1.Энергетические характеристики центробежного насоса.
Характеристикой насоса называется графически выраженная зависимость основных энергетических показателей от подачи при постоянной частоте вращения вала рабочего колеса, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос .Основные параметры лопастных насосов подача Q, напор Н, мощность N, коэффициент полезного действия) и частота вращения вала рабочего колеса п находятся в определенной зависимости, которая лучше всего уясняется из рассмотрения характеристических кривых. Значения напора, мощности и КПД для ряда значений подачи могут быть представлены в виде системы точек в координатах Q—Н, Q — N и Q — η). Соединяя точки плавными кривыми, получаем непрерывную графическую характеристику
зависимости рассматриваемых параметров от подачи насоса при постоянной частоте вращения п. Основной характеристической кривой насоса является график, выражающий зависимость развиваемого насосом напора от подачи H=f(Q)при постоянной частоте вращения
п = const. Для построения теоретической характеристики насоса при заданных конструктивных размерах воспользуемся уравнением центробежного насоса. Если поток на входе в колесо не закручен, то
Нг= u2*υ2u/g
Теоретическая подача насоса QT= π*D2*b2* υ2r;
υ2u = υ2- υ2r/ tgβ2.
Подставляя полученное значение V2u в основное уравнение теоретического напора, получаем:
При n= const окружная скорость u2 будет постоянной. Очевидно, что для рассматриваемого насоса D2, b2, tgβ2 являются постоянными
величинами. Введя соотв. Обозначения получаем:
Нт= А-В*Qт.
Таким образом, зависимость теоретического
напора от теоретической подачи QT выражается уравнением первой степени, которое в
координатах QT и Нт графически изображается прямыми линиями; наклон этих прямых зависит от значения углового коэффициента, являющегося функцией угла β2.(угол наклона лопасти рабочего колеса к горизонту. )
При β2 < 90° (лопатки отогнуты назад). С увеличением QT напор, развиваемый насосом, Н уменьшается. Следовательно, линия зависимости теоретического напора от подачи
направлена наклонно вниз. Наклон прямой I будет тем больше, чем меньше tg β2 т. е. угол β2.
При β2 = 90о (лопатки направлены радиально) tg β2= ∞, следовательно, второй член уравнения
будет равен нулю, тогда график зависимости Н от QT выражается прямой ,параллельной оси абсцисс и отсекающей на оси ординат отрезок.
При β2> 90° (лопатки загнуты вперед) tg β2<0, тогда второй член уравнения изменит знак минус на плюс. В этом случае с увеличением подачи возрастает напор, причем тем больше, чем больше β2 . Рабочие колеса с лопатками, загнутыми вперед (прямая / / / ) , создают значительно больший напор, чем колеса с лопатками, загнутыми назад (прямая /), и в этом их основное преимущество. Однако преобразование динамического давления, создаваемого лопатками, в статическое, путем уменьшения абсолютной скорости потока при выходе из рабочего колеса насоса, связано с большими потерями энергии. Ввиду этого рабочие колеса центробежных насосов, используемых для нагнетания жидкостей, как правило, изготовляются с лопатками, загнутыми назад.
Для получения действительной характеристики насоса необходимо внести поправки на гидравлические потери (в проточной части насоса), объемные и механические, также на конечное число лопаток. К механическим потерям относятся потери на трение дисков колеса о жидкость и потери трения в подшипниках и сальниках. Эти параметры почти не влияют на характеристику насоса, поэтому мы их здесь не рассматриваем. Однако и в этом случае фактическая характеристика не получается вследствие большого числа факторов, которые не поддаются точному определению и которыми приходится задаваться. Ввиду этого на практике отдают предпочтение опытным характеристикам, получаемым при испытании насосов.