Лабораторна робота № 9 Вивчення конструктивних особливостей відцентрового насоса

Мета роботи:	Ознайомитися з будовою відцентрового насоса, його основними вузлами, деталями, принципом дії, вивчити теорію робочого колеса насоса.
Прилади та обладнання:	Робоче колесо насоса, штангенциркуль, плакат та схеми відцентрового насоса.

Рис. 9.1.

Теоретичні відомості Загальні відомості та принцип дії відцентрових насосів

Відцентрові насоси відносять до багаточисельного класу гідравлічних машин.

За характером силової дії на рідину, як і всі гідравлічні машини, насоси поділяють на об’ємні та динамічні.

Відцентрові насоси відносяться до групи лопасних насосів динамічної дії з неперервною подачею. Крім них, до цієї групи також відносять осьові та вихрові насоси. У залежності від призначення та конструкції лопасні насоси поділяють на нормальні, напівосьові, консольні тощо. Всі вони мають робоче колесо з лопатками.

На рис.9.1 наведена найпростіша схема одноколісного, з одностороннім входом, відцентрового насосу. Головною деталлю його є робоче колесо 1 з криволінійними лопатками 2. Робоче колесо укріплене на валу 3 і розташоване в корпусі (кожуху) 4. Рідина надходить до центру робочого колеса по всмоктуючому патрубку 5 і під дією відцентрових сил рухається по каналам між лопатками до периферії, прямуючи далі в нагнітальний патрубок 6. Призначенням робочого колеса є передача енергії потоку рідин. Це відбувається шляхом динамічного (відцентрового) впливу лопаток на потік, що призводить до зміни швидкості частинок рідини при їх проходженні через робоче колесо. Долаючи сили інерції рідини, робоче колесо при обертанні здійснює роботу відцентрових сил, яка передається рідині, збільшуючи кінетичну енергію потоку, і потенційну енергію тиску.

Відцентрові насоси не мають самовсмоктування, і тому перед запуском їх заливають рідиною.

Одноколісні відцентрові насоси з одностороннім ходом (підводом рідини) використовують, коли необхідно мати невеликі напори і потужності. Насоси з підвищеною потужністю виготовляють з двостороннім входом, при цьому усувається зсув робочого колеса вздовж валу насоса.

Класифікація відцентрових насосів

Насоси, у тому числі і відцентрові, прийнято класифікувати за:

1. Параметрами.

2. Конструкцією.

3. Родом робочої рідини.

4. Призначенням.

Рис. 9.2.

Основи теорії робочого колеса

Теоретичний напір є перетворенням питомої енергії рідини в насосі і дорівнює різниці повних питомих енергій (напорів) на виході (нагнітанні) та на вході (всмоктування) в насос (рис.9.3.)

H_T = e_H – e_BC = H_H-H_BC .

Цей напір визначається за формулою Ейлера для робочого колеса лопасних насосів:

, (9.1)

де ,. – абсолютна швидкість руху рідини на вході і на виході колеса (рис. 9.3);

u₁, u₂ – колова (переносна) швидкість на вході і на виході робочого колеса;

w₁, w₂ – відносні швидкості рідини;

α₁, α₂ – кути між абсолютною і відносною швидкостями.

Рух рідини в насосі є складним, кожна її частинка, яка попадає на лопатку А₁ А₂ колеса приймає участь у двох рухах: обертається разом із колесом з переносною швидкістю u₁, яка дорівнює коловій швидкості колеса на його вході, та відносною w₁, з якою частинка переміщується вздовж профілю лопатки. Вектор швидкості u₁ дотичний до кола радіуса r₁, а вектор w₁ дотичний до профілю лопатки в точці А₁. Абсолютна швидкість υ₁ буде дорівнювати геометричній сумі векторів w і u₁.

Рис. 9.3.

,

а її модуль визначиться співвідношенням:

. (9.2)

Для запобігання великих втрат напору, а також для плавного руху рідини при конструюванні робочого колеса кут α₁ приймають рівним 90⁰ (cos 90⁰ = 0), тому формула (9.1) має вигляд:

(9.3)

Із тих же міркувань кут α₂ та β₂ між вектором w₂ та дотичної до кола повинні знаходитись у межах зігнутих назад лопаток (β<90⁰):

α₂ = 10-15⁰, β₂ = 20-45⁰ . (9.4)

Колова швидкість на виході з робочого колеса знаходиться за формулою:

u₂ = 2πr₂n = πD₂n, (9.5)

де D₂ – зовнішній діаметр колеса, м;

n – число обертів колеса за секунду, с^-1 у межах 10-25 с^-1.

Дійсний напір відцентрового насосу розраховується за формулою:

(9.6)

де η_r – гідравлічний коефіцієнт корисної дії насоса

η_r = 0,8-0,95, (9.7)

K_z – коефіцієнт, який враховує форму та число лопаток Z.

Із збільшенням Z, зростає. K_z . Як правило:

K_z = 0,75-0,85 (9.8)

Очевидно, що Н<Н_Т.