Вопрос 30. Объясните устройство и принцип работы простейшего центробежного насоса. Какие потери энергии в насосе существуют и какова их природа.

Ответ: Схема простейшего центробежного насоса показана на рисунке 1.9. Внутри корпуса, имеющего специальную форму, расположено рабочее колесо 3, жестко закрепленное на валу 2. Рабочее колесо состоит из двух дисков, между которыми находятся лопасти 4, отогнутые в сторону, радиально противоположную направлению вращения. С помощью патрубков 5 и 6 корпус насоса соединен с всасывающим и напорным трубопроводами.

Рисунок 1.9

Принцип действия центробежного насоса заключается в следующем: при заполненных жидкостью корпусе и всасывающем трубопроводе, рабочее колесо приводится в движение с помощью приводного вала. Жидкость, находящаяся в лопастях, под действием центробежных сил начинает отбрасываться от центра к краям. В результате этого в центре создается разрежение, а по краям – повышенное давление. Под действием разрежения жидкость из всасывающего трубопровода поступает в насос, а из насоса, под действием повышенного давления, в напорный трубопровод.

Потери энергии в насосе: часть энергии, получаемой жидкостью в рабочем колесе, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений в проточной части машины. Эти потери учитываются гидравлическим КПД, а часть обусловлены отклонением действительной картины течения от предполагаемой струйной при бесконечном количестве лопастей.

Вопрос 33. Как изменятся подача, напор и мощность при изменении частоты вращения колеса насоса? Назовите существующие способы регулирования центробежных насосов и объясните их суть.

Ответ: при изменении частоты вращения колеса насоса, изменение подачи, напора и мощности описывается следующими зависимостями:

В настоящее время существуют следующие способы регулирования центробежных насосов:

Дроссельное регулирование (регулирование задвижкой).

Данное регулирование заключается в следующем: если прикрыть задвижку в напорном трубопроводе, появятся дополнительные местные сопротивления и увеличатся внешние сопротивления S, и в соответствии с уравнением:

Характеристика системы пойдет круче (Рисунок 1.10), а подача насоса уменьшится.

Рисунок 1.10

Регулирование путём изменения числа оборотов рабочего колеса насоса. Рабочая характеристика насоса при числе оборотов n1 представлена на рисунке 1.11. Точка пересечения А характеристики системы и характеристики насоса определит подачу Q_А и напор H_А насоса. Если изменить число оборотов рабочего колеса насоса, то изменится и его характеристика.

Рисунок 1.11

Регулирование путём обточки рабочего колеса

Если число оборотов изменить нельзя, то изменение рабочей характеристики насоса можно осуществить путём обрезки (обточки) рабочего колеса, т.е. уменьшением его наружного диаметра D2. При этом геометрическое подобие нарушается. При работе насоса на заданную сеть (систему) положение рабочей точки А определяет подачу Q_A и напор H_A (рисунок 1.12). После обрезки рабочего колеса характеристика насоса изменяется и подача его на эту же сеть становится равной Q_В, а напор H_В.

Рисунок 1.12

Следует отметить, что регулирование подачи насосных станций может осуществляться ступенчато за счёт включения дополнительных насосов и их совместной работы.