 |
Теоретическая часть
|
|
|
|
Центробежнымнасосом называют лопастной насос, в котором жидкость перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.
Основными параметрами центробежных насосов являются объемная подача Q, напор Н, мощность Nп, КПД и частота вращения n рабочего колеса.
Эти параметры взаимосвязаны и изменение одного из них неизбежно влечет за собой изменение других. Например, если при постоянной частоте вращения ротора увеличить подачу насоса, то создаваемый им напор уменьшится.
а) Подача. Объем перекачиваемой в единицу времени жидкости называется подачей и выражается в м3/ч или л/с.
Высота, на которую жидкость может быть поднята центробежным насосом, называется напором и ее измеряют в метрах. Эта высота не зависит от свойств жидкости (ее удельного веса), если вязкость жидкости не превышает вязкости воды.
Q = V/ n, м3/ч (5. 1)
б) Полный напор. Для горизонтального насоса полный напор определяют по формуле
H = Hd – Hs + ʋ d2 / 2•g - ʋ s2 / 2•g (5. 2)
где Hd - гидростатическое давление на выходе из насоса, измеряемое у выходного патрубка и отнесенное к оси вала насоса, м;
Hs - гидростатическое давление на входе, измеряемое у входного патрубка и отнесенное также к оси вала, м.
Если давление на входе является отрицательной величиной, то перед членом Нs уравнении (5. 2) будет знак плюс.
Последние два члена уравнения (5. 2) представляют собой разницу кинетических энергий (скоростных напоров) у выходного и входного патрубков.
Уравнение (5. 2) дает полный напор или энергию, сообщенную жидкости рабочим колесом между точками на входе и выходе, где измеряются давления (рис. 1).
|
|
|
Полный напор насосов с горизонтальным валом
Для вертикальных насосов с погруженными под воду рабочими органами полный напор определяют с помощью равенства
H = Hd + Hs + ʋ d2 / 2•g, (5. 3)
где Hd - гидростатическое давление на выходе, отнесенное к оси напорного колена;
Hs - геометрическая высота всасывания (расстояние от уровня жидкости до центра рабочего колеса).
Полный напор насосов с вертикальным валом
Величину Hs можно определить из уравнения Бернулли при условии: ʋ 2 = 0, α 1=0 (приемный резервуар достаточно больших размеров), р2 = ра и z2-z1 = Hs:
(5. 4)
Величину Нвак = ра – р1/ɣ — называют вакууметрической высотой всасывания насоса; Ʃ ∆ hw- сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе.
в) Коэффициент полезного действия. Степень гидравлического и механического совершенства насоса определяется значением его КПД, который равен отношению полезной мощности насоса к мощности N, подведенной к валу насоса.
Мощность на валу насоса является в то же время полезной мощностью привода.
Полный КПД насоса
(5. 5)
где Q – подача насоса в м3/ч, H – напор в м вод. ст., ρ – плотность воды кг/м3, N- мощность кВт.
Если подачу Q измеряют в л/с, а мощность N - в лошадиных силах, то
(5. 6)
Если насос предназначен для работы не на холодной воде, на которой проводились испытания, а на другой жидкости, то для получения полезной мощности вычисленную при испытаниях величину следует умножить на плотность подаваемой жидкости.
Полный КПД применяют для сравнения экономичности работы центробежных насосов. Кроме полного КПД, имеется ряд частных к. п. д., применяемых конструкторами и исследователями: гидравлический, механический, объемный. Они относятся только к какой-нибудь одной стороне работы насоса и не представляют интереса для тех, кто эксплуатирует насосы, но важны для изучения работы насоса.
|
|
|
г) Коэффициент быстроходности. Для описания гидравлических типов водяных турбин Камерер (1915) ввел характеристику, названную коэффициентом быстроходности, которая позднее была применена к центробежным насосам.
Коэффициент быстроходности
(5. 7)
где n - число оборотов в минуту;
Q - подача, м3/с;
Н - напор, м вод. ст.
В паспорте насоса обычно указывают параметры насоса, соответствующие условиям, при которых КПД наибольший. Чтобы определить параметры насоса в различных условиях его работы, при заводских испытаниях строят характеристики насосов, устанавливающие в графической форме связи между Q и Н; Q и η; Q и N при постоянной частоте вращения колеса п =const.
Характеристикой гидромашины называют функциональную зависимость между ее определенными параметрами при неизмененных других параметрах. Характеристики гидромашин приводятся аналитически, в таблицах или в диаграммах.
По указанным характеристикам можно установить высоту всасывания насоса. На кривой Н (Q) показана рабочая часть характеристики насоса (волнистой чертой), в пределах которого рекомендуется его применение. Для определения подачи, при которой насос создает требуемый напор Н – 35 м, откладывают на характеристике насоса значение этого напора. Из полученной точки проводят горизонтальную линию до пересечения с кривой Н (Q) в точке А. Из точки А проводят вертикальную линию до оси абсцисс и определяют искомую подачу насоса Q. При перекачке воды напор Н насоса равен 35 м при объемной подаче Q 41 л/с. По точкам пересечения штриховой вертикальной линии с кривыми Н (Q), η (Q) и Hвс (Q) определяют мощность N (26 кВт), КПД насоса (78%) и допустимую высоту всасывания Hвс (6 м). Характеристики насосов, построены для частоты вращения n = 24с.
|
|
|
