Анализ работы пожарного насоса

Размещено на http://allbest.ru

МИНИСТЕРСТВО РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ПО ДЕЛАМ ГРАЖДАНСКОЙ ОБОРОНЫ, ЧРЕЗВЫЧАЙНЫМ СИТУАЦИЯМ И ЛИКВИДАЦИИ ПОСЛЕДСТВИЙ СТИХИЙНЫХ БЕДСТВИЙ

Академия Государственной противопожарной службы

Кафедра: «Пожарная техника»

Дисциплина: «Пожарная и аварийно-спасательная техника»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Анализ работы пожарного насоса

Выполнил: слушатель Чулков И.И

ст. сержант внутренней службы

Проверил:

Москва

2016

Согласования режимов работы двигателя ПА и пожарного насоса

Исходные данные

Решение

В результате работы должна быть построена графические зависимости параметров ПН и двигателя внутреннего сгорания.

В первой четверти координат Н, м и Q, л/с необходимо представить зависимости H = f(Q) при различных постоянных значениях частоты вращения вала насоса n_н1, n_н2 и n_н3.

Для этого следует по формуле определить H = f(Q)

Н = А + ВQ - СQ² , м

где А, В и С - коэффициенты для всех пожарных насосов при n_н1.

Для насоса НЦПН-20/100 значения расходов рекомендуется принимать равными 4, 10, 15 и 20 л/с.

Н(4) = 193,47 + 0,3·4 - 0,0337·4² =194,1 м

Н(10) = 193,47 + 0,3·10 - 0,0337·10² =193,1 м

Н(15) = 193,47 + 0,3·15 - 0,0337·15² =190,4 м

Н(20) = 193,47 + 0,3·20 - 0,0337·20² =186 м

Для расчетов H = f(Q) при n_н2 и n_н3 следует воспользоваться теорией подобия:

В пояснительной записке представим расчет H = f(Q) только для n_н1. Для значений H и Q при n_н2 и n_н3 запишем значения и , а результаты расчетов приведем в таблице 1.

Таблица 1

Результаты расчетов

Выполнив графическое представление полученных результатов, необходимо обозначить граничные точки а, b, c и d.

Во второй четверти координат представим зависимость мощности, потребляемой пожарным насосом N = f(Q), при заданных значениях частот вращения вала насоса n_н1, n_н2 и n_н3 . Для частоты вращения n_н1 ее вычисляем по формуле

N' = A + BQ - CQ², кВт

где А,В и С - коэффициенты, указанные для ПН.

Мощность, отдаваемая двигателем должна определяться с учетом ее потери в трансмиссии

где з_тр - коэффициент полезного действия трансмиссии.

N'(4) = 20,57 + 1,08·4 - 0·4² = 24,9 кВт

N'(10) = 20,57 + 1,08·10 - 0·10² = 31,4 кВт

N'(15) = 20,57 + 1,08·15 - 0·15² = 36,8 кВт

N'(20) = 20,57 + 1,08·20 - 0·20² = 42,2 кВт

По вычисленным значениям мощности N при n_н1 построим зависимость N_н1 = f(Q).Для построения зависимостей N = f(Q) для частот вращения вала насоса n_н2 и n_н3 воспользуемся теорией подобия

В пояснительной записке представим расчеты N = f(Q) только для частоты вращения вала насоса n_н1 .

Результаты для других частот n_н2 и n_н3 запишем в виде таблицы 2, как было указано для H = f(Q). На представленных кривых N_Нi = f(Q) следует определить точки a', b', c' и d' и соединить их с точками a, b, c и d функции H = f(Q).

Таблица 2

Результаты расчетов

В третьей четверти с координатами мощности двигателя N, кВт и частотой вращения его коленчатого вала n, мин^-1 построим внешнюю скоростную характеристику двигателя внутреннего сгорания N = f(n), устанавливаемого на пожарных автоцистернах.

Внешнюю скоростную характеристику двигателя построим по следующим значениям:

Таблица 3

Данные для построения внешней скоростной характеристики двигателя

Согласование режимов работы пожарного насоса (ПН) и двигателя внутреннего сгорания (ДВС) осуществляется по двум параметрам: мощности, потребляемой насосом N_н и развиваемой двигателем N, а также частотой вращения вала насоса n_н и коленчатого вала двигателя n. При этом установлены ограничения по мощности, потребляемой насосом N_н ? 0,75 N_max и частотой вращения его вала n_н1 ? 0,75 n_max двигателя внутреннего сгорания.

Первое ограничение должно гарантировать некоторый запас мощности N, во избежание перегрева ДВС, эксплуатируемого в стационарном (не транспортном!) режиме работы двигателя пожарного автомобиля (ПА). Второе ограничение исключает работу ДВС в области, близкой к максимальным значениям n, во избежание большой интенсивности изнашивания его деталей.

На основании изложенного, в третьей четверти координат, построим внешнюю характеристику ДВС N = f(n) (кривая 1), на оси абсцисс проведем вертикальную линию на расстоянии от начала координат, равном 0,75 n_max. На этой же линии отметим точку К, соответствующую 0,7 N_max. Запас мощности «К - L» должен составлять 10...15%.

Установим допустимое предельное значение частоты вращения вала двигателя, определяем максимальное значение передаточного числа

где n_max - максимальная частота вращения коленчатого вала ДВС, мин^-1 (табл.3); n_н1 - частота вращения вала пожарного насоса, мин^-1.

Частота вращения коленчатого вала двигателя n_j (где j= 1,2,3), соответствующая частотам вращения вала пожарного насоса n_нi (n_н2 и n_н3) определяем

где i - передаточное отношение; n_нi - частоты вращения вала пожарного насоса, мин^-1 при n_н2 и n_н3.

По найденным значениям n_j проводим вертикальные линии n₁, n₂ и n₃. Они и характеризуют скоростные режимы двигателя, соответствующие частотам вращения вала насоса n_нi. Проводим горизонтальные линии от точек c' и d' до пересечения с линией, проведенной через n₃ , будет определен отрезок c" и d" , характеризующий мощность, потребляемую ПН. Аналогично определяют точки a" и b", а также две промежуточные точки, соответствующие n_н2.

В результате изложенных процедур будет установлена область a", b", c", d", характеризующая поле мощности, потребляемой ПН.

На основании сопоставления полей мощности, развиваемой двигателем и потребляемой насосом, необходимо:

1. Доказать, имеется ли необходимый запас мощности двигателя, обеспечивающий его эксплуатацию на всех возможных режимах работы ПН.

2. Определить расходы топлива и выбросы окислов азота при мощностях двигателя и частоте оборотов его вала, характерных для точек a", b", c" и d".

Изолинии удельных расходов топлива q_e г/кВт·ч и выбросы окислов азота С = г/кг сгоревшего топлива представлены в методическом пособии в поле, характеризуемом зависимостью крутящего момента, развиваемого двигателем M, Нм от частоты вращения его коленчатого вала, n мин^-1. Поэтому решение поставленной задачи должно осуществляться в такой последовательности. мощность двигатель расход пожар насос

Определим мощности N и частоты вращения вала двигателя в точках a", b", c" и d" (по рис.).

Вычислим значения величин крутящих моментов в указанных точках a", b", c" и d":

Используя графики из методического пособия, по вычисленным значениям T и соответствующим им частотам оборотов n вала двигателя, в точках a", b", c" и d" определим:

- удельные расходы топлива g_e г/кВт·ч;

- выбросы окислов азота С = г/кг сгоревшего топлива.

Найденные значения N, Т, g_e и NO_x запишем в табл. 4.

В заключение работы определим расход топлива и количество окислов азота, поступивших в атмосферу, при условии, что в течение одного месяца из пожарной автоцистерны было подано 20 т воды на тушение пожаров.

Полученные результаты также запишем в табл.6.

Таблица 4

Результаты расчетов

В результате выполненных расчетов наиболее рациональный режим работы пожарного насоса по расходу топлива двигателем и выбросам в атмосферу окислов азота является n=2100 об/мин и Q=15,6 л/с.

Список литературы

1. Учебник «Пожарная и аварийно-спасательная техника» в 2 частях под редакцией доктора технических наук, профессора М.Д. Безбородько. - М : Академия ГПС, 2013.

2. «Согласование режимов работы центробежного насоса с двигателем пожарного автомобиля»: контрольная работа по дисциплине «Пожарная и аварийно-спасательная техника» / Сост. М.Д. Безбородько, М. В. Алешков, А. В. Рожков, В. М. Климовцов, С.В. Огурцов. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2016.

Размещено на Allbest.ru