- •1. Классификация циркуляторов.
- •2. Основные понятия и определения.
- •3. Способ действия и кинематика потока среды в центробежном насосе.
- •4. Динамика потока в рабочем колесе, Уравнение Эйлера.
- •5. Действительный напор рк. Теоретическая и действительная
- •6. Мощность и кпд насосной установки.
- •7. Подобие центробежных рк. Работа насоса на сеть.
- •8. Коэффициент быстроходности и классификация центробежных насосов.
- •Быстроходный
- •9. Отводы и подводы центробежных насосов.
- •10. Радиальные и осевые силы в центробежных насосах.
- •11.Регулирование подачи насосов.
- •Регулирующий
- •Насосная установка
- •12. Параллельное и последовательное соединения насосов.
- •13. Устойчивость работы насоса в сети. Осевые насосы.
- •Рабочая область
- •Применение теоремы об изменении количества движения системы материальных точек (теоремы импульсов) дает возможность рассчитать величины fх и fу:
- •15. Подшипниковые опоры насосов. Элементарная теория смазки.
- •Эпюра давления
- •16. Уравнение Рейнольдса для смазочного слоя.
- •Испытания насосов.
- •Компенсатор
- •18.Вопросы прочности центробежных насосов.
8. Коэффициент быстроходности и классификация центробежных насосов.
Исходными данными для разработки насоса являются:
потребная подача и напор Q, Н,
плотность перекачиваемой среды ρ,
- угловая скорость вращения вала ω.
Созданный насос при этом наборе параметров должен работать в оптимальном режиме, поэтому каждой заданной комбинации ω, Н, Q (индекс опт при Q и Н в дальнейшем опущен) соответствуют свои размеры и конфигурация проточной части РК центробежной машины.
Каждой комбинации трех основных характеристк ω, Н, Q соответствуют свои размеры и конфигурация проточной части РК центробежной машины. Например, РК с большим Н имеет большой наружный диаметр D2, большая подача Q требует исполнения РК с большим диаметром входа в РК и расстоянием между дисками. Увеличение ω приводит к уменьшению D2, но слабо влияет на диаметр входа в РК.
Помимо исходных данных, геометрию РК определяет стремление разработчика повысить КПД насоса путем рационального выбора лопастных углов и т.д.
Подобно тому, как именно от числа Рейнольдса, т.е. комбинации величин диаметра трубы, вязкости и скорости течения, зависит режим течения жидкости, так и от комбинации ω, Н, Q зависит внешний облик РК центробежной машины.
Для подбора насоса под заданные Н м, Q м3/сек и располагая двигателем с частотой вращения ω 1/сек руководствуются величиной коэффициента быстроходности - ω S, объединяющего эти три основные характеристики.
Коэффициентом быстроходности ωS данной машины называют число, равное угловой скорости вращения “эталонной” машины, геометрически подобной данной (разрабатываемой или подбираемой), но имеющей подачу Qs=1 м3/сек и величину удельной работы LS =РS / ρ = НS g = 1Дж/кг (соответственно НS=0,102м).
Принимая эталонную машину за модель, а подбираемый насос за натуру, запишем формулы пропорциональности (7.5) и (7.7) с учетом выражений для НS и Qs. Обозначая наружные диаметры подобных рабочих колес D2S, D2 и полагая коэффициенты полезного действия модели и натуры одинаковыми, формулы пропорциональности принимают вид:
1/Q = ( ω S/ω ) ( D2S /D2)3, (8.1)
1/ g Н = ( ω S/ω )2 (D2S /D2)2 . (8.2)
В уравнениях 8.1 и 8.2 имеются два неизвестных отношения. Выражая из 8.2 отношение диаметров (D2S /D2) = 1/ ( ω S/ω ) (g Н)1/2 и подставляя его в 8.1, получаем уравнение для отношения скоростей вращения:
1/Q =( ω S/ω )/ ( ω S/ω )3 (g Н)3/2,
откуда:
( ω S/ω )2= Q/(g Н)3/2.
Окончательно:
ω S= ω Q1/2/(g Н)3/4. (8.3)
Нетрудно видеть, что ω S – безразмерная величина, являющаяся числом подобия.
Международный стандарт ИСО 2548 рекомендует вместо коэффициента быстроходности применять коэффициент конструкции насоса:
k =2π (Qопт)1/2 /(g Нопт)3/4 (8.4)
В практике насосостроения, справочной и учебной литературе до настоящего времени используется более архаичное выражение для коэффициента быстроходности nS как размерной величины. Она равна числу оборотов в минуту вала эталонного центробежного насоса, геометрически и кинематически подобного рассматриваемому, с такими же значениями КПД. Эталонный насос, обладая мощностью Ns=1 л.с.=75 кгм/сек=736 Вт, перекачивает с напором Нs=1м воду с плотностью ρs=1000кг/м3. Подача эталонного насоса в этом режиме – Qs равна:
Qs = Ns/ Нs g ρs= 736/ 1 . 9,81 . 1000 = 0,075м3/сек. (8.5)
Эталонный насос предполагается быть оснащенным геометрически и кинематически подобным с подбираемым насосом РК наружного диаметра D2S , который вращается с nS об/мин. Это позволяет считать рассматриваемую пару насосов как модель и натуру и использовать формулы пропорциональности для определения nS и Ds по известным Н, Q, n.
Условия подобия двух насосов (рассматриваемого и эталонного) в соответствии с формулами пропорциональности дают систему уравнений относительно nS / n и D2S /D2, несколько отличную от 8.3 и 8.4:
0,075/Q =( n S / n)( D2S /D2)3, (8.6)
1/ Н= (n S / n)2(D2S /D2)2 . (8.7)
Решение системы относительно nS аналогично предыдущему.
Из 8.7:
(D2S /D2) = 1/ (n S/ n) Н1/2 ,
подстановка в 8.6:
0,075/ Q = (nS / n) /[ Н1/2 (nS /n)]3,
решение относительно (nS/n):
(nS / n) = (Q/ 0,075)1/2 / [ Н1/2]3/2 (8.8)
и относительно nS:
nS=3,65 n Q1/2/ Н3/4 (8.9)
Коэффициент быстроходности является определяющим параметром и критерием свойств насоса только в режиме с максимальным КПД, при регулировании подачи он может изменяться от нуля до значительных величин.
Нормальный ns=80-150
b2