1.2 Переміщення рідини та газів

(лекція)

Мета: ознайомитися з характеристикою відцентрових насосів; дослідити порівняння насосів різних типів.

План

1. Характеристика відцентрових насосів.

2. Універсальна характеристика насосу.

3. Характеристика трубопроводу.

4. Порівняння насосів різних типів.

Характеристики відцентрових насосів та мереж

При випробовуванні відцентрових насосів, змінюючи ступінь відкриття засувки на лінії нагнітання, вимірюють продуктивність Q, напір Н, потужність N та розраховують ККД насосу η. Отриманні при даному числі обертань (n=const) залежність Q – H, Q – N, Q – η наносять для наочності на графік, який називається характеристикою насосу.

З характеристики видно, що зі збільшенням напору при n=const продуктивність Q насосу зменшується. Лише на незначній початковій ділянці кривої Q – H спостерігається незначне підвищення напору зі збільшенням Q, яке відповідає нестійкої роботі насосу, що супроводжується гідравлічними ударами

(толчками) . Для багатьох сучасних насосів крива Q – H не має цієї ділянки.

Максимуму кривої Q – η відповідає нормальний режим роботи насосу при заданих Q, H та n.

Після зняття характеристики насосів при різних числах обертань отримують ряд кривих Q – H. Кожен насос володіє найбільшим ККД, якому відповідає визначена точка на кожній кривій Q – H; при відхиленні від цієї точки в будь-яку сторону кривої ККД насосу знижується. Поєднуючи між собою точки однакових ККД на усіх лініях Q – H, наносять на діаграму лінії η=const. Така діаграма називається універсальною характеристикою насосу.

При виборі насосу та числа обертань необхідно також, крім власної характеристики насосу, враховувати також характеристику мережі, тобто трубопроводу та приєднаних до нього апаратів.

Характеристика трубопроводу виражає залежність між розходом рідини та натиском, необхідним для її руху по трубопроводу. Цей напір складається з геометричної висоти підйому рідини, що дорівнює сумі висот усмоктування та нагнітання Н_г=Н_усм+Н_н та висоти втрати напору в трубопроводі. Характеристика трубопроводу виражається:

Н=Н_г+кQ² ,

д е к – коефіцієнт пропорційності.

Якщо нанести на графік характеристики насосу та трубопроводу, то точка їх перетину А, що називається робочою точкою, буде відповідати найбільшій продуктивності Q₁, яку може дати насос, що працює на даний трубопровід.

При подальшому збільшенні Q напор насоса буде менше за опір трубопроводу, і насос не буде подавати рідину. Можна зменшити продуктивність насосу та збільшити натиск, прикривши засувку на напірному трубопроводі, тобто ввести додатковий опір. При цьому продуктивність насосу зменшиться, наприклад, до Q₂, але частина напору насосу буде марно втрачатися на подолання опору засувки. Тому збільшення напору насосу більш необхідного для подолання опору мережі недоцільно.

Порівняння насосів різних типів

В промисловості найбільш розповсюдженні відцентрові насоси, які мають значні переваги у порівнянні з поршневими.

Переваги відцентрових насосів:

1. рівномірність подавання;

2. швидка хода (можливе безпосереднє поєднання з електродвигуном);

3. компактність;

4. простота устрою;

5. можливість перекачки забруднених речовин; крім того, для установки відцентрових насосів не потрібно масивних фундаментів.

Недоліки відцентрових насосів:

1. нижчий ККД, ніж у поршневих (на 10-15%);

2. необхідність заливання насосу та труби усмоктування рідиною перед пуском насосу;

3. зниження продуктивності зі збільшенням напору;

4. різке зниження ККД при малій продуктивності.

Поршневі насоси застосовують для перекачки невеликих кількостей рідини при великих напорах, для перекачування високов’язких рідин, а також вибухонебезпечних рідин. Іноді замість відцентрових насосів застосовують пропелерні, що відрізняються простотою устрою, компактністю та високим ККД.

Шестерінчасті насоси – для перекачки в’язких, що не містять твердих часточок, рідин.

Струменеві насоси, монтежю та повітряні підйомники відрізняються простотою устрою і можуть бути виготовлені з хімічно стійких матеріалів, але мають низький ККД.