Рабочая характеристи­ка центробежного насоса (б)

Режим работы насоса, соответствующий максимальному КПД, называют оптимальным. Главная цель подбора насосов — обеспечение их эксплуатации при оптимальном режиме, учиты­вая, что кривая КПД имеет в зоне оптимальной точки пологий характер, однако на практике пользуются рабочей частью харак­теристики насоса (зона, соответствующая примерно 0,9hмакс, в пределах которой допускаются подбор и эксплуатация насосов).

Кавитационные характеристики необходимы для оценки кавитационных свойств насосов и правильного выбо­ра высоты всасывания. Для построения кавитационной характе­ристики насоса его подвергают кавитационным испытаниям на специальных стендах.

В определенных границах изменения избыточного напора на всасывании Hвс.изб значения Q, Н и hостаются неизменными. При некоторых значениях Нвс.изб появляются шумы и треск при работе насоса, характеризующие наступление местной кавитации. При дальнейшем понижении Нвс.изб значения Q, Н и h начинают постепенно уменьшаться, кавитационный шум усили­вается и в конечном счете происходит срыв работы насоса. Точно установить момент начала воздействия кавитации на Q, Н и h не представляется возможным, поэтому условно принимают за минимальную избыточную высоту всасывания Нвс.изб min, то ее значение, при котором подача насоса падает на 1 % своего первоначального значения.

Очень часто на рабочие характеристики насосов наносят еще кривую Нвак — Q, которая дает значения допустимой вакуумметрической высоты всасывания в зависимости от подачи насоса.

Основы теории подобия и пересчет характеристик насоса

Основы теории подобия. Движение жидкости в проточной части лопастных насосов имеет достаточно сложный характер, поэтому при разработке и создании современных гидромашин необходимо проводить испытания в лабораторных и натурных условиях. Такие исследования опираются на использование общей теории гидромеханического подобия движения реальной жидкости.

Геометрическое подобие, как известно из геомет­рии, представляет собой пропорциональность сходственных раз­меров и равенство соответствующих углов. В гидравлике под геометрическим подобием понимают подобие тех поверхностей, которые ограничивают потоки, т. е. подобие русл или каналов. При моделировании два насоса могут считаться подобными, если линейные размеры одного из них (модель) в одинаковое число раз меньше соответствующих размеров другого:

При геометрическом подобии все углы постоянны. Для пол­ного геометрического подобия необходимо, чтобы относительная шероховатость D/D и относительные зазоры d/ D) были одинаковы для обоих насосов.

Кинематическое подобие означает пропорциональ­ность местных скоростей в сходственных точках и равенство углов, характеризующих направление этих скоростей. Траекто­рии движения должны быть геометрически подобны:

Динамическое подобие— это пропорциональность сил, действующих на сходственные объемы в кинематически подобных потоках, и равенство углов, характеризующих направ­ление этих сил. Динамическое подобие сводится к равенству чисел, или критериев Эйлера, Рейнольдса, Фруда:

две l — характерный линейный размер; t — время.

Гидромеханическое подобие основывается на со­блюдении геометрического, кинематического и динамического подобия.

Критерии будут определяющими тогда, когда они выражены через исходные величины, задаваемые в начальных и граничных условиях.

В практике моделирования гидромашин большое значение имеет критерий Эйлера:

Пересчет характеристик насоса при изменении частоты враще­ния и диаметра рабочего колеса. Для пересчета характеристик воспользуемся формулами закона пропорциональности:

при наружном диаметре рабочего колеса D₂ = const.

Пересчет осуществляется следующим образом: задают ряд значений расхода Q, по имеющейся характеристике находят со­ответствующие каждому значению Q напор Н и КПД. Под­ставляют найденные значения Q₁, п₁ и H в уравнение и получают соответствующие значения Q₂, h₂ и H₂, т. е. координа­ты точек новой характеристики насоса при частоте вращения n₂. Наносят точки на график и получают искомую характеристику насоса при n₂.

Если дана зависимость Н от Q при n₁ = const., то аналогичная кривая для n₂ ⁼ const может быть получена пересчетом абсцисс точек (подач) первой кривой пропорционально отношениям час­тот вращения, а ординат (напоров) — пропорционально квадрату этого отношения. Таким путем можно получить целую серию характеристик одного и того же насоса для ряда разных частот вращения n₂, n₃, n₄ и т. д.

На практике, если подобрать центробежный насос по каталогу или с применением закона динамического подобия не удается, прибегают к обточке его рабочего колеса. Практика и проведен­ные испытания показали, что при допустимом уменьшении диа­метра колеса КПД насоса снижается мало, но довольно сильно изменяются подача и напор. Необходимую степень обточки ко­леса определяют таким образом, чтобы удовлетворить расчетным значениям подачи и напора. Максимальная степень обточки ко­леса центробежного насоса зависит от быстроходности и воз­можна в следующих пределах: для n_s = 60… 120—на 20...15 %, для n_s = 120...200 — на 15...10, для n_s = 200...300 — на 10...5 %.