнить Рабочий лист практических задач в качестве домашнего задания. Используйте Рубрику решения проблем физики, чтобы просмотреть ответы учащихся и оценить их понимание концепций.

Рекомендации

Physics Guide (предварительная публикация). Первые экзамены 2016 г. Организация Международного бакалавриата, 2013 г., стр. 118.(Поскольку механика жидкости не преподается в государственных средних школах, это руководство IB по физике использовалось в основном для учебных целей на этом уроке.) По состоянию на март 2013 г. http://tinyurl.com/msfpep9

Другая сопутствующая информация

Просмотрите центр учебных программ по физике, согласованный с NGSS, чтобы найти дополнительные учебные программы по физике и физическим наукам, посвященные инженерному делу.

Авторские права

Авторы

Программа поддержки

Благодарности

Это содержимое цифровой библиотеки было разработано Инженерным колледжем Хьюстонского университета на основе работы, поддержанной Национальным научным фондом в рамках гранта GK-12 №.DGE 0840889. Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат авторам и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.

Последнее изменение: 31 мая 2021 г.

% PDF-1.5 % 7637 0 obj> эндобдж xref 7637 129 0000000016 00000 н. 0000008757 00000 н. 0000009007 00000 н. 0000002939 00000 н. 0000009052 00000 н. 0000009728 00000 н. 0000009876 00000 н. 0000009974 00000 н. 0000010052 00000 п. 0000010166 00000 п. 0000010278 00000 п. 0000010563 00000 п. 0000011191 00000 п. 0000011275 00000 п. 0000011353 00000 п. 0000011403 00000 п. 0000011453 00000 п. 0000012025 00000 п. 0000019333 00000 п. 0000027159 00000 н. 0000035015 00000 п. 0000042554 00000 п. 0000051398 00000 п. 0000059461 00000 п. 0000067554 00000 п. 0000075176 00000 п. 0000079937 00000 н. 0000080194 00000 п. 0000080277 00000 п. 0000080333 00000 п. 0000080590 00000 п. 0000080673 00000 п. 0000080729 00000 п. 0000080827 00000 п. 0000081546 00000 п. 0000081803 00000 п. 0000081886 00000 п. 0000081942 00000 п. 0000082020 00000 н. 0000082840 00000 п. 0000109213 00000 п. 0001529084 00000 н. 0001531734 00000 п. 0001535232 00000 п. 0001537881 00000 п. 0001544574 00000 п. 0001544644 ​​00000 п. 0001544714 00000 п. 0001544787 00000 п. 0001544892 00000 п. 0001545023 00000 п. 0001545196 00000 п. 0001545339 00000 п. 0001545522 00000 п. 0001545571 00000 п. 0001545698 00000 п. 0001545809 00000 п. 0001546040 00000 п. 0001546089 00000 п. 0001546210 00000 п. 0001546299 00000 n 0001546533 00000 п. 0001546582 00000 п. 0001546715 00000 п. 0001546818 00000 п. 0001547007 00000 пн 0001547055 00000 п. 0001547144 00000 п. 0001547233 00000 п. 0001547354 00000 п. 0001547402 00000 п. 0001547513 00000 п. 0001547560 00000 п. 0001547607 00000 п. 0001547744 00000 п. 0001547792 00000 п. 0001547929 00000 п. 0001547977 00000 п. 0001548025 00000 п. 0001548073 00000 п. 0001548168 00000 п. 0001548216 00000 н. 0001548433 00000 н. 0001548481 00000 п. 0001548570 00000 п. 0001548699 00000 н. 0001548820 00000 н. 0001548869 00000 н. 0001548976 00000 п. 0001549025 00000 п. 0001549164 00000 п. 0001549213 00000 п. 0001549378 00000 п. 0001549427 00000 п. 0001549548 00000 н. 0001549597 00000 п. 0001549728 00000 п. 0001549776 00000 п. 0001549979 00000 п. 0001550027 00000 н. 0001550174 00000 п. 0001550222 00000 п. 0001550369 00000 п. 0001550417 00000 п. 0001550465 00000 п. 0001550514 00000 п. 0001550563 00000 п. 0001550611 00000 п. 0001550762 00000 н. 0001550811 00000 п. 0001550946 00000 п. 0001550995 00000 п. 0001551044 00000 п. 0001551093 00000 п. 0001551222 00000 п. 0001551271 00000 п. 0001551396 00000 п. 0001551445 00000 п. 0001551582 00000 п. 0001551631 00000 п. 0001551680 00000 п. 0001551729 00000 п. 0001551892 00000 п. 0001551941 00000 п. 0001552112 00000 п. 0001552161 00000 п. 0001552210 00000 п. 0001552259 00000 п. 0000008455 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 7640 0 obj> поток xY} TS! H0 | 7g ֱ cEu> # QLE = δ8L-m = gt ڞ} ޛ = g {8 =

Самодельный гидравлический поршневой насос для воды животноводства

Одним из наиболее сложных аспектов развития пастбищ и пастбищ является обеспечение доступа к надежному водоснабжению для скота.В некоторых случаях существующие ручьи, ручьи или пруды обеспечивают домашний скот питьевой водой. Когда поверхностный источник воды недоступен, можно пробурить скважины и установить насосы для обеспечения водой животных. В некоторых случаях поверхностная вода может быть доступна, но недоступна для домашнего скота из-за проблем с качеством воды, крутых спусков или проблем с ограждением.

Обеспечение источника электроэнергии в таком месте для насоса может быть дорогостоящим. Использование насоса, приводимого в действие двигателем внутреннего сгорания, может потребовать осмотра и внимания несколько раз в день, а также регулярной подачи топлива.Носовые насосы и стропные насосы могут быть эффективно использованы в некоторых из этих ситуаций, но эти насосы не будут работать, если разница высот между источником воды и пастбищем превышает двадцать футов. Насосы на солнечной энергии — отличный вариант, но они могут быть дорогими в зависимости от расхода и давления, необходимых в системе.

Рисунок 1. Самодельный гидроцилиндр 3/4 дюйма с фитингами из ПВХ. Во время работы вода течет справа налево. Изображение предоставлено: W.Брайан Смит, Университет Клемсона.

Одним из возможных решений для обеспечения домашнего скота питьевой водой в удаленных местах является гидроцилиндровый насос. Сообщается, что первая разработка гидроцилиндра была завершена Джоном Уайтхерстом в 1772 году, и первая автоматическая версия гидроцилиндра была разработана Джозефом Монгольфье в 1796 году. ¹ Различные компании в Англии и Соединенных Штатах производит чугунные версии гидроцилиндров с начала 1800-х годов.Гидравлические поршневые насосы могут поднимать воду на значительную высоту и не требуют внешнего источника энергии.

Продаваемые на рынке гидроцилиндры служат десятилетиями, но они довольно дороги. Простой самодельный гидроцилиндр из ПВХ (поливинилхлорида) (рис. 1) может быть построен за 150–200 долларов в зависимости от материальных затрат в вашем районе и размера построенного насоса. Эти самодельные насосы прослужат несколько лет, если не дольше, и могут позволить фермеру увидеть, как такой насос будет работать, прежде чем вкладывать средства в более дорогую коммерческую установку.

Работа гидравлического поршневого насоса

Гидравлические поршневые насосы работают за счет давления, создаваемого ударной волной «гидроудара». Любой движущийся объект обладает силой инерции. Энергия требуется, чтобы привести объект в движение, и энергия также потребуется, чтобы остановить движение, причем больше энергии требуется, если движение начинается или останавливается быстро. У потока воды в трубе также есть инерция (или импульс), которая сопротивляется резким изменениям скорости. Медленное закрытие клапана позволяет этой инерции со временем рассеиваться, вызывая очень небольшое повышение давления в трубе.Очень быстрое закрытие клапана вызовет скачок давления или ударную волну, когда поток воды остановится, который движется обратно по трубе — очень похоже на остановку поезда, когда отдельные вагоны поезда ударяют по муфте перед ними в быстрой последовательности, когда тормоза применяемый. Чем быстрее закрывается клапан, тем сильнее создается ударная волна. Более быстрый поток воды также вызовет более сильную ударную волну, когда клапан закрыт, поскольку задействована большая инерция или импульс. Более длинная труба по той же причине вызовет более сильную ударную волну.

Гидравлический плунжер использует поток воды без давления в трубе, проходящей от источника воды к насосу (называемой «приводной» трубой). Этот поток создается путем размещения гидроцилиндра на некотором расстоянии ниже источника воды и прокладки приводной трубы от источника воды к насосу. Гидравлический цилиндр оснащен двумя обратными клапанами, которые являются единственными движущимися частями в насосе.

На рисунках 2-6 ​​представлены пошаговые иллюстрации, поясняющие принцип работы гидроцилиндра гидроцилиндра.

Рисунок 2. Шаг 1: Вода (синие стрелки) начинает течь через приводную трубу и выходит из «сливного» клапана (№ 4 на схеме), который изначально открыт. Вода течет все быстрее и быстрее по трубе и выходит из сливного клапана. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Рисунок 3. Шаг 2: В какой-то момент вода движется через сливной клапан (№4) так быстро, что толкает заслонку клапана вверх и захлопывает ее. Вода в трубе двигалась быстро и имела значительный импульс, но весь вес и импульс воды останавливались закрытием клапана.Это создает скачок высокого давления (красные стрелки) на закрытом сливном клапане. Пик высокого давления выталкивает немного воды (синие стрелки) через обратный клапан (№ 5 на схеме) в напорную камеру. Это немного увеличивает давление в этой камере. «Скачок» давления в трубе также начинает двигаться от сливного клапана вверх по приводной трубе (красные стрелки) со скоростью звука и сбрасывается на входе в приводную трубу. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Рисунок 4. Шаг 3: После того, как волна высокого давления достигает входа в приводную трубу, «нормальная» волна давления (зеленые стрелки) возвращается по трубе к сливному клапану. Обратный клапан (# 5) может все еще немного приоткрыт в зависимости от противодавления, позволяя воде попадать в напорную камеру. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Рисунок 5. Шаг 4: как только волна нормального давления достигает сливного клапана, волна низкого давления (коричневые стрелки) проходит вверх по приводной трубе, что снижает давление на клапанах и позволяет сливному клапану открыться. и обратный клапан (# 5), чтобы закрыть.Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Рисунок 6. Шаг 5: Когда волна низкого давления достигает впускного отверстия приводной трубы, волна нормального давления проходит по приводной трубе к клапанам. Нормальный поток воды из-за того, что источник воды возвышается над гидроцилиндром, следует за этой волной давления, и начинается следующий цикл. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона. Цикл гидроцилиндра гидроцилиндра, описанный на рисунках 2-6, может повторяться от сорока до девяноста раз в минуту в зависимости от перепада высоты до гидроцилиндра, длины приводной трубы от источника воды до гидроцилиндра и используемого материала приводной трубы.Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Типовые установки гидравлического поршневого насоса

Рис. 7. Типичная установка гидроцилиндра гидроцилиндра с отмеченным (a) приводной трубой, (b) нагнетательной трубой и (c) размещением гидроцилиндрового насоса. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

В своей простейшей форме установка гидроцилиндрового насоса включает в себя приводную трубу для подачи воды от источника воды к насосу, гидроцилиндровый насос и нагнетательную трубу для забора воды от насоса к желобу или месту, где вода течет. необходимо (рисунок 7).

Размер приводной трубы определяет фактический размер насоса, а также определяет максимальную скорость потока, которую можно ожидать от насоса. Поскольку эффективность насоса зависит от захвата как можно большей части ударной волны гидравлического удара, лучшим материалом для приводной трубы для установки гидроцилиндра является стальная оцинкованная труба. Большинство животноводов вместо них используют трубы из ПВХ из-за более низкой стоимости и сложности установки и сборки стальных оцинкованных труб. Гидравлические плунжерные насосы, использующие приводную трубу из ПВХ, будут работать хорошо, но эластичность трубы позволит частично рассеять ударную волну гидравлического удара при расширении стенки трубы.Если для установки приводной трубы используется труба из ПВХ, выбирайте трубы из ПВХ с более толстой стенкой. Труба из ПВХ сортамента 80 будет лучшим выбором, а труба из ПВХ сортамента 40 — второстепенным.

Лучшая установка приводной трубы — это разместить трубу на постоянном уклоне от источника воды до гидроцилиндра, без изгибов или изгибов, и закрепить ее болтами и / или гальванизированными анкерами к крупным камням или бетонным площадкам для предотвращения движение. Это позволило бы наиболее эффективно развить ударную волну.Компания Gravi-Chek предлагает оптимальный уклон ведущей трубы — это один фут падения на каждые пять футов длины, что соответствует уклону 20%. ² Однако это не всегда практично в системах водоснабжения домашнего скота. Плунжерный насос будет работать с трубопроводом, который не установлен на постоянном уклоне, если все уклоны трубопроводов либо ровные, либо направлены вниз по направлению к насосу (рис. 8). В приводной трубе не должно быть «неровностей» или точек установки вверх и вниз, так как это позволит воздуху захватывать трубу, что позволит рассеять ударную волну.

Рис. 8. Приводная труба из ПВХ, помещенная в русло ручья. Оцинкованная сталь не использовалась из-за топографии и геометрии станины. Гидравлический поршневой насос работал хорошо, но каждый изгиб позволял рассеять крошечную часть ударной волны. Прямая оцинкованная стальная труба захватила бы большую ударную волну и обеспечила бы большее давление. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Если необходимо сделать выбор между установкой приводной трубы с постоянным уклоном и использованием более жесткой приводной трубы (например, из оцинкованной стали), выберите более жесткую приводную трубу.Это будет иметь большее влияние на производительность насоса, чем наклон приводной трубы.

Входной патрубок приводной трубы должен быть установлен на глубине не менее шести дюймов ниже поверхности воды. Если впускное отверстие установлено чуть ниже поверхности воды, поток воды в трубу в начале каждого цикла может создать водоворот или водоворот, который может втягивать воздух в трубу. Это вихревое действие обычно требует больше времени для развития, чем ожидаемое время цикла от полсекунды до одной секунды, но оно может развиваться.Также неплохо разместить какой-либо экран в виде большого шара или шара (двенадцать дюймов или более в диаметре) над входом в приводную трубу, чтобы исключить попадание мусора, мелких земноводных и мелких рыб. Большой размер экрана предотвратит ограничение потока воды в трубу, а также может помочь предотвратить развитие водоворотов.

Существует диапазон допустимых длин приводных труб для каждого размера трубы. Если приводная труба слишком короткая или слишком длинная, волна давления, которая позволяет насосу работать, не будет развиваться должным образом.

Публикация «Гидравлические тараны для поения скота вне реки» дает следующие уравнения, разработанные Н. Г. Калвертом для минимальной и максимальной длины приводной трубы. ³

Минимальная длина приводной трубы:

L = 150 x диаметр приводной трубы

Максимальная длина приводной трубы:

L = 1000 x диаметр приводной трубы

Например, если использовалась 1-дюймовая приводная труба, минимальная рекомендуемая длина была бы (150 x 1 дюйм =) 150 дюймов или 12.5 футов; максимальная рекомендуемая длина будет (1000 x 1 дюйм =) 1000 дюймов или 83,3 фута. В таблице 1 приведены образцы минимальной и максимальной длины приводной трубы для различных размеров приводной трубы.

Таблица 1. Минимальная и максимальная рекомендуемая длина приводной трубы в зависимости от диаметра приводной трубы (округлено до целых футов).

Литература компании Rife Ram предлагает другой метод выбора длины приводной трубы. ⁴ Метод Райфа не учитывает размер трубы, а основан исключительно на вертикальном перепаде высоты или падении от источника воды до гидроцилиндра. Значения представлены в таблице 2.

Таблица 2. Рекомендуемая длина приводной трубы с учетом перепада высот.

Рисунок 9. Установка гидроцилиндрового насоса с напорной трубой (а) и подающей трубой (б) для обеспечения протяженности трубопровода от источника воды до места расположения гидроцилиндра. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Рекомендации Райфа в таблице 2 поддерживают заданный уклон трубы для каждого диапазона перепадов высот. Любой метод (таблица 1 или таблица 2) может использоваться для определения длины магистрали; удовлетворение обоих методов может обеспечить наилучшую производительность поршневого насоса.

Существуют решения по установке, если максимально допустимая длина приводной трубы недостаточно велика для достижения источника воды от места размещения гидроцилиндра гидроцилиндра.Один из вариантов — установить «стояк» на максимальном расстоянии приводной трубы от гидроцилиндра (рис. 9). Эта напорная труба должна быть на три размера больше, чем приводная труба, и должна быть открытой вверху, чтобы в этой точке могла рассеяться ударная волна гидроудара. Напорную трубу следует устанавливать вертикально, так чтобы верх напорной трубы находился примерно на фут выше уровня источника воды. Подающий трубопровод, который должен быть как минимум на один размер больше, чем приводная труба, затем проходит от этой точки к источнику воды.

Определение высоты падения или падения

Рис. 10. Использование плотницкого уровня и мерной палки для определения перепада высоты от источника воды до предполагаемого места расположения гидроцилиндра гидроцилиндра. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Гидравлические поршневые насосы работают в зависимости от высоты падения или падения от источника воды до места, где находится подъемный насос. Количество падения будет определять производительность гидроцилиндра. Степень падения или падения, доступного в данном месте, можно измерить с помощью мерной палки и плотнического уровня.Начните с того места, где будет размещен гидроцилиндр. Держите мерную линейку вертикально, упираясь одним концом в землю. Поместите плотницкий уровень на мерную линейку, держа ее ровно, так чтобы верхняя часть совпадала с верхней частью измерительной линейки. Посмотрите вдоль верхней части уровня плотника на склон, ведущий к водопроводу, и, глядя вдоль верхней части уровня, выберите место на склоне (рис. 10). Эта точка — это высота измерительной линейки над начальной точкой. Переместитесь в это место и повторите процесс наблюдения, продолжая подниматься по склону после каждого наблюдения, пока не будет достигнута подача воды.Подсчитайте, сколько раз измерительная линейка была помещена на землю, умножьте это число на длину измерительной линейки, добавьте любое частичное измерение стержня для последнего визирования (см. Рисунок 10), и результатом будет падение высоты или падение с высоты. источник воды к месту расположения гидроцилиндра.

Производительность гидравлического поршневого насоса

Гидравлические поршневые насосы очень неэффективны, обычно перекачивая только один галлон воды на каждые восемь галлонов воды, проходящих через гидроцилиндр. Однако они будут качать воду на десять футов (или более в некоторых случаях) вертикальной отметки на каждый фут перепада высоты от источника воды до гидроцилиндра.Например, если имеется перепад высот на семь футов от источника воды до гидроцилиндра, пользователь может ожидать, что гидроцилиндр будет перекачивать воду на высоту до семидесяти футов или более по вертикали над гидроцилиндром. Чем выше высота подачи, тем меньше подача воды в насосе — чем выше разница высот между гидроцилиндром и выпускным патрубком, тем меньше будет подаваемый поток воды.

Rife приводится следующее уравнение для расчета расхода гидроцилиндра гидроцилиндра. ⁴

D = 0,6 x Q x F / E

В этом уравнении Q — доступный расход привода в галлонах в минуту, F — падение в футах от источника воды до гидроцилиндра, E — высота от гидроцилиндра до выпускного отверстия для воды, а D — скорость потока воды. подача воды в галлонах в минуту. 0,6 — это коэффициент полезного действия, который может несколько отличаться между различными поршневыми насосами. Например, если скорость потока двенадцать галлонов в минуту доступна для работы гидроцилиндрового насоса (Q), насос помещается на шесть футов ниже источника воды (F), и вода будет закачиваться на высоту двадцати футов до точка выхода (E), количество воды, которое может быть перекачано с помощью поршневого насоса подходящего размера, составляет:

0.6 x 12 галлонов в минуту x 6 футов / 20 футов = 2,16 галлона в минуту

Тот же насос с тем же потоком привода будет обеспечивать меньший поток, если воду необходимо перекачивать на большую высоту. Например, используя данные из предыдущего примера, но увеличивая высоту подъема до сорока футов (E):

0,6 x 12 галлонов в минуту x 6 футов / 40 футов = 1,08 галлона в минуту

Скорость подачи насоса Q всегда будет определяться размером приводной трубы, длиной приводной трубы и высотой источника воды над гидроцилиндром.

Таблица 3 использует уравнение Райфа для перечисления некоторых диапазонов расхода для различных размеров гидроцилиндров гидроцилиндров на основе потерь на трение, обнаруженных в трубах из ПВХ Schedule 40.Диапазоны расхода насоса в таблице основаны на падении (F) на пять футов высоты и подъеме на высоте (E) на двадцать пять футов. Изменение значений E или F изменит ожидаемую производительность гидроцилиндра.

Таблица 3. Типичный расход самодельного гидроцилиндра.

Примечание : Значения основаны на двадцати пяти футах подъема и пяти футах высоты падения.

Некоторые из значений производительности, перечисленных в таблице 3, довольно малы, но даже поршневой насос 3/4 дюйма со временем подаст значительное количество воды. Гидравлические поршневые насосы работают двадцать четыре часа в сутки, семь дней в неделю, поэтому даже при минимальной подаче насоса 3/4-дюймовый поршневой насос будет обеспечивать (0,10 галлона в минуту x 60 минут x 24 часа =) 144 галлона воды в день. , что обеспечило бы ежедневную потребность в воде от четырех до пяти голов крупного рогатого скота по 1200 фунтов стерлингов.

Если требуется больший поток, можно использовать гидроцилиндр большего размера, или другой гидроцилиндр может быть установлен с отдельной приводной трубой, а затем подсоединен к той же нагнетательной трубе, ведущей к желобу для воды, при условии, что в нем имеется достаточный поток воды. источник воды для удовлетворения этого спроса.

Рисунок 11. Принципиальная схема самодельного гидроцилиндра. Конструкция 1. Таблица 4 содержит описания элементов. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Самодельный гидроцилиндр — конструкция 1

Существует ряд конструкций самодельного гидроцилиндра. У Уорикского университета есть несколько превосходных конструкций, разработанных для использования в развивающихся странах, где стандартные детали водопровода могут быть недоступны. ⁵

В этой публикации будут рассмотрены два похожих дизайна.Первый дизайн был разработан Марком Риссом из Университета Джорджии и представлен Фрэнком Хеннингом в публикациях Службы распространения знаний Университета Джорджии № ENG98-002 ³ и № ENG98-003. ⁶ На рисунке 11 представлена ​​схема конструкции, а в таблице 4 представлен перечень деталей для гидроцилиндра диаметром 1 1/4 дюйма.

Таблица 4. Описание материалов гидроцилиндров, представленных на рисунке 11.

Это очень простая конструкция, требующая только сборки основной сантехнической арматуры.Воздушная камера (№ 14–16) действует как напорный резервуар для скважины, используя сжимаемый воздух, захваченный в резервуаре, для амортизации ударных волн и обеспечения постоянного выходного давления. Однако воздух, первоначально захваченный в этой воздушной камере, со временем будет поглощаться водой, протекающей через насос. Когда это происходит, во время каждого цикла будет гораздо более выражен удар по насосу и трубопроводу (это состояние описывается как насос с заболачиванием), что приведет к усталости материала и отказу. Чтобы сохранить воздух в камере с течением времени, внутреннюю трубку велосипеда или скутера можно наполнить воздухом до тех пор, пока она не станет «пружинистой» или «губчатой», а затем сложить и вставить в камеру давления до того, как крышка (# 16) будет закрыта. приклеен к трубе.Это сохранит воздух в камере и предотвратит отказ насоса.

Фитинги 1–4 на схеме должны быть того же размера, что и приводная труба, чтобы насос работал правильно. Подпружиненный обратный клапан (№ 5) и патрубок (№ 12) также должны быть того же размера, что и приводная труба, но насос должен работать, если они уменьшены до того же размера, что и напорная труба.

Рисунок 12. Латунный обратный клапан. Обратите внимание на свободно вращающуюся заслонку в выпускном отверстии. Поворотный обратный клапан следует размещать вертикально для обеспечения наилучшей производительности насоса.Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Сливной клапан (# 4) представляет собой поворотный обратный клапан из латуни. Этот клапан должен быть из латуни или другого типа металла, чтобы придать заслонке достаточный вес и предотвратить преждевременное закрытие. Заслонки аналогичных клапанов из ПВХ весят очень мало и закрываются в условиях меньшего потока, предотвращая развитие ударной волны с более высоким давлением. Этот клапан не может быть подпружиненным обратным клапаном, но должен иметь свободно вращающуюся заслонку, как показано на рисунке 12.

Второй обратный клапан на рис. 11 (№ 5) должен быть стандартным подпружиненным тарельчатым обратным клапаном.Этот клапан может быть изготовлен из ПВХ или латуни.

Клапан № 1 на рис. 11 используется для остановки или подачи потока к насосу и может использоваться для отключения потока воды, если насос необходимо снять или отремонтировать. Клапан № 7 отключается при запуске насоса, затем постепенно открывается, чтобы вода могла течь после того, как насос заработал. Насос будет работать в течение тридцати секунд или более при полностью закрытом клапане, и если клапан оставить в закрытом положении, насос достигнет некоторого максимального давления и прекратит работу.Для работы гидроцилиндрового насоса требуется приблизительно 10 фунтов на квадратный дюйм противодавления, поэтому, если выходное отверстие нагнетательного трубопровода находится не менее чем на двадцати трех футах выше гидроцилиндрового насоса, можно использовать клапан № 7 для дросселирования потока и поддержания необходимого противодавления.

Манометр (№ 11) используется для определения того, когда клапан № 7 может быть открыт во время запуска насоса, и может использоваться для определения того, насколько клапан № 7 должен быть закрыт во время нормальной работы, если требуется дросселирование. Кран трубы (№ 10) не является обязательным, но его можно закрыть, чтобы защитить манометр от выхода из строя с течением времени из-за повторяющихся импульсов.

Размер воздушной камеры определяется ожидаемой скоростью потока гидроцилиндра. Документация Университета или Уорика предполагает, что оптимальный объем напорной камеры в 20–50 раз превышает ожидаемый объем подачи воды за цикл насоса. ⁵ На основании этой информации в таблице 5 приведены некоторые минимальные длины трубопроводов, необходимые для напорной камеры. Таблица основана на гидроцилиндре, который будет работать шестьдесят импульсов или циклов в минуту.

Таблица 5. Минимальные предлагаемые размеры воздушной камеры для самодельных гидроцилиндров.

Примечание : Значения в таблице основаны на поршневом насосе, работающем со скоростью шестьдесят циклов в минуту.

Самодельный гидроцилиндр — конструкция 2

Второй дизайн, представленный на рисунке 13, часто встречается в Интернете в видеороликах YouTube. ⁷ Это очень похоже на первую конструкцию, но эта конструкция включает самодельный клапан-сифтер, который позволяет добавлять небольшое количество воздуха в воздушную камеру с каждым циклом откачки, что устраняет необходимость во внутреннем трубка в воздушной камере.

Рисунок 13. Принципиальная схема самодельного гидроцилиндра конструкции 2 с воздухоотводчиком.Таблицы 4 и 6 содержат описания позиций. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Описания элементов в таблице 4 также применимы к этой конструкции. Три дополнительных элемента, необходимых для этой конструкции, перечислены в таблице 6.

Таблица 6. Описание дополнительных материалов для гидроцилиндра конструкции 2, представленных на рисунке 13.

Разница в двух конструкциях заключается в вертикальном размещении подпружиненного обратного клапана (# 5) чуть ниже воздушной камеры и добавлении небольшого отверстия в вертикально ориентированной муфте (# 20) только ниже обратного клапана (в некоторых конструкциях предлагается просверлить отверстие в нижней части обратного клапана, а не под заслонкой).Шпилька (# 21) помещается в отверстие, чтобы уменьшить потерю воды (и потерю давления) до некоторой степени при возникновении цикла давления, но все же позволяет воздуху втягиваться в трубу, чтобы его вытолкнули в воздушную камеру в следующий раз. цикл. Размер фитинга и информация о материалах такие же, как для конструкции 1, за исключением следующего: трубная муфта (или ниппель) №20, используемая для отверстия для детектора, должна быть из оцинкованной стали, чтобы предотвратить износ шплинта с течением времени, а оцинкованная сталь лучше. Выбор материала для колена №19 по прочности конструкции.

Размер отверстия для снифтера имеет решающее значение для работы насоса. Уорикский университет подробно обсуждает это свойство в документации по гидроцилиндрам. ⁵ Их информация предлагает просверлить отверстие 1/16 дюйма и при необходимости немного увеличить его размер. Отверстие для снифтера размером 1/8 дюйма или меньше со вставленным шплинтом подходящего размера может быть хорошим вариантом вместо этого в качестве отправной точки. Если гидроцилиндр забивается водой, может потребоваться отверстие для рыхлителя немного большего размера.

Преимущество этой конструкции заключается в том, что при правильном размере отверстия для снифтера насос никогда не должен заболачиваться из-за протекающей внутренней трубки в воздушной камере. Недостатками являются метод проб и ошибок для получения правильного размера отверстия, необходимость в дополнительной опоре для увеличенной вертикальной высоты насоса и возможность того, что отверстие для рыхлителя, будучи очень маленьким, может замерзнуть и закрываться в холодную погоду.

Работа насоса

Рисунок 14. Гидравлический гидроцилиндр 3/4 дюйма (конструкция 1) в работе. Снимок был сделан как раз при закрытии сливного клапана. Бетонный блок на месте для поддержки воздушной камеры. Изображение предоставлено: В. Брайан Смит, Университет Клемсона.

Обе конструкции насоса запускаются с использованием одинаковых шагов. Присоедините собранный гидроцилиндр к приводной трубе, закройте клапан № 7, затем откройте клапан № 1, чтобы вода стекала. Сливной клапан (# 4) почти сразу же принудительно закроется. Заслонку сливного клапана необходимо несколько раз вручную нажать вниз, чтобы вначале запустить автоматический режим работы насоса.Этот процесс удаляет воздух из системы и создает давление в воздушной камере, необходимое для работы насоса. Ожидается, что нажатие на заслонку от двадцати до тридцати раз приведет к запуску гидроцилиндра. Если насос не начинает работать после нажатия на заслонку более семидесяти раз, проблема в системе. Заслонку на меньшем насосе (1/2 дюйма, 3/4 дюйма и т. Д.) Можно довольно легко надавить большим пальцем, но для больших насосов может потребоваться использование металлического стержня какого-либо типа, чтобы толкнуть заслонку. вниз, особенно если существует значительный перепад высоты между источником воды и гидроцилиндром.

После того, как насос заработал (рис. 14), постепенно открывайте клапан № 7, чтобы вода стекала вверх в желоб для воды. Для работы насос должен иметь противодавление 10 фунтов на квадратный дюйм или более, поэтому постепенно открывайте клапан № 7, следя за показаниями манометра, чтобы поддерживать противодавление 10 фунтов на квадратный дюйм. Давление будет расти по мере того, как вода заполняет нагнетательную трубу по мере ее подъема в гору.

Насос будет работать непрерывно после запуска до тех пор, пока вода свободно течет к насосу и вытекает из напорного трубопровода.Если поток воды останавливается в водосборном лотке, гидроцилиндр нагнетает давление до некоторого максимального давления и останавливается, после чего его необходимо перезапустить вручную. Насос не перезапускается сам. Это означает, что если вода подается в одну поилку, поплавковый клапан использовать нельзя. Необходимо предусмотреть возможность слива воды из желоба после его заполнения, поскольку вода должна течь непрерывно, чтобы насос продолжал работать. Для отвода лишней воды от желоба можно использовать простую траншею с гравием или другой метод.

Поскольку вода непрерывно вытекает из сливного клапана насоса, необходимо также уделить внимание дренажу воды на месте установки насоса. Если насос расположен рядом с ручьем за бассейном или другим источником воды, это не будет проблемой. Однако, если он размещен на сухой земле вдали от источника воды, следует рассмотреть возможность дренажа.

Материалы и размеры напорных труб

Нет никаких ограничений на размер или тип используемой нагнетательной трубы, помимо обычной практики проектирования трубопроводов.Оцинкованная стальная труба, поливинилхлоридная труба, резиновый шланг или простой садовый шланг могут использоваться для подачи воды в поилку, при условии, что ее размер соответствует ожидаемой скорости потока. В некоторых инструкциях по установке гидроцилиндров указывается, что напорная труба должна быть в два раза меньше приводной трубы, но это не влияет на производительность насоса. Размер напорной трубы должен соответствовать расходу и потерям на трение.

В Таблице 7 приведены некоторые максимальные рекомендуемые значения расхода для труб различных размеров.Эти скорости потока основаны на максимальной скорости потока пять футов в секунду в нагнетательной трубе, что поможет предотвратить развитие гидроудара в нагнетательной трубе. Меньшие потоки, чем те, которые указаны в списке, позволят воде транспортироваться на большие расстояния или на более высокие отметки в разумных пределах, поскольку меньшее давление будет потеряно на трение трубы. Для определения фактических потерь на трение для данной установки можно использовать графики потерь на трение в трубах для соответствующего материала труб. ⁸ Трубопроводы большего размера снизят потери на трение, но также увеличат затраты.Трубопроводы меньшего размера будут стоить меньше, но могут снизить производительность поршневого насоса. Если потери на трение не рассчитываются, используйте половину допустимого расхода (или меньше), указанного в таблице 7, чтобы выбрать размер напорной трубы.

Таблица 7. Рекомендуемые максимальные скорости потока для различных размеров трубопроводов из ПВХ Schedule 40, исходя из скорости потока 5 футов в секунду.

Источники воды, подходящие для гидроцилиндрового насоса

Вода будет непрерывно проходить через гидроцилиндр, поскольку насос работает постоянно.Если источником воды для насоса является неглубокий бассейн в текущем ручье или ручье, это не будет проблемой, поскольку вода течет в этих водоемах непрерывно. Однако может возникнуть проблема, если небольшой пруд используется в качестве источника воды для гидроцилиндра.

Например, предположим, что фермер решает использовать небольшой пруд площадью 1/2 акра для установки гидроцилиндра. История пруда показывает, что он, кажется, остается довольно полным, за исключением периодов сильной засухи. Фермеру нужна скорость потока 1 галлон / мин (галлон в минуту) в поилку для скота, и поэтому он помещает за прудом гидравлический поршневой насос диаметром 1 1/2 дюйма.Плунжерному насосу требуется поток приблизительно 9 галлонов в минуту для создания желаемого потока 1 галлон в минуту в желоб для воды.

Гидравлический насос работает двадцать четыре часа в сутки, семь дней в неделю, забирая из пруда 9 галлонов в минуту. Такой расход удалит (9 галлонов в минуту x 60 минут x 24 часа =) 12 960 галлонов воды в день из пруда. Это эквивалент примерно одного дюйма воды, удаляемой из пруда каждый день. Если ручей или родник, питавший пруд, был достаточным для того, чтобы поддерживать пруд наполненным до того, как был установлен гидроцилиндр, уровень воды в пруду начнет падать на один дюйм каждый день.Через месяц уровень пруда может упасть на тридцать дюймов.

В следующем разделе описаны методы, которые позволяют использовать гидроцилиндровый насос с использованием пруда в качестве источника воды без нарушения плотины. Однако фермер должен сначала определить, будут ли источники или ручьи, питающие пруд, достаточными для поддержания уровня воды в пруду, прежде чем устанавливать гидроцилиндр. Это может помешать сливу хорошего пруда до непригодного для использования уровня.

Откачка из пруда

Если гидроцилиндр установлен за плотиной пруда, фермер должен также учитывать требования к дренажу для удаления вытесненной вытяжной воды из-за пруда.Это предотвратит развитие влажных участков или возможную эрозию почвы с течением времени.

Некоторые типы сифонов могут использоваться для забора воды из пруда и подачи ее через плотину к гидроцилиндровому насосу. Однако этот сифон не может быть напрямую подсоединен к приводной трубе без обеспечения давления и сброса сифона. Сифон будет мешать развитию волны давления в приводной трубе. Если используется сифон, вода может подаваться по сифонной трубе в желоб или бочку, открытую в атмосферу за плотиной пруда, при этом труба привода гидроцилиндра подсоединяется непосредственно к желобу или бочке.Это предотвратит влияние сифона на развитие волны давления.

Техническое обслуживание насоса

В самодельном гидроцилиндре только две движущиеся части — сливной клапан и подпружиненный обратный клапан (№ 4 и № 5 на рисунках 11 и 13). Со временем один или оба этих клапана могут выйти из строя просто из-за износа. Износ будет более значительным у гидроцилиндров, использующих песчаную или илистую воду, и на гидроцилиндрах с более коротким временем цикла. Отчеты фермеров показывают, что самодельные обратные клапаны с гидроцилиндром служат от трех месяцев до двух лет в зависимости от этих двух факторов.Два штуцера на рисунках 11 и 13 (№ 1 и № 8) предназначены для снятия насоса для обслуживания в случае необходимости.

Если в источнике воды есть детрит, а входная сетка не используется, может возникнуть проблема с застреванием небольшой палки или веточки между заслонкой сливного клапана и уплотнением клапана, что препятствует надлежащему закрытию клапана. В некоторых случаях это может привести к пропуску цикла, и затем палку можно смыть, но в других случаях палочка может застрять. Если гидравлический насос является единственным источником воды для вашего скота, его следует проверять ежедневно — в большинстве случаев фермер может просто подъехать к участку, опустить окно (или выключить трактор) и прислушаться к регулярному звуку « щелкните », чтобы подтвердить, что насос работает.Лучшая проверка — это всегда посещение работающего насоса, но второй вариант — просто посетить желоб для воды, чтобы убедиться, что вода течет.

Если в зимние месяцы используется гидроцилиндр, следует позаботиться о том, чтобы изолировать как можно большую часть насоса и надземных трубопроводов. Постоянный поток воды через насос должен помочь предотвратить замерзание, но при более низких температурах вокруг выпускного отверстия сливного клапана может скапливаться лед, что может привести к остановке насоса. Если используется конструкция 2, в холодную погоду необходимо обязательно осмотреть отверстие для снифтера, чтобы убедиться, что оно не замерзло.

Если гидроцилиндр установлен в русле небольшого ручья или рядом с ним, следует позаботиться о том, чтобы насос был достаточно закреплен на бетонной подушке или других тяжелых неподвижных предметах, чтобы предотвратить потерю во время сильного шторма. Также следует учитывать какой-либо тип щита или укрытия от ветвей или другого детрита, стекающего вниз по течению во время такого события. Лучше всего разместить гидроцилиндр на сухой земле рядом с ручьем, но вне зоны потенциального затопления при средних штормовых явлениях, с обеспечением дренажа для отходов или возврата воды в ручей.

«Настройка» насоса

Существует два метода, которые можно использовать для «настройки» или регулировки гидроцилиндра гидроцилиндра для увеличения или уменьшения давления и расхода насоса. Первый метод настройки — просто изменить положение сливного клапана (№ 4 на рисунках 11 и 13). Этот клапан обычно следует размещать вертикально для обеспечения наилучшей производительности насоса. Если производитель желает снизить давление, тройник, к которому прикреплен клапан (№ 2 на рис. 11 и 13), можно слегка повернуть в одну сторону, что позволит заслонке сливного клапана слегка опускаться в корпус клапана.Корпус клапана должен быть ориентирован, как показано на рисунке 12, чтобы заслонка могла опускаться в путь потока воды. Слегка повернув клапан, заслонка закроется с меньшей скоростью воды, что создаст меньшую ударную волну гидроудара и приведет к снижению давления в насосе. Слишком большой поворот клапана, как показано на рисунке 12, приведет к остановке работы насоса, поскольку скорость воды в приводной трубе при закрытии клапана будет слишком низкой, чтобы создать полезную ударную волну гидравлического удара.

Второй метод настройки может использоваться для увеличения давления, создаваемого гидроцилиндром, и при этом увеличения скорости потока. Заслонка сливного клапана (показанная на рис. 12) закроется, когда в трубе будет достигнута определенная скорость воды. Вес заслонки клапана определяет скорость воды, необходимую для закрытия заслонки. Если к заслонке добавлен вес, потребуется более высокая скорость воды, чтобы закрыть заслонку. Публикация Уорикского университета «Как работают поршневые насосы» содержит подробное описание веса заслонки и скорости воды в закрытом состоянии. ⁹

Общие методы увеличения веса заслонки включают использование винтов или эпоксидной смолы для прикрепления шайб или других небольших грузов к заслонке. Следует проявлять осторожность при прикреплении грузов, чтобы они оставались прочно прикрепленными и не мешали нормальному закрытию клапана. Гровер также должен учитывать, какое давление можно получить, настроив насос таким образом. Можно увеличить скорость воды в трубе до такой степени, что усиление ударной волны гидроудара может вызвать фактическое повреждение трубопровода или насоса.

Общие проблемы

Плунжер не запускается: (a) В большинстве случаев это происходит из-за того, что не был установлен обратный клапан подходящего размера для сливного клапана. Этот клапан и тройник должны быть того же размера, что и приводная труба. Использование обратного клапана из ПВХ или подпружиненного металлического обратного клапана вместо свободно вращающегося обратного клапана также может вызвать эту проблему; (b) Другой проблемой может быть отсутствие перепада высот между гидроцилиндром и источником воды. В то время как некоторые коммерчески производимые поршневые насосы будут работать с перепадом высоты всего в двадцать дюймов, эти самодельные агрегаты менее эффективны и требуют приблизительно пяти футов перепада высоты для надежной работы; (c) воздух не был удален из системы.Нажатие на заслонку сливного клапана от двадцати до пятидесяти раз является нормальным для запуска гидроцилиндра; (d) для приводной трубы использовался гибкий шланг. Приводная труба должна быть изготовлена ​​из жесткого материала.

Гидравлические насосы для нескольких циклов и остановок: (a) Обычно это происходит из-за слишком длинной или слишком короткой приводной трубы для размера насоса гидроцилиндра. Слишком длинная или слишком короткая приводная труба может мешать или препятствовать развитию импульса ударной волны в трубе; (b) клапан № 7 на выпускной стороне насоса не закрывается при запуске насоса.Этот клапан должен быть закрыт во время запуска, чтобы насос развил некоторое противодавление и начал работу.

Мы проверили его с садовым шлангом, но он не запускается. Если ввести садовый шланг внутрь приводной трубы для подачи воды для проверки гидроцилиндра, вода в этой трубе будет частично повышена под давлением, что будет препятствовать гидроудару и удерживать сливной клапан закрытым. Лучший способ проверить гидроцилиндр — это прикрутить приводную трубу к дну открытого ведра и держать ведро наполненным водой из садового шланга.Ковш должен быть как минимум на пять футов выше гидроцилиндра.

Ползун начинает очень сильно пульсировать, а затем останавливается. Обычно это происходит из-за того, что внутренняя труба не помещается в воздушную камеру во время строительства, но в некоторых случаях в воздушной камере может образоваться трещина или острый край может иметь отверстие во внутренней трубе. Герметичные уплотнения в соединениях клееных труб из ПВХ размером два дюйма и более требуют использования как грунтовки ПВХ, так и цемента ПВХ во время сборки.Для труб из ПВХ меньшего диаметра рекомендуется использовать как грунтовку, так и цемент.

Коэффициенты пересчета и определения

1 дюйм (1 дюйм) = 2,54 сантиметра

1 фунт на квадратный дюйм (1 фунт / кв. Дюйм) = 6,895 кПа

1 фунт на квадратный дюйм (1 фунт / кв. Дюйм) = 0,06895 бар

1 галлон в минуту (1 галлон в минуту) = 3,78 литра в минуту

1 фут подъемного напора = 0,433 фунта на квадратный дюйм (для воды)

1 акр = 0,4047 га

Для сравнения с местными трубопроводами: 1-дюймовая ПВХ-труба Schedule 80 имеет минимальную толщину стенки 0.179 дюймов и номинальное рабочее давление 630 фунтов на квадратный дюйм; 1-дюймовая ПВХ-труба Schedule 40 имеет минимальную толщину стенки 0,133 дюйма и номинальное рабочее давление 450 фунтов на квадратный дюйм.

Цитированная литература

1. Грин энд Картер Лтд., 2013 г. Сомерсет, Англия: Грин энд Картер Лтд; c2013 [по состоянию на июль 2019 г.]. http://www.greenandcarter.com/main/about_us.htm.
2. Грави-Чек ^ТМ . Сан-Диего (Калифорния): CBG Enterprises [по состоянию на июль 2019 г.]. http://www.gravi-chek.com/html/installation.html.
3. Henning F, Risse M, Segars W. Гидравлические гидроцилиндры для поения скота вне реки. Кафедра сельскохозяйственной инженерии, Университет Джорджии. 1998; ENG98-002.
4. Rife справочник информации. Нантикок (Пенсильвания): Компания по производству гидравлических двигателей Райф; 1992.
5. Инженерная школа. Технический релиз: Гидравлический поршневой насос TR12 — DTU P90. Проектная техническая установка (ДТУ) гидроцилиндра насосной программы. Ковентри (Великобритания): Уорикский университет. [обновлено 25 июля 2008 г .; по состоянию на июль 2019 г.].https://warwick.ac.uk/fac/sci/eng/research/grouplist/structural/dtu/pubs/tr/lift/rptr12.
6. Henning F, Risse M, Segars W, Calvert V, Garner J. Гидравлический цилиндр из стандартных сантехнических деталей. Кафедра сельскохозяйственной инженерии, Университет Джорджии. 1998; ENG98-003.
7. Самодельная модель гидроцилиндра. Dieseljonnyboy. 21 апреля 2012 г., 7:53 мин. [по состоянию на июль 2019 г.]. http://www.youtube.com/watch?v=4OmYsS2lHPY.
8. Ирригационная ассоциация. Инструменты и калькуляторы: Графики потерь на трение Ассоциации Ирригации.Фэрфакс (Вирджиния): Ассоциация ирригации; c2019 [по состоянию на июль 2019 г.]. https://www.irrigation.org/IA/Resources/Tools-Calculators/IA/Resources/Tools-Calculators.aspx.
9. Инженерная школа. Технический релиз: TR15 — Как работают поршневые насосы. Ковентри (Великобритания): Уорикский университет. [обновлено 25 июля 2008 г .; по состоянию на июль 2019 г.]. https://warwick.ac.uk/fac/sci/eng/research/grouplist/structural/dtu/pubs/tr/lift/rptr15.

Список использованных источников

Роберсон Дж. А., Кроу Коннектикут. 1980. Инженерная механика жидкости второе издание.Бостон (Массачусетс): Компания Houghton Mifflin.

Стэнли Дж. 2013. Личное общение.

Bentley — Документация по продукту

MicroStation

Справка MicroStation

Ознакомительные сведения о MicroStation

Справка MicroStation PowerDraft

Ознакомительные сведения о MicroStation PowerDraft

Краткое руководство по началу работы с MicroStation

Справка по синхронизатору iTwin

ProjectWise

Справка службы автоматизации Bentley Automation

Ознакомительные сведения об услуге Bentley Automation

Bentley i-model Composition Server для PDF

PDF для ProjectWise Explorer

Справка администратора ProjectWise

Справка службы загрузки данных ProjectWise Analytics

Коннектор ProjectWise для ArcGIS — Справка по расширению администратора

Коннектор ProjectWise для ArcGIS — Справка по расширению Explorer

Коннектор ProjectWise для ArcGIS Справка

Коннектор ProjectWise для Oracle — Справка по расширению администратора

Коннектор ProjectWise для Oracle — Справка по расширению Explorer

Коннектор ProjectWise для справки Oracle

Коннектор управления результатами ProjectWise для ProjectWise

Справка портала управления результатами ProjectWise

Ознакомительные сведения по управлению поставками ProjectWise

Справка ProjectWise Explorer

Справка по управлению полевыми данными ProjectWise

Справка администратора геопространственного управления ProjectWise

Справка ProjectWise Geospatial Management Explorer

Ознакомительные сведения об управлении геопространственными данными ProjectWise

Модуль интеграции ProjectWise для Revit Readme

Руководство по настройке управляемой конфигурации ProjectWise

Справка по ProjectWise Project Insights

ProjectWise Plug-in для Bentley Web Services Gateway Readme

ProjectWise ReadMe

Таблица поддержки версий ProjectWise

Веб-справка ProjectWise

Справка по ProjectWise Web View

Справка портала цепочки поставок

Услуги цифрового двойника активов

PlantSight AVEVA Diagrams Bridge Help

PlantSight AVEVA PID Bridge Help

Справка по экстрактору мостов PlantSight E3D

Справка по PlantSight Enterprise

Справка по PlantSight Essentials

PlantSight Открыть 3D-модель Справка по мосту

Справка по PlantSight Smart 3D Bridge Extractor

Справка по PlantSight SPPID Bridge

Управление эффективностью активов

Справка по AssetWise 4D Analytics

AssetWise ALIM Web Help

Руководство по внедрению AssetWise ALIM в Интернете

AssetWise ALIM Web Краткое справочное руководство, сравнительное руководство

Справка по AssetWise CONNECT Edition

AssetWise CONNECT Edition Руководство по внедрению

Справка по AssetWise Director

Руководство по внедрению AssetWise

Справка консоли управления системой AssetWise

Анализ моста

Справка по OpenBridge Designer

Справка по OpenBridge Modeler

Строительное проектирование

Справка проектировщика зданий AECOsim

Ознакомительные сведения AECOsim Building Designer

AECOsim Building Designer SDK Readme

Генеративные компоненты для справки проектировщика зданий

Ознакомительные сведения о компонентах генерации

Справка по OpenBuildings Designer

Ознакомительные сведения о конструкторе OpenBuildings

Руководство по настройке OpenBuildings Designer

OpenBuildings Designer SDK Readme

Справка по генеративным компонентам OpenBuildings

Ознакомительные сведения по генеративным компонентам OpenBuildings

Справка OpenBuildings Speedikon

Ознакомительные сведения OpenBuildings Speedikon

OpenBuildings StationDesigner Help

OpenBuildings StationDesigner Readme

Гражданское проектирование

Дренаж и коммунальные услуги

Справка OpenRail ConceptStation

OpenRail ConceptStation

Справка по OpenRail Designer

Ознакомительные сведения по OpenRail Designer

Справка по конструктору надземных линий OpenRail

Справка OpenRoads ConceptStation

Ознакомительные сведения по OpenRoads ConceptStation

Справка по OpenRoads Designer

Ознакомительные сведения по OpenRoads Designer

Справка по OpenSite Designer

OpenSite Designer ReadMe

Инфраструктура связи

Справка по Bentley Coax

Справка по PowerView по Bentley Communications

Ознакомительные сведения о Bentley Communications PowerView

Справка по Bentley Copper

Справка по Bentley Fiber

Bentley Inside Plant Help

Справка конструктора OpenComms

Ознакомительные сведения о конструкторе OpenComms

Справка OpenComms PowerView

Ознакомительные сведения OpenComms PowerView

Справка инженера OpenComms Workprint

OpenComms Workprint Engineer Readme

Строительство

ConstructSim Справка для руководителей

ConstructSim Исполнительное ReadMe

ConstructSim Справка издателя i-model

Справка по планировщику ConstructSim

ConstructSim Planner ReadMe

Справка по стандартному шаблону ConstructSim

ConstructSim Work Package Server Client Руководство по установке

Справка по серверу рабочих пакетов ConstructSim

Руководство по установке сервера рабочих пакетов ConstructSim

Справка по управлению SYNCHRO

SYNCHRO Pro Readme

Энергетическая инфраструктура

Справка конструктора Bentley OpenUtilities

Ознакомительные сведения о Bentley OpenUtilities Designer

Справка по подстанции Bentley

Ознакомительные сведения о подстанции Bentley

Справка подстанции OpenUtilities

Ознакомительные сведения о подстанции OpenUtilities

Promis.e Справка

Promis.e Readme

Руководство по установке Promis.e — управляемая конфигурация ProjectWise

— управляемая конфигурация ProjectWise

Геотехнический анализ

PLAXIS LE Readme

Ознакомительные сведения о PLAXIS 2D

Ознакомительные сведения о программе просмотра вывода 2D PLAXIS

Ознакомительные сведения о PLAXIS 3D

Ознакомительные сведения о программе просмотра 3D-вывода PLAXIS

PLAXIS Monopile Designer Readme

Управление геотехнической информацией

Справка администратора gINT

Справка gINT Civil Tools Pro

Справка gINT Civil Tools Pro Plus

Справка коллекционера gINT

Справка по OpenGround Cloud

Гидравлика и гидрология

Справка по Bentley CivilStorm

Справка Bentley HAMMER

Справка Bentley SewerCAD

Справка Bentley SewerGEMS

Справка Bentley StormCAD

Справка Bentley WaterCAD

Справка Bentley WaterGEMS

Управление активами линейной инфраструктуры

AssetWise ALIM Linear Referencing Services Help

Руководство администратора мобильной связи TMA

Справка TMA Mobile

Картография и геодезия

Справка карты OpenCities

Ознакомительные сведения о карте OpenCities

OpenCities Map Ultimate для Финляндии Справка

OpenCities Map Ultimate для Финляндии Readme

Справка по карте Bentley

Справка по мобильной публикации Bentley Map

Конструкция шахты

Справка по транспортировке материалов MineCycle

Ознакомительные сведения по транспортировке материалов MineCycle

Мобильное моделирование и аналитика

LEGION CAD Prep Help

Справка по построителю моделей LEGION

Справка по API симулятора LEGION

Ознакомительные сведения об API симулятора LEGION

Справка по симулятору LEGION

Моделирование и визуализация

Bentley Посмотреть справку

Ознакомительные сведения о Bentley View

Анализ морских конструкций

SACS Close the Collaboration Gap (электронная книга)

Ознакомительные сведения о SACS

Анализ напряжений в трубах и сосудов

AutoPIPE Accelerated Pipe Design (электронная книга)

Советы новым пользователям AutoPIPE

Краткое руководство по AutoPIPE

AutoPIPE & STAAD.Pro

Завод Дизайн

Ознакомительные сведения об экспортере завода Bentley

Bentley Raceway and Cable Management Help

Bentley Raceway and Cable Management Readme

Bentley Raceway and Cable Management — Руководство по настройке управляемой конфигурации ProjectWise

Справка по OpenPlant Isometrics Manager

Ознакомительные сведения о диспетчере изометрических данных OpenPlant

Справка OpenPlant Modeler

Ознакомительные сведения для OpenPlant Modeler

Справка по OpenPlant Orthographics Manager

Ознакомительные сведения для менеджера орфографии OpenPlant

Справка OpenPlant PID

Ознакомительные сведения о PID OpenPlant

Справка администратора проекта OpenPlant

Ознакомительные сведения для администратора проекта OpenPlant

Техническая поддержка OpenPlant Support

Ознакомительные сведения о технической поддержке OpenPlant

Справка по PlantWise

Ознакомительные сведения о PlantWise

Реализация проекта

Справка рабочего стола Bentley Navigator

Моделирование реальности

Справка консоли облачной обработки ContextCapture

Справка редактора ContextCapture

Ознакомительные сведения для редактора ContextCapture

Мобильная справка ContextCapture

Руководство пользователя ContextCapture

Справка Декарта

Декарт Readme

Структурный анализ

Справка OpenTower iQ

Справка по концепции RAM

Справка по структурной системе RAM

STAAD Close the Collaboration Gap (электронная книга)

STAAD.Pro Help

Ознакомительные сведения о STAAD.Pro

STAAD.Pro Physical Modeler

Расширенная справка по STAAD Foundation

Дополнительные сведения о STAAD Foundation

Детализация конструкций

Справка ProStructures

Ознакомительные сведения о ProStructures

ProStructures CONNECT Edition Руководство по внедрению конфигурации

ProStructures CONNECT Edition Руководство по установке — Управляемая конфигурация ProjectWise

Расчет падения давления на перфорированных пластинах с острыми краями

Иногда инженеры-конструкторы устанавливают экран для защиты оборудования, такого как центробежные насосы.Экраны доступны в различных конфигурациях, и каждая имеет свои собственные характеристики потери напора. Таким образом, в этой статье будут строго обсуждаться тонкостенные перфорированные пластины с отверстиями одинакового диаметра. AFT Fathom обеспечивает стыковку экранов, позволяющую пользователям выбирать из четырех различных типов экранов; Перфорированная пластина (с острыми краями), перфорированная пластина (с закругленными краями), круглая проволока и сетка из шелковой нити.

Каждый экран имеет открытую область потока, которая позволяет рабочей жидкости обходить экран, ограничивая при этом любые посторонние предметы, которые не могут пройти через эту область.Открытое проходное сечение обычно состоит из нескольких отверстий, равномерно распределенных по фитингу. Промышленность иногда называет проходное сечение пористостью. Чтобы определить процентное соотношение площади проходного сечения экрана, он разбивается на отдельные сегменты, обычно по центру между отверстиями. Эти сегменты затем измеряются вместе с открытыми участками. Коэффициент открытой площади (пористость) f можно рассчитать, разделив эту открытую площадь сегмента на общую площадь сегмента.

Перфорированные пластины имеют несколько распространенных геометрических форм. Они могут иметь удлиненную форму или простые круглые отверстия. Описанный выше принцип работает со всеми типами для определения процентного отношения открытия. Хотя вычисления могут быть достаточно простыми для выполнения вручную, ниже для экономии времени описаны три круговые конфигурации. В Интернете также доступно несколько инструментов, помогающих рассчитать коэффициент площади открытого потока для различных геометрических форм. Однако пользователи должны проверить расчеты, представленные на этих сайтах.При исследовании информации для этой статьи в блоге было установлено, что на некоторых из этих веб-сайтов использовались неверные формулы.

Пожалуй, три наиболее распространенных схемы: квадратное расположение, ступенчатый профиль и ступенчатый профиль, где отверстия смещены на 60 градусов. Обратите внимание, что ступенчатый профиль будет работать и для смещения 60 градусов, однако это может быть быстрее, если использовать упрощенное уравнение. Эти три схемы показаны ниже.

Рис.1 Квадратное расположение

Рисунок 2 Типичное расположение в шахматном порядке

Рисунок 3 Расположение со смещением 60 градусов в шахматном порядке

После определения отношения открытой площади его можно использовать в следующем уравнении.Это указано в Справочнике Идельчика по гидравлическим сопротивлениям, 1994 г., на странице 516. Уравнение приводит к коэффициенту k, который затем преобразуется непосредственно в падение давления, как и в случае с большинством коэффициентов k, показанных ниже.

AFT Fathom использует приведенное выше уравнение для определения падения давления на стыке экрана, когда выбран параметр Перфорированная пластина (с острыми краями). В сочетании с площадью трубы, расположенной выше по потоку, по умолчанию, площадь входного потока будет использоваться для определения отношения площади открытого потока на экране.На рисунке 4 ниже показано пустое окно свойств экрана. Помимо высоты экрана, для точного определения потерь на экране требуется площадь проходного сечения.

Рисунок 4 Окно свойств экрана

Пользователи обычно имеют доступ к информации о конфигурации, такой как расположение, расстояние и диаметр отверстий на перфорированных пластинах. Таким образом, площадь проходного сечения должна быть рассчитана вручную, чтобы ввести ее в AFT Fathom.Приведенное ниже уравнение решает это напрямую.

Рассмотрим пример перфорированной пластины с острыми краями, как показано ниже. Отверстия имеют квадратную форму, расположены через каждые 0,5125 дюйма и имеют диаметр отверстия 3/8 дюйма. Экран устанавливается на стальную трубу с номинальным диаметром пять дюймов (гидравлический диаметр: 5,047 дюйма). Каким будет коэффициент k для этого экрана?

Рисунок 5 Пример экрана

Для начала можно определить коэффициент открытой площади этого экрана, используя следующее уравнение.Подставляя измеренные значения в уравнение, как показано, значение определяется как 0,42045. Таким образом, результирующее проходное сечение составляет 8,411373 квадратных дюйма. Затем он вводится в окно свойств экрана. Затем пользователи должны проверить расчет, сравнив полученное соотношение открытой площади с данными AFT Fathom. На рисунке 6 показано окно свойств экрана с введенной выше информацией. Коэффициент k в данном случае равен 7,55642.

Рисунок 6 Окно свойств экрана заполнено

Легко точно спрогнозировать падение давления на перфорированной пластине с отверстиями с острыми краями, как показано выше.Однако следует помнить, что описанные выше характеристики относятся к тонкостенным пластинам. По мере того, как пластины становятся толще, рассеяние трения через отверстия начинает напоминать пучок труб, и поэтому уравнения, используемые для характеристики этих потерь, также должны измениться. Существуют и другие уравнения для округлых краев, и различные методы определения отношения открытой площади для неправильных форм и нестандартных узоров.

Принципы охлаждения и принцип работы холодильной системы

КОМПРЕССОРЫ

Современные парокомпрессионные системы для комфортного охлаждения и промышленного охлаждения используют один из нескольких типов компрессоров: поршневой, ротационный, винтовой (винтовой), центробежный и спиральный.

В некоторых системах компрессор приводится в действие внешним двигателем (называемым системой с открытым приводом или открытым приводом). Компрессорные системы с открытым приводом легче обслуживать, но использование уплотнения на приводном конце коленчатого вала компрессора может быть источником утечек. В открытых системах привода обычно используются клиновые ремни или гибкие муфты для передачи мощности от двигателя к компрессору.

Вторая основная категория — это герметичная система, в которой двигатель размещается внутри корпуса с компрессором.В герметичных системах двигатель охлаждается парами хладагента, а не внешним воздухом, картер служит впускным коллектором, и впускные клапаны не нужно напрямую подключать к линии всасывания. В герметичных системах меньше проблем с утечками, чем в открытых, поскольку в них нет уплотнения картера. Однако герметичные компрессоры труднее обслуживать, хотя некоторые компоненты, которые могут выйти из строя, обычно размещаются вне корпуса. Эти компоненты соединены с компрессором и двигателем с помощью герметичных устройств.Двигатели в герметичных системах не должны излучать электрическую дугу (поэтому они не могут использовать щетки), поскольку они могут загрязнить хладагент и вызвать перегорание двигателя.

Герметичные системы подразделяются на 1) полностью герметичные или 2) исправные герметичные (полугерметичные). Многие герметичные компрессоры имеют сварной корпус, который не подлежит обслуживанию. В случае выхода из строя мотора или компрессора необходимо заменить весь агрегат.

Полугерметичные системы обычно используются в больших поршневых, центробежных, винтовых и спиральных компрессорах.Корпус в полугерметичной системе скреплен болтами и прокладкой и может быть разобран для основных операций по обслуживанию.

КОМПРЕССОР ОХЛАЖДЕНИЯ

Компрессоры выделяют значительное количество тепла в процессе сжатия пара хладагента. Большая часть движется с паром под высоким давлением к конденсатору, но головка компрессора также должна избавляться от нежелательного тепла, чтобы оставаться в пределах безопасных рабочих температур. Обычно это достигается либо с помощью плавников, либо с помощью каналов для воды.

В герметичных и полугерметичных системах линия всасывания подает поток холодного хладагента к головкам цилиндров.Таким образом, температура и давление всасываемого газа имеют решающее значение для поддержания надлежащей температуры корпуса компрессора. Температура всасываемого газа, поступающего в компрессор, не должна превышать 65 град. F (18 ° C) для низкотемпературной установки или 90 ° C. F (32 ° C) в высокотемпературной системе. Более горячий газ менее плотен и будет поглощать меньше тепла в компрессоре, поскольку разница температур между двигателем компрессора и всасываемым газом меньше. Устройство отключения по низкому давлению должно защищать двигатель от недостаточного давления в линии всасывания.

Компрессоры с открытым приводом с воздушным охлаждением можно охлаждать, помещая их непосредственно в патрубок вентилятора конденсатора. Альтернативой является использование вентилятора для охлаждения компрессора. В компрессорах с водяным охлаждением могут использоваться головки с рубашкой, позволяющие воде циркулировать через головку.

ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ КОМПРЕССОР

используются рабочие колеса, которые быстро вращаются и выбрасывают хладагент от центрального впускного отверстия, используя силу, называемую центробежной силой.Центробежная сила использует принцип, который, например, позволяет вам раскачивать заднюю часть головы, не проливая на нее воду. Поскольку каждое рабочее колесо добавляет относительно небольшое давление, несколько рабочих колес часто собираются вместе, чтобы создать необходимое давление на стороне высокого давления (давление нагнетания).

Центробежные компрессоры используются в больших системах, часто в полугерметичных или открытых конфигурациях. Компрессор может работать в системе с положительным давлением всасывания или в вакууме, в зависимости от используемого хладагента и желаемой рабочей температуры испарителя.Большие центробежные системы могут поставляться уже заправленными хладагентом и маслом.

Центробежный компрессор не имеет шатунов, поршней и клапанов; поэтому подшипники вала — единственные места, подверженные износу. Давление на выходе компрессора зависит от плотности газа, диаметра и конструкции рабочего колеса, а также скорости вращения рабочего колеса. Рабочие колеса центробежного компрессора вращаются очень быстро:

Низкая скорость 3600 об / мин

Средняя скорость 9000 об / мин

Высокая скорость выше 9000 об / мин

Питание осуществляется от электродвигателя или паровой турбины.Пар входит в центр рабочего колеса вокруг вала и направляется через лопасти рабочего колеса. Поскольку рабочее колесо ускоряет газ, кинетическая энергия рабочего колеса преобразуется в кинетическую энергию быстро движущегося газа. Когда газ входит в улитку, он сжимается, и кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию сжатого газа. Скорость газа, покидающего крыльчатку, чрезвычайно высока.

Впускные лопатки, которые регулируют объем подачи и направление пара хладагента из испарителя, могут регулировать производительность.В больших компрессорах с более чем тремя ступенями впускные лопатки могут отсутствовать.

Обратный поток хладагента в центробежные компрессоры опасен из-за высокой скорости вращения крыльчаток. Во избежание обратного затопления заправка хладагента не должна быть чрезмерной, а перегрев должен быть адекватным. Многие центробежные компрессоры, особенно те, которые работают в вакууме, имеют встроенное устройство продувки, позволяющее удалять нежелательный воздух из системы. Блок продувки представляет собой блок конденсации с компрессором и конденсатором, который забирает пар из самой высокой точки конденсатора и компрессора системы и конденсирует его.Поскольку только хладагент будет конденсироваться под давлением, создаваемым устройством продувки, воздух и другие неконденсирующиеся вещества, которые собираются сверху, можно удалить вручную или автоматически через клапан в атмосферу. Очищенный жидкий хладагент через поплавковый клапан в конденсаторе продувочного агрегата возвращается в основную систему. Если фильтр-осушитель установлен в центробежной системе, его можно разместить в байпасе вокруг поплавкового клапана. Размещение фильтра-осушителя на главном выходе ухудшит работу компрессора.Несмотря на то, что байпас забирает только часть потока жидкости, в конечном итоге он удаляет достаточно влаги из хладагента для регулирования кислотности системы.

КОМПОНЕНТЫ ХОЛОДИЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Рисунок 6-1: Двухступенчатый центробежный компрессор. 1 — Регулируемая входная направляющая лопатка второй ступени. 2-Крыльчатка первой ступени. 3-ступенчатая крыльчатка. 4-двигатель с водяным охлаждением. 5-Основание, масляный бак и насос для смазочного масла. 6-Направляющие лопатки первой ступени и регулировка производительности.7-Лабиринтное уплотнение. 8-перекрестное соединение. Привод с 9 направляющими лопатками. Корпус с 10 спиралями. 11-Подшипник скольжения со смазкой под давлением. Обратите внимание, что выпускное отверстие не показано.

Рисунок 6-2: Герметичный центробежный охладитель жидкости, одноступенчатый компрессор. Использование ГХФУ-22 от 300 до 600 условных тонн; с использованием HFC-134a, от 200 до 530 номинальных тонн. В системе может использоваться R-22 или R-134a, что позволяет при необходимости преобразовывать R-22 в R-134a. Устройство имеет микропроцессор для управления системой. Вид в разрезе, показывающий цикл охлаждения.

ВИНТОВЫЕ КОМПРЕССОРЫ

Винтовые компрессоры обычно и эффективно используются в системах с холодопроизводительностью более 20 тонн. В этих компрессорах используется пара спиральных винтов или роторов, которые вместе вращаются внутри камеры и выталкивают хладагент из всасываемой нижней стороны камеры к концу верхней стороны

Рисунок 6-3: Поперечное сечение винтового компрессора.Ротор A-Male. B-Женский ротор. C-цилиндр. Испаренный хладагент входит с одного конца и выходит с другого конца.

Когда газ продвигается вперед, он сжимается в сужающиеся зазоры между лопастями винта, создавая сжимающее действие. Никаких клапанов не требуется, кроме обслуживания на впускном и выпускном отверстиях. Поскольку роторы вращаются непрерывно, вибрация меньше, чем у поршневых компрессоров с камерой охлаждения и кондиционирования воздуха. Винтовые (винтовые) компрессоры изготавливаются в открытом приводе или в герметичном исполнении.

Роторы называются «охватываемыми» для ведущего ротора и «охватывающими» для ведомого ротора. Мужской ротор с большим количеством лопастей вращается быстрее, чем женский ротор. Регулирование производительности осуществляется с помощью золотникового клапана, который открывается в камере компрессора и позволяет пару выходить без сжатия. Некоторые агрегаты могут эффективно работать только при 10% номинальной производительности.

Рисунок 6-4: Основные операции винтового компрессора. Вращающийся ротор сжимает пар.Заполняются межлопастные пространства A-компрессора. B-Начало сжатия. C-Полное сжатие захваченного пара. D-Начало сброса сжатого пара. E-Сжатый пар полностью отводится из межлопастных пространств.

РЕЦЕПТУРНЫЕ КОМПРЕССОРЫ

используется поршень, скользящий внутри цилиндра для сжатия паров хладагента. На Рис. 4-29 показан принцип работы поршневого компрессора. На рисунке 4-29A поршень переместился вниз в цилиндре A.Он переместил пары хладагента из линии всасывания через впускной клапан. Оттуда пар хладагента переместился в пространство цилиндра. На рисунке 4-29B поршень переместился вверх. Он сжал испарившийся хладагент в гораздо меньшее пространство (зазор). Сжатый пар выталкивается через выпускной клапан в конденсатор.

Рисунок 6-5: Основная конструкция поршневого компрессора.

В верхней части хода поршень должен приближаться к головке блока цилиндров.Чем меньше зазор, тем большее давление будет создавать ход поршня. Этот зазор может составлять от 0,010 до 0,020 дюйма (от 0,254 до 0,508 мм).

В малых системах может использоваться двухпоршневой компрессор, в то время как в больших промышленных системах используются многоцилиндровые многопоршневые компрессоры. Картер компрессора должен быть спроектирован так, чтобы отводить тепло сжатия. Картеры компрессоров обычно изготавливаются из чугуна и имеют ребра для отвода тепла в воздух или, в некоторых случаях, водяные рубашки для отвода тепла сжатия в воду.В полугерметичных и герметичных компрессорах охлаждение обеспечивается хладагентом из линии всасывания. Поршни в больших поршневых компрессорах имеют отдельные масляные и компрессионные кольца. Масляные кольца, расположенные ниже на поршне, используются для уменьшения количества масла, поступающего в цилиндр из картера. В небольших системах маслосъемные кольца можно не устанавливать, а вместо них использовать масляные канавки для регулирования потока масла. Компрессионные кольца используются для плотного прилегания к стенкам цилиндра, гарантируя, что каждый ход перекачивает как можно больше хладагента.

КАРТЕР И ШАТУНЫ

Рисунок 6-6: Небольшой двухцилиндровый поршневой компрессор с внешним приводом в разрезе. Корпус отлит из легкого сплава. Чугунные гильзы цилиндров постоянно залиты в корпус картера.

В поршневых компрессорах вал картера преобразует вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение поршней. Коленчатый вал вращается внутри коренного подшипника, который должен прочно поддерживать коленчатый вал и выдерживать концевые нагрузки, прикладываемые к валу двигателем и шатунами.Точная величина осевого люфта должна быть указана в документации производителя.

Для соединения шатуна с коленчатым валом можно использовать несколько типов рычагов:

1. Обычный шатун, наиболее распространенный рычажный механизм в коммерческих системах, зажимается до конца.
2. Эксцентриковый коленчатый вал имеет центральную круглую бобышку на коленчатом валу для создания движения вверх и вниз. Эта система устраняет необходимость в крышках или болтах на шатуне. Вместо этого цельный конец штока устанавливается на коленчатый вал перед окончательной сборкой.
3. Скотч-вилка не имеет шатуна. Вместо этого в нижней части поршня имеется канавка, которая принимает ход коленчатого вала. Канавка позволяет коленчатому валу перемещаться в боковом направлении и перемещать поршень только вверх и вниз. И скотч, и эксцентрик используются в основном в бытовых и автомобильных системах.

УПЛОТНЕНИЕ КАРТЕРА

В системах с открытым приводом уплотнение между коленчатым валом и картером является частым источником проблем.Уплотнение подвергается значительным колебаниям давления и должно работать, должно работать и уплотнять независимо от того, вращается ли коленчатый вал или неподвижен. Зазор между вращающейся и неподвижной поверхностями должен быть точным (до 0,000001 дюйма или 0,0000254 мм), и смазка заполняет этот крошечный зазор. Уплотнение обычно изготавливается из закаленной стали, бронзы, керамики или углерода. Отсутствие сальника коленчатого вала — главное преимущество герметичной конструкции.

Роторное уплотнение — это простое обычное уплотнение, которое вращается на валу во время работы.Пружина в сочетании с внутренним давлением прижимает поверхность уплотнения к неподвижной поверхности уплотнения.

Основным источником проблем с уплотнениями картера является утечка из-за несоосности. При выравнивании вала двигателя относительно вала компрессора необходимо соблюдать осторожность, чтобы уплотнение не подвергалось нагрузкам во время работы. Точные допуски, указанные при изготовлении компрессора, должны соблюдаться как в горизонтальном, так и в угловом направлениях. В большинстве случаев уплотнение смазывается масляным насосом компрессора.Убедитесь, что компрессор включается время от времени во время длительных простоев, чтобы уплотнение оставалось смазанным. Небольшая утечка после запуска, во время которой сухое уплотнение смазывается маслом, может быть нормальным явлением.

Протекающее уплотнение можно обнаружить с помощью детектора утечки хладагента. Чтобы проверить негерметичное уплотнение:

1. Откачайте систему в сторону высокого давления (ресивер или конденсатор).
2. Снимите муфту на конце вала компрессора.
3. Снимите крышку уплотнения и все кольца, удерживающие вращающееся уплотнение на месте.
4. Очистите поверхности колец очень мягкой тканью.
5. Осмотрите уплотнительные поверхности и замените все уплотнение, если видны царапины, царапины или канавки.
6. Соберите систему.
7. Проверьте соосность валов компрессора и двигателя в горизонтальном и угловом направлениях, она должна находиться в пределах допусков, указанных изготовителем, или лучше.
8. Выпустите воздух из компрессора и откройте необходимые клапаны, чтобы вернуть систему в рабочее состояние.
9. Перед запуском производства проверьте, нет ли повторяющейся утечки через уплотнение.

ГОЛОВКИ РЕЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОМПРЕССОРОВ И ПЛИТЫ КЛАПАНОВ

Головки цилиндров компрессора обычно изготавливаются из чугуна и предназначены для удержания прокладок на месте для обеспечения надежного уплотнения между пластиной клапана, блоком цилиндров и головкой. Головки цилиндров должны иметь каналы для впуска всасываемого газа в цилиндр. Головка обычно крепится к блоку винтами с головкой под ключ.

Впускные клапаны предназначены для впуска хладагента во время такта впуска и закрытия во время такта сжатия.Выпускные клапаны закрыты во время такта впуска и открываются в конце такта сжатия. Пластина клапана представляет собой узел, плотно удерживающий оба клапана на месте.

обычно изготавливаются из пружинной стали и предназначены для герметичного уплотнения до тех пор, пока их не откроет насосное действие поршня. Сопрягаемые поверхности клапанов должны быть идеально ровными, а дефекты размером всего 0,001 дюйма (0,0254 мм) могут вызвать недопустимые утечки. В процессе эксплуатации клапан должен открываться примерно на 0,010 дюйма (0,254 мм). Большие отверстия вызовут шум клапана, а отверстия меньшего размера будут препятствовать попаданию и выходу достаточного количества хладагента из цилиндра.

Рабочая температура сильно влияет на срок службы клапанов. Впускные клапаны работают в относительно прохладной среде и имеют постоянную смазку из паров масла. Нагнетательные клапаны — это самый горячий компонент холодильной системы, работающий до 50 градусов. F до 100 град. F горячее, чем нагнетательная линия, поэтому они чаще являются источником проблем, чем впускные клапаны. Нагнетательные клапаны необходимо устанавливать с особой осторожностью. На них обычно скапливаются тяжелые молекулы масла, вызывая накопление углерода и нарушая работу клапана.Нагнетательные клапаны и масло будут повреждены температурой выше 325 град. F до 350 град. F (от 163 до 177 ° C). Как правило, температура нагнетательного трубопровода должна поддерживаться на уровне 225 град. F до 250 град. F. (от 107 до 121 ° C).

Рисунок 6-7: Пластина клапана поршневого компрессора в сборе.

Нагнетательные клапаны могут иметь предохранительные пружины, позволяющие им открываться слишком широко, если пробка жидкого хладагента или масла попадает в поршень компрессора из линии всасывания или картера компрессора.

Рисунок 6-8: Коммерческий герметичный поршневой компрессор. Он имеет четыре ряда по два цилиндра в каждом (по четыре шатуна на каждой кривошипно-шатунной передаче) и крепится болтами для облегчения обслуживания.

РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

используется одна или несколько лопастей для создания сжимающего действия внутри цилиндра. В отличие от поршневого компрессора, поршень не используется. Есть два основных типа роторных компрессоров:

1. Вращающиеся лопасти (лопасть).
2. Стационарная лопасть (разделительный блок).

В обоих типах лезвие должно иметь возможность проскальзывать в своем корпусе, чтобы приспособиться к движению ротора, который вращается вне центра цилиндра. Впускные (всасывающие) порты намного больше, чем напорные. Нет необходимости во впускных (всасывающих) или выпускных клапанах; однако желательны обратные клапаны на линии всасывания, чтобы предотвратить попадание масла и паров высокого давления в испаритель, когда компрессор не работает.

ВРАЩАЮЩАЯСЯ ЛЕЗВИЯ (ЛОПАТКА) КОМПРЕССОР

В конструкции с вращающейся лопастью ротор (вал) вращается внутри цилиндра, но центральные оси цилиндра и вала не идентичны. Вращающийся ротор (вал) имеет несколько прецизионных канавок, в которые вставляются скользящие лопатки. Когда вал вращается, эти лопатки прижимаются к цилиндру под действием центробежной силы. Когда газ поступает в компрессор из линии всасывания, лопатки сметают его. Поскольку ротор не отцентрован в цилиндре, пространство, содержащее газ, уменьшается, поскольку лопасти нагнетают газ вокруг цилиндра.Результат — сжатие газа. Когда газ достигает минимального объема и максимального сжатия, он вытесняется из выпускного отверстия. Объем зазора этой системы очень мал, а эффективность сжатия очень высока.

Ротационные пластинчатые компрессоры обычно используются для первой ступени каскадной системы. Пластинчато-роторные компрессоры могут иметь от двух до восьми лопастей; в больших системах больше лезвий. Край лезвия там, где он соприкасается со стенкой цилиндра, должен быть тщательно отшлифован и гладкий, иначе возникнет утечка, что приведет к чрезмерному износу.Лезвие также должно точно входить в паз ротора.

Рисунок 6-9: Роторно-лопастной компрессор. Черные стрелки указывают направление вращения ротора. Красные стрелки указывают поток паров хладагента.

СТАЦИОНАРНАЯ ЛОПАТКА (РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЙ БЛОК) РОТАЦИОННЫЙ КОМПРЕССОР

В системе со стационарными лопастями скользящая лопасть в корпусе цилиндра отделяет пар низкого давления от пара высокого давления. Эксцентриковый вал вращает рабочее колесо в цилиндре.Эта крыльчатка постоянно трется о внешнюю стенку цилиндра. Во время вращения крыльчатки лопасть улавливает некоторое количество пара. Пар сжимается в все меньшее и меньшее пространство. Повышается давление и температура. Наконец, пар проходит через выпускное отверстие.

Рисунок 6-10: Роторный компрессор. Неподвижная лопасть или разделительный блок контактирует с крыльчаткой.

Рисунок 6-11: Герметичный одинарный роторный компрессор с неподвижными лопастями.

СПИРАЛЬНЫЙ КОМПРЕССОР

В спиральном компрессоре сжатие выполняется двумя спиральными элементами, вращающейся спиралью и фиксированной спиралью. Один свиток «фиксированный свиток» остается неподвижным. Другая «вращающаяся» прокрутка вращается по смещенной круговой траектории вокруг центра фиксированной прокрутки. Это движение создает компрессионные карманы между двумя элементами прокрутки. Всасываемый газ низкого давления задерживается в каждом периферийном кармане по мере его образования; продолжающееся движение вращающейся спирали закрывает карман, объем которого уменьшается по мере того, как карман перемещается к центру прокрутки.Максимальное сжатие достигается, когда выемка достигает центра, где находится выпускное отверстие, и выпускается газ. Во время этого процесса сжатия одновременно формируется несколько карманов.

Рисунок 6-12: Сжатие в спирали вызвано взаимодействием вращающейся спирали, сопряженной с неподвижной спиралью. 1-Газ втягивается во внешнее отверстие, когда одна из спиралей движется по орбите. 2-По мере продолжения орбитального движения открытый проход закрывается, и газ направляется к центру спирали.3 — Объем кармана постепенно уменьшается. Это создает все более высокое давление газа. 4-Давление нагнетания достигается в центре кармана. Газ выходит из порта стационарного спирального элемента. 5-В реальной эксплуатации шесть газовых каналов все время находятся на различных стадиях сжатия. Это создает почти непрерывное всасывание и нагнетание.

Рисунок 6-13: Поперечное сечение поршневого компрессора с наклонной шайбой. При вращении приводного вала и наклонной шайбы двусторонний поршень перемещается в цилиндре вперед и назад.

Процесс всасывания из внешней части спирали и выпуск из внутренней части непрерывны. Этот непрерывный процесс обеспечивает очень плавную работу компрессора.

Компрессия — это непрерывный процесс без обычных всасывающих и нагнетательных клапанов. Чтобы компрессор не работал в обратном направлении после отключения питания, обратный клапан расположен непосредственно над нагнетательным патрубком с неподвижной спиралью.

A: Схема спирального компрессора в разрезе.

B: Базовое представление сжатия спирального компрессора. Орбитальная спираль вращается вокруг неподвижной спирали, создавая плавное, постоянное сжатие внутрь к выпускному отверстию в центре.

МАСЛЯНЫЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПРЕССОРОВ

обычно используются два типа смазочных систем:

1. Система разбрызгивания использует коленчатый вал для разбрызгивания масла; масло попадает в коренной подшипник по каналам подшипника.Подшипник может быть шумным, потому что эта система создает небольшую масляную подушку.
2. В системе давления масла используется масляный насос, приводимый в действие шестернями в картере; масло нагнетается в каналы в шатунах, коренных подшипниках и поршневых пальцах. Система масляного насоса лучше обеспечивает смазку и бесшумную работу. Насос должен иметь предохранительный клапан для предотвращения возникновения опасного давления в контуре смазки компрессора. Защитный выключатель обычно используется для контроля давления масла и отключения компрессора, если давление масла падает ниже безопасного уровня.

Ротационные компрессоры

Требуется масляная пленка на цилиндре, лопастях и роликах. Некоторые машины продвигают масло за счет скольжения; другие используют масляный насос.

Центробежные компрессоры

Работает на высокой скорости и может иметь сложные системы контроля масла, включая насос, маслоотделитель, резервуары для смазки подшипников во время разливки, масляный фильтр, предохранительный клапан и маслоохладитель.

Винтовые компрессоры

Требуется масло для охлаждения, уплотнения и бесшумности роторов; они обычно имеют систему принудительной смазки.Насос прямого вытеснения может работать независимо от компрессора, обеспечивая полную смазку при запуске компрессора. Масло отделяется и подается в масляный поддон (резервуар). Охлаждается и доставляется к подшипникам и портам для впрыска в камеру сжатия. Масляный поддон (резервуар) имеет нагреватель для предотвращения разбавления масла хладагентом во время выключения.

Спиральные компрессоры

Требуется охлаждение масла и уплотнение между вращающейся и неподвижной спиралью.Масло подается в спирали центробежным действием через отверстие в валу двигателя и вращающуюся спираль.

В промышленных холодильных установках обычно используются три устройства для контроля масла в системе: маслоотделитель, регулятор уровня масла и масляный резервуар. Другие элементы, такие как масляные фильтры, соленоидные и запорные клапаны, могут потребоваться для завершения системы. Необходимо проводить регулярную проверку масла в системе, чтобы выявить опасную кислотность в масле холодильного компрессора.

Содействие возврату масла

Масло в системах с прямым расширением или в системах с сухим испарителем должно возвращаться в компрессор потоком хладагента.Скорость в трубках испарителя должна быть достаточной для возврата масла.

Требуется скорость около 700 футов (214 м) в минуту по горизонтальным линиям и около 1500 футов (457 м) в минуту по вертикальным линиям.

Несколько дополнительных мер помогут обеспечить надлежащий возврат масла в компрессор. Наклоните трубопроводы охлаждения к компрессору. Обеспечьте адекватную скорость хладагента во всасывающем трубопроводе, сделав его подходящим по размеру, а не завышенным. Масло с высокой вязкостью (измеренное в условиях испарителя) более устойчиво к возврату потоком хладагента.Масло, которое легко растворяет хладагент, остается более текучим, чем масло без хладагента. Количество хладагента, растворенного в масле, зависит от давления и температуры в различных частях испарителя, а также от природы двух жидкостей.

Возврат масла более затруднен в низкотемпературных испарителях, поскольку масло становится более вязким при понижении температуры и давления хладагента. Высокая степень сжатия также снижает возврат масла, поскольку всасываемый газ менее плотный.Таким образом, адекватная скорость всасывающего трубопровода особенно важна для низкотемпературных испарителей.

Масло не будет возвращаться в компрессор при затопленном испарителе, поэтому требуется возвратный маслопровод. В некоторых системах к испарителю подключена специальная камера, позволяющая кипятить хладагент из масла перед возвратом масла в компрессор.

ВЫПУСКНАЯ ЛИНИЯ

Напорный трубопровод на стороне высокого давления системы, подсоединяет компрессор к конденсатору.Линия обычно представляет собой медные трубки, соединенные пайкой. Выделение может содержать; Гаситель вибрации, глушитель, маслоотделитель, клапаны регулирования давления, а также перепускные или сервисные клапаны.

Амортизатор

Как всасывающий, так и нагнетательный трубопроводы передают вибрацию от компрессора к другим компонентам системы охлаждения. Эта вибрация может вызвать нежелательный шум и повреждение трубопровода хладагента, что приведет к утечке хладагента.

В небольшой системе с мягкими медными трубками малого диаметра гаситель вибрации может состоять из мотка трубок.Гибкий металлический шланг с внутренним диаметром, по крайней мере, таким же, как подсоединяемая трубка, предпочтительнее для более крупных систем. Эта секция трубопровода может быть оканчивалась гнездом с наружным диаметром, наружной резьбой или фланцами. Хладагент, движущийся с высокой скоростью по извилистому внутреннему диаметру поглотителя, может вызывать свистящий звук. Гасители вибрации не предназначены для сжатия или растяжения, поэтому их следует ориентировать параллельно коленчатому валу компрессора, а не под прямым углом к ​​нему.

Глушитель

Глушитель используется для уменьшения передачи пульсаций и шума нагнетания поршневого компрессора в систему трубопроводов и конденсатор.Глушитель представляет собой цилиндр с перегородками внутри. В целом глушители, которые создают большой перепад давления, более эффективны, чем глушители с меньшим ограничением. Как объем, так и плотность потока газа через глушитель влияют на характеристики глушителя.

Маслоотделитель

Маслоотделитель представляет собой контейнер с рядом перегородок и сеток, размещенных в линии нагнетания. Выходящий пар с масляным туманом, попадающий в маслоотделитель, вынужден поворачиваться и сталкиваться с перегородками и экранами, позволяя каплям масла объединяться в большие капли, которые стекают в поддон внизу.Отстойник позволяет осадку и загрязнителям оседать и может иметь магнит, притягивающий частицы железа. Когда в поддоне накопится достаточно масла, он поднимает поплавок и стекает обратно в картер компрессора, движимый давлением масла в маслоотделителе.

Маслоотделители чаще всего используются в больших и низкотемпературных системах. Они обязательны в аммиачных системах.

КОНДЕНСАТОР

Конденсатор представляет собой компонент на стороне высокого давления холодильного контура, который позволяет горячему газообразному хладагенту под высоким давлением отдавать скрытую теплоту конденсации в окружающую среду.Эта потеря тепла вызывает конденсацию газа в жидкость под высоким давлением, которая может быть подана по трубопроводу к измерительному устройству. Тепло, отводимое конденсатором, поступает в систему через испаритель и компрессор. Из-за неэффективности и других источников тепла конденсатор в открытой системе должен утилизировать примерно в 1,25 раза больше тепла, чем в испарителе. Конденсаторы в герметичных системах также должны отводить тепло от обмоток двигателя.

В зависимости от функции и способов отвода тепла используется много различных типов конденсаторов.Две основные категории «с водяным охлаждением» и «с воздушным охлаждением» подразделяются на среду, используемую для отвода тепла. Основная цель конструкции конденсатора состоит в том, чтобы отводить максимум тепла с наименьшими затратами и занимаемым пространством.

Вода и воздух обычно являются обильными и экономичными конденсирующими средами. Вода может быстро и эффективно отводить большое количество тепла, что позволяет сделать конденсатор относительно небольшим и делает конденсатор с водяным охлаждением более экономичным, когда он доступен. Однако воды может быть мало или она химически непригодна для охлаждения конденсатора.Кроме того, конденсаторы с водяным охлаждением подвержены образованию накипи, загрязнения, замерзания и коррозии.

Конденсаторы с воздушным охлаждением должны быть больше, чем агрегаты с водяным охлаждением, но не должны иметь проблем с замерзанием или водой. Воздушное охлаждение используется, когда вода недоступна, дорога или химически непригодна.

Ребра, проволока или пластины могут быть прикреплены к трубке конденсатора для увеличения площади поверхности и способности отводить тепло конденсации. Вентиляторы или насосы обычно используются для увеличения потока конденсирующейся среды.Такие усовершенствования увеличивают переохлаждение хладагента, увеличивают скорость теплопередачи и уменьшают овальный размер конденсатора.

КОНДЕНСАТОР ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Реле конденсаторов с воздушным охлаждением на вентиляторах для перемещения воздуха по трубкам и ребрам для отвода тепла от хладагента. Кожухи используются для повышения эффективности вентилятора за счет направления всего воздушного потока через трубы конденсатора. Для увеличения площади поверхности конденсатора можно использовать ребра различного типа.Правильная теплопередача в конденсаторах с воздушным охлаждением может быть достигнута только при чистой поверхности конденсатора.

Конденсатор с воздушным охлаждением должен быть рассчитан на работу в самых жарких условиях окружающей среды, когда теплопередача будет самой медленной, а охлаждающая нагрузка, вероятно, будет максимальной.

Наружный конденсатор с воздушным охлаждением, работающий в холодную погоду, представляет собой особую проблему при проектировании системы. Необходимы особые меры предосторожности для защиты наружного конденсатора с воздушным охлаждением от низких температур окружающей среды.Основная проблема заключается в том, что хладагент не будет течь через дозирующее устройство, если напор не будет достаточным, а низкие температуры окружающей среды уменьшат напор.

Для работы конденсатора с воздушным охлаждением при низких температурах окружающей среды системе может потребоваться любое из следующих устройств или их комбинация:

1. Всепогодный кожух конденсатора
2. Способ предотвращения короткого цикла компрессора
3. Способ регулирования напора в зимний период и при отрицательных температурах окружающей среды
4. Способ предотвращения разбавления компрессорного масла жидким хладагентом

Заявление об ограничении ответственности — В то время как Berg Chilling Systems Inc.(«Берг») прилагает разумные усилия для предоставления точной информации, мы не делаем никаких заявлений и не даем никаких гарантий относительно точности любого содержания в ней. Мы не несем ответственности за какие-либо типографские ошибки, ошибки или упущения в содержании или другие ошибки. Мы оставляем за собой право изменять содержание этой документации без предварительного уведомления.

, Олдрих Бочек (1939-2003)
Эксперт по управлению температурным режимом
Berg Chilling Systems Inc.

онлайн-курсов PDH. PDH для профессиональных инженеров.ПДХ Инжиниринг.

«Мне нравится широта ваших курсов по HVAC; не только экологичность или экономия энергии

курсов. «

Russell Bailey, P.E.

Нью-Йорк

«Он укрепил мои текущие знания и научил меня еще нескольким новым вещам.

, чтобы познакомить меня с новыми источниками

информации. «

Стивен Дедак, П.E.

Нью-Джерси

«Материал был очень информативным и организованным. Я многому научился, и они были

очень быстро отвечает на вопросы.

Это было на высшем уровне. Будет использовать

снова. Спасибо. «

Blair Hayward, P.E.

Альберта, Канада

«Простой в использовании веб-сайт. Хорошо организованный. Я действительно буду снова пользоваться вашими услугами.

проеду по вашей компании

имя другим на работе «

Roy Pfleiderer, P.E.

Нью-Йорк

«Справочные материалы были превосходными, и курс был очень информативным, особенно потому, что я думал, что я уже знаком.

с подробной информацией о Канзасе

Городская авария Хаятт «

Майкл Морган, П.E.

Техас

«Мне очень нравится ваша бизнес-модель. Мне нравится просматривать текст перед покупкой. Я нашел класс

информативно и полезно

в моей работе ».

Вильям Сенкевич, П.Е.

Флорида

«У вас большой выбор курсов, а статьи очень информативны. You

— лучшее, что я нашел.»

Russell Smith, P.E.

Пенсильвания

«Я считаю, что такой подход позволяет работающему инженеру легко зарабатывать PDH, давая время на просмотр

материал. «

Хесус Сьерра, П.Е.

Калифорния

«Спасибо, что позволили мне просмотреть неправильные ответы. На самом деле,

человек узнает больше

от сбоев.»

John Scondras, P.E.

Пенсильвания

«Курс составлен хорошо, и использование тематических исследований является эффективным.

способ обучения »

Джек Лундберг, P.E.

Висконсин

«Я очень впечатлен тем, как вы представляете курсы, т.е. позволяете

студент для ознакомления с курсом

материалов до оплаты и

получает викторину.»

Арвин Свангер, П.Е.

Вирджиния

«Спасибо за то, что вы предложили все эти замечательные курсы. Я определенно выучил и

получил огромное удовольствие «.

Мехди Рахими, П.Е.

Нью-Йорк

«Я очень доволен предлагаемыми курсами, качеством материалов и простотой поиска.

на связи

курсов.»

Уильям Валериоти, P.E.

Техас

«Этот материал в значительной степени оправдал мои ожидания. По курсу было легко следовать. Фотографии в основном обеспечивали хорошее наглядное представление о

обсуждаемых тем ».

Майкл Райан, P.E.

Пенсильвания

«Именно то, что я искал. Потребовался 1 балл по этике, и я нашел его здесь.»

Джеральд Нотт, П.Е.

Нью-Джерси

«Это был мой первый онлайн-опыт получения необходимых мне кредитов PDH. Это было

информативно, выгодно и экономично.

Я очень рекомендую

всем инженерам. »

Джеймс Шурелл, П.Е.

Огайо

«Я понимаю, что вопросы относятся к« реальному миру »и имеют отношение к моей практике, и

не на основании каких-то неясных раздел

законов, которые не применяются

до «нормальная» практика.»

Марк Каноник, П.Е.

Нью-Йорк

«Отличный опыт! Я многому научился, чтобы перенести его на свой медицинский прибор.

организация «

Иван Харлан, П.Е.

Теннесси

«Материалы курса содержали хорошее, не слишком математическое, с хорошим акцентом на практическое применение технологий».

Юджин Бойл, П.E.

Калифорния

«Это был очень приятный опыт. Тема была интересной и хорошо изложенной,

а онлайн-формат был очень

Доступно и просто

использовать. Большое спасибо. «

Патрисия Адамс, P.E.

Канзас

«Отличный способ добиться соответствия требованиям PE Continuing Education в рамках ограничений по времени лицензиата.»

Джозеф Фриссора, П.Е.

Нью-Джерси

«Должен признаться, я действительно многому научился. Помогает иметь распечатанный тест во время

Обзор текстового материала. Я

также оценил просмотр

фактических случаев предоставлено.

Жаклин Брукс, П.Е.

Флорида

«Документ» Общие ошибки ADA при проектировании объектов «очень полезен.Модель

испытание потребовало исследования в

документ но ответы были

в наличии «

Гарольд Катлер, П.Е.

Массачусетс

«Я эффективно использовал свое время. Спасибо за широкий выбор вариантов.

в транспортной инженерии, что мне нужно

для выполнения требований

Сертификат ВОМ.»

Джозеф Гилрой, П.Е.

Иллинойс

«Очень удобный и доступный способ заработать CEU для моих требований PG в Делавэре».

Ричард Роудс, P.E.

Мэриленд

«Я многому научился с защитным заземлением. Пока все курсы, которые я прошел, были отличными.

Надеюсь увидеть больше 40%

курсов со скидкой.»

Кристина Николас, П.Е.

Нью-Йорк

«Только что сдал экзамен по радиологическим стандартам и с нетерпением жду возможности сдать дополнительный

курсов. Процесс прост, и

намного эффективнее, чем

в пути «.

Деннис Мейер, P.E.

Айдахо

«Услуги, предоставляемые CEDengineering, очень полезны для Professional

Инженеры получат блоки PDH

в любое время.Очень удобно »

Пол Абелла, P.E.

Аризона

«Пока все отлично! Поскольку я постоянно работаю матерью двоих детей, у меня мало

пора искать где

получить мои кредиты от. «

Кристен Фаррелл, П.Е.

Висконсин

«Это было очень познавательно и познавательно.Легко для понимания с иллюстрациями

и графики; определенно делает это

проще поглотить все

теорий. «

Виктор Окампо, P.Eng.

Альберта, Канада

«Хороший обзор принципов работы с полупроводниками. Мне понравилось пройти курс по

мой собственный темп во время моего утром

до метро

на работу.»

Клиффорд Гринблатт, П.Е.

Мэриленд

«Просто найти интересные курсы, скачать документы и взять

викторина. Я бы очень рекомендовал

вам на любой PE нужно

CE единиц. «

Марк Хардкасл, П.Е.

Миссури

«Очень хороший выбор тем из многих областей техники.»

Randall Dreiling, P.E.

Миссури

«Я заново узнал то, что забыл. Я также рад оказать финансовую помощь

по ваш промо-адрес который

сниженная цена

на 40% «

Конрадо Казем, П.E.

Теннесси

«Отличный курс по разумной цене. Воспользуюсь вашими услугами в будущем».

Charles Fleischer, P.E.

Нью-Йорк

«Это был хороший тест и фактически подтвердил, что я прочитал профессиональную этику

коды и Нью-Мексико

правил. «

Брун Гильберт, П.E.

Калифорния

«Мне очень понравились занятия. Они стоили потраченного времени и усилий».

Дэвид Рейнольдс, P.E.

Канзас

«Очень доволен качеством тестовых документов. Буду использовать CEDengineerng

при необходимости дополнительно

сертификация. «

Томас Каппеллин, П.E.

Иллинойс

«У меня истек срок действия курса, но вы все же выполнили свое обязательство и дали

мне то, за что я заплатил — много

оценено! «

Джефф Ханслик, P.E.

Оклахома

«CEDengineering предоставляет удобные, экономичные и актуальные курсы.

для инженера »

Майк Зайдл, П.E.

Небраска

«Курс был по разумной цене, материал был кратким, а

хорошо организовано. «

Глен Шварц, П.Е.

Нью-Джерси

«Вопросы подходили для уроков, а материал урока —

хороший справочный материал

для деревянного дизайна. «

Брайан Адамс, П.E.

Миннесота

«Отлично, я смог получить полезные рекомендации по простому телефонному звонку.»

Роберт Велнер, П.Е.

Нью-Йорк

«У меня был большой опыт работы в прибрежном строительстве — проектирование

Строительство курс и

очень рекомендую .»

Денис Солано, P.E.

Флорида

«Очень понятный, хорошо организованный веб-сайт. Материалы курса этики Нью-Джерси были очень хорошими

хорошо подготовлен. «

Юджин Брэкбилл, П.Е.

Коннектикут

«Очень хороший опыт. Мне нравится возможность загружать учебные материалы на

обзор везде и

всякий раз, когда.»

Тим Чиддикс, P.E.

Колорадо

«Отлично! Поддерживаю широкий выбор тем на выбор».

Уильям Бараттино, P.E.

Вирджиния

«Процесс прямой, никакой ерунды. Хороший опыт».

Тайрон Бааш, П.E.

Иллинойс

«Вопросы на экзамене были зондирующими и демонстрировали понимание

материала. Полная

и комплексное. »

Майкл Тобин, P.E.

Аризона

«Это мой второй курс, и мне понравилось то, что мне предложили курс

поможет по моей линии

работ.»

Рики Хефлин, П.Е.

Оклахома

«Очень быстро и легко ориентироваться. Я определенно буду использовать этот сайт снова».

Анджела Уотсон, П.Е.

Монтана

«Легко выполнить. Нет путаницы при подходе к сдаче теста или записи сертификата».

Кеннет Пейдж, П.E.

Мэриленд

«Это был отличный источник информации о солнечном нагреве воды. Информативный

и отличный освежитель ».

Луан Мане, П.Е.

Conneticut

«Мне нравится, как зарегистрироваться и читать материалы в автономном режиме, а затем

Вернуться, чтобы пройти викторину «

Алекс Млсна, П.E.

Индиана

«Я оценил объем информации, предоставленной для класса. Я знаю

это вся информация, которую я могу

использование в реальных жизненных ситуациях »

Натали Дерингер, P.E.

Южная Дакота

«Обзорные материалы и образец теста были достаточно подробными, чтобы позволить мне

успешно завершено

курс.»

Ира Бродский, П.Е.

Нью-Джерси

«Веб-сайт прост в использовании, вы можете скачать материал для изучения, а потом вернуться

и пройдите викторину. Очень

удобно а на моем

собственный график «

Майкл Глэдд, P.E.

Грузия

«Спасибо за хорошие курсы на протяжении многих лет.»

Деннис Фундзак, П.Е.

Огайо

«Очень легко зарегистрироваться, получить доступ к курсу, пройти тест и распечатать PDH

сертификат. Спасибо за создание

процесс простой. »

Фред Шейбе, P.E.

Висконсин

«Положительный опыт.Быстро нашел курс, который соответствовал моим потребностям, и закончил

один час PDH в

один час. «

Стив Торкильдсон, P.E.

Южная Каролина

«Мне понравилось загружать документы для проверки содержания

и пригодность, до

имея платить за

материал .»

Ричард Вимеленберг, P.E.

Мэриленд

«Это хорошее напоминание об ЭЭ для инженеров, не являющихся электротехниками».

Дуглас Стаффорд, П.Е.

Техас

«Всегда есть возможности для улучшения, но я ничего не могу придумать в вашем

процесс, который требует

улучшение.»

Thomas Stalcup, P.E.

Арканзас

«Мне очень нравится удобство участия в викторине онлайн и получение сразу

сертификат. «

Марлен Делани, П.Е.

Иллинойс

«Учебные модули CEDengineering — это очень удобный способ доступа к информации по номеру

много разные технические зоны за пределами

по своей специализации без

надо ехать.»

Гектор Герреро, П.Е.

Грузия