Международный государственный экологический университет

им. А.Д.Сахарова

Кафедра «Возобновляемые источники энергии»

Лабораторная работа Анализ работы центробежных консольных насосов

по курсу «Энергопреобразующие машины»

Минск 2012

Цель работы:

- закрепить теоретические знания по основным эксплуатационным характеристикам насосов;

- изучить принципиальное устройство основных видов центробежных насосов;

- изучить устройство и правила эксплуатации насосов центробежных консольных К 45/30, 1К8/18, 1К20/30;

- провести анализ характеристик насоса К 45/30.

1. Основные эксплуатационные характеристики насосов

Основные параметры. Основными параметрами (величинами), характеризующие работу нагнетательных машин, являются подача (расход), давление и напор. Энергия, сообщаемая потоку жидкости или газа нагнетательной машиной, определяется указанными величинами и плотностью подаваемой среды. Гидродинамическое и механическое совершенство машины характеризуется ее полным КПД.

Подача (расход) – количество жидкости (газа), перемещаемое машиной в единицу времени. Количество газа, подаваемого вентилятором и компрессором, принято называть производительностью.

Если подачу измеряют в единицах объема, то ее называют объемной и обозначают Q. Системой СИ введена массовая подача М (кг/с) – масса жидкости (газа), подаваемая машиной в единицу времени. Очевидно, что

где ρ – плотность среды, кг/м³; Q – объемная подача, м³/с.

Давление, развиваемое насосом, определяется уравнением сохранения энергии (уравнение Бернулли).

⁽¹⁾

где р_н, р_к – соответственно давление жидкости на входе (начальное) и выходе из насоса (конечное), Па; ρ – плотность жидкости, подаваемой насосом, кг/м³, с_н , с_к – средние скорости потока на входе и выходе, м/с; z_н ,z_к – высоты расположения центров входного и выходного сечений, м.

Формула (1) может быть использована и для вентиляторов, в этом случае последним членом из-за его малости можно пренебречь. Напор, развиваемый нагнетателем, определяется формулой

где р – давление нагнетателя.

Напор представляет собой высоту Н столба жидкости или газа, уравновешивающего давление р.

Разделим все члены уравнения (1) на ρg:

⁽²⁾

где Н – полный напор, развиваемый нагнетателем и исчисляемый обычно в метрах.

Уравнение (2) поясняет рис.1.

Рис. 1. Схема определения напора,

развиваемого нагнетателем

Для нагнетателей, подающих жидкости, влияние второго и третьего членов уравнения незначительно, поэтому можно пользоваться в этих формулой

Напор вентиляторов принято выражать условно в миллиметрах водяного столба. Давление, развиваемое вентиляторами, измеряется в паскалях (Па).

Следует иметь в виду, что напор в 1 мм вод. ст. эквивалентен давлению 9,81 Па.

Энергетическое совершенство нагнетателей характеризуется их удельной полезной работай L_n (Дж/кг), т.е. расходом энергии на 1 кг массы подаваемой жидкости (газа):

⁽³⁾

Работа L (Дж/кг), подводимая на вал нагнетателя, называется удельной работой. Из-за потерь энергии в нагнетателе L> L_n

На вал работающего нагнетателя непрерывно подводится мощность от приводного двигателя. Введем понятие полезной мощности и мощности нагнетателя.

Полезная мощность нагнетателя N_n – это работа, сообщаемая нагнетателем рабочему телу в 1 с.

Руководствуясь формулой (3), с учетом размерности для насосов и вентиляторов можно записать

Мощность, подаваемую на вал нагнетателя от приводного двигателя, называют мощностью нагнетателя и обозначают буквой N (кВт).

Потери энергии в рабочем процессе нагнетателя определяются неравенством N_n< N или N_n = N – N_пот.

Энергетическое совершенство насосов и вентиляторов оценивается коэффициентом полезного действия η = N_n/ N_.

В рабочих условиях КПД нагнетателя зависит от многих факторов – конструкции и размеров машины, рода рабочего тела, режима нагрузки установки, характеристики системы трубопроводов, подключенной к нагнетателю.

Эффективность установки, состоящей из нагнетателя, промежуточной передачи и приводного двигателя. Оценивается коэффициентом ее полезного действия η_уст = N_n/ N_эл, где N_эл – электрическая мощность, подводимая к двигателю.