Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Одеський національний політехнічний університет

Насоси

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт

Затверджено

на засіданні кафедри

прикладної екології

та гідрогазодінаміки

Протокол №______

від_______

Одеса

Наука и техніка

2012

Навчальне видання

Автори: Смик С.Ю

Колесник Т.В

Бєлка Г.С

Насоси

Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт

Здесь приводятся

Выпускные данны

Выставляемые издательством

Дослідження роботи відцентрового насоса Лабораторна робота № 7

Мета роботи - вивчення принципу дії відцентрового насоса, методики проведення його випробувань і обробки отриманих експериментальних результатів та побудови його характеристик.

1.1. Загальні положення

Відцентрові машини належать до класу динамічних, оскільки в них переважають сили інерції, а енергія передається рідині завдяки безпосередній взаємодії потоку з робочими лопатками. Відцентровий насос (рис. 1.1.а,б) складається із робочого колеса з лопатками 2 . Робоче колесо знаходиться у корпусі спіралевидної форми і насаджене на вал, який обертається завдяки електродвигуну. При обертанні робочого колеса рідина, що підводиться нормально до площини рисунка (вздовж осі), під дією відцентрових сил відкидається до периферії 1, пройшовши спіральний корпус і дифузор (напірний патрубок), надходить у мережу.

Площа перерізу корпуса збільшується, і тому швидкість потоку зменшується , і частина його кінетичної енергії перетворюється на по­тенційну (енергію тиску). У міжлопаткових каналах частинки рідини здійснюють складний рух: переносний – зі швидкістю U , відносний - зі швидкістю W і абсолютний в і швидкістю C.

На рис. 1.2 показано план швидкостей для частинки, що знаходиться на зовнішньому діаметрі (Д2) колеса (вектор W₂ спрямований дотично до профілю лопатки). Кут зветься конструктивним і залежить від профілю лопатки. Основними параметрами насоса е подача Q, напір H потужність N і ККД .

Поняття подачі еквівалентне поняттю витрати. Подача може бути об'ємною Q (м3/о) 1 масовою (кг/с). При цьому

(1.1)

Де – густина рідини, що проходить через насос, кг/м³.

У міжнародній системі одиниць використовується поняття масового напору Е (Дж/кг), під яким розуміють енергію,що передається кожному кілограму рідини,яка проходить через гідравлічну машину. В насособудуванні використовують поняття напору,під яким розуміють висоту

а

1 – спіральна камера; 2- напірний патрубок; 3- вал; 4- робоче колесо; 5- вхідний патрубок

б

1- підшипники; 2- кільце гідравлічного затвору; 3-отвір; 4- утиснюючі кільця; 5- розвантажувальні вікна; 6- робоче колесо; 7-кришка насоса; 8- всмоктувальний патрубок; 9- спіральна камера.

Рис 1.1 Схеми відцентрового насоса

Рис. 1.2 План швидкостей на зовнішньому ободі

стовпа рідини (м), що врівноважує тиск у даній точці. Напір і масовий напір пов'язані простим співвідношенням

(1.2)

Отримати розрахункову формулу для напору можливо завдяки використанню теореми-імпульсів. Оскільки ця теорема справедлива лише для струмкової течії, тобто для робочого колеса з нескінченною кількістю нескінченно тонкий лопаток ,то виникає індекс « ». Крім того, через те, що не були враховані, гідравлічні втрати, напір, що розраховуєть­ся, е ідеальним. Таким чином

(1.3)

Завдяки теоремі косинусів цю формулу можна привести до такого вигляду

(1.4)

Перший додаток виникає за рахунок обертального руху. Другий - за ра­хунок зміни відносної швидкості у робочому колесі, тобто обумовлений дифузорним ефектом.

Ці складові напору є статичною його частино. Третя складова -динамічною. При проектуванні насосів намагаються збільшити напір за рахунок статичної складової, оскільки зростання динамічної веде до збільшення втрат, отже 1 до зниження .

Залежність напору від подачі зветься напірною (головною) характеристикою відцентрової Чашини. Використовуючи (1.3), мож­на отримати вираз для ідеального напору

(1.5)

де - ширина лопатки на діаметрі , м;

- коефіцієнт, що враховує кінцеве число лопаток.

Таким чином можна розрахувати ідеальну напірну характеристику відцентрової машини. На рис. 1.3 приведені залежності для різних величин кута . При проектуванні відцентрових насосів вико­ристовують здебільше лопатки <90°, оскільки такі насоси найбільш економічні

Дійсна напірна характеристика завжди відрізняється від ідеальної тому, що у процесі передачі енергії виникають втрати. Об'ємні втрати виникають через перетікання рідини зі сторони високого тиску на сторону низького тиску, а також через витік. Ці втрати характеризуються об'ємним ККД . Гідравлічні втрати, які характеризуються гідравлічним ККД , виникають через вихоровиникнення і гідравлічне тертя об робочі поверхні. І нарешті, механічні втрати виникають черев тертя в сальниках 1 підшипниках. До них також відносять втрати на тертя рідини об неробочі поверхні. Ці втрати ха­рактеризуються механічним ККД . Повний ККД може бути розрахований як добуток окремих

(1.6)

Оскільки за загальним правилом під повним ККД розуміють співвідношення корисної потужності (потужності, яка передана рідині)до потужності насоса (потужності до валу), то

(1.7)

Де

(1.8)

Отже

(1.9)

Орієнтовні значення об'ємного і гідравлічного ККД можуть бути роз­раховані за таким співвідношенням:

(1.10)

де - умовна величина, що зветься приведении діаметром

(1.11)

де - подача на вибраному режимі, М³/с;

- частота обертання, об/хв.

(1.12)

Де - коефіцієнт швидкохідності, ще характеризує тип робочого колеса

(1.13)

де і оптимальні подача. . і напір, м.

За значенням n_s , колеса відцентрових насосів класифікують нa тихо­хідні (n_s<80) , нормальні ( - 8О ... 150) і швидкохідні >150). Тихохідні колеса, мають довгі і вузькі канали і відрізниться відносно високими напорами при порівняно невеликій подачі.

Основні параметри насоса пов'язані з частотою обертання вала співвідношеннями пропорційності

(1.14)

Рис. 1.3. Залежність ідеальної характеристики від­центрового насоса від конструктивного кута

Якщо змінюється частота обертання вада з до , то за цими співвідношеннями можна побудувати нові характеристики насоса.

1.2. Опис експериментального стенда

Оскільки дійсна напірна характеристика відрізняються від ідеальної, то найточнішим шляхом її отримання є проведення випробу насоса. Випробування може проводитися як з метою отримання дійсний характеристик нового насоса, так і з метою їх перевірки через деякий , срок експлуатації насоса. В даній роботі треба визначити характеристики насоса БЦНМ 3/17 і порівняти отриману напірну характеристику з паспортною.

Дослідний стенд (рис. 1.4) складається з бака і, де якого підключено насос 2, що нагнітає воду через регулюючий вентиль 3 і витратомірну діафрагму 4 в систему. Для вимірювання перепаду тиску і діафрагми підключений П-подібний диференційний манометр.

Потужність, що споживає електродвигун, ККД якого дорівнює 0.35 вимірюють ватметром.

Рис.1.4. Принципова схема експериментального стенда для випробування відцентрового насоса