Описание стенда для исследования работы циркуляционных насосов

Схема лабораторного стенда для исследования работы циркуляционных насосов с мокрым ротором показана на рис. 1.

Рис. 1. Стенд для испытаний циркуляционных насосов

Установка представляет собой замкнутый контур, имитирующий систему отопления. Трубопроводы заполняются водой из центрального водопровода при открытых вентилях 19 и 20.

В системе установлено 2 центробежных циркуляционных насоса с мокрым ротором Wilo-TOP-S 40/7 EM (1) и Wilo-Stratos 40/1-8 EM (2). Первый насос относится к группе стандартных насосов и имеет 3 скорости вращения ротора. Рабочие характеристики данного насоса показаны на рис. 2.

.

Рис. 2. Рабочие характеристики насоса

Wilo-TOP-S 40/7 EM

Расшифровка обозначения:

TOP-S – серия насоса;

40 – условный проход, мм;

7 – максимальный напор при нулевой подаче, м.

Второй насос относится к группе высокоэффективных насосов с функциями электронного регулирования мощности. Рабочие характеристики данного насоса показаны на рис. 3 и 4.

Расшифровка обозначения:

Stratos – серия насоса;

40 – условный проход, мм;

1 – 8 – диапазон изменения напора, м.

Рис. 3. Рабочие характеристики насоса Wilo-Stratos 40/1-8 EM

в режиме ΔР – с (constant)

Каждый насос оборудован манометрами для измерения давления до и после насоса (6–9), запорной арматурой (10–13) и обратными клапанами 17, 18. Обвязка насосов позволяет осуществлять как параллельное, так и последовательное их подключение. Для последовательного соединения служит перепускной трубопровод с запорным вентилем 16.

Каждый насос оснащен ваттметром 4, 5 для измерения потребляемой из сети мощности.

Изменение сопротивления сети (расхода воды) осуществляется соответствующим вентилем на напорном трубопроводе. Расход жидкости определяется при помощи водомера 3.

Напор Н, м, создаваемый насосом, определяется по формуле

Н = (p_п2 – р_п1)/g , (1)

где p_п2 – полное избыточное давление после насоса, Па; p_п1 – полное избыточное давление до насоса, Па;  – объемный вес жидкости, кг/м³ (для воды 1000 кг/м³); g – ускорение свободного падения, м/с².

Рис. 4. Рабочие характеристики насоса Wilo-Stratos 40/1-8 EM

в режиме ΔР – v (variable)

Формула (1) справедлива в том случае, если контрольные точки 1 и 2 находятся непосредственно в сечениях всасывающего и напорного патрубков насосов и расположены на одном уровне. В противном случае составляющими напора насоса будут также являться геометрическая высота подъема жидкости и потери напора между контрольными точками.

Поскольку в данной системе диаметры всасывающего и напорного трубопроводов в точках измерения одинаковы, прирост динамического давления равен нулю и формулу (1) можно переписать в виде

Н = (p_ст2 – p_ст1)/g, (2)

где p_ст2 – статическое избыточное давление после насоса, Па; p_ст1 – статическое избыточное давление до насоса, Па;  – объемный вес жидкости (для воды 1000 кг/м³), кг/м³; g – ускорение свободного падения, м/с².

Потери напора на участках между контрольными точками и насосом очень малы, и ими при расчете напора насоса в лабораторных работах можно пренебречь. Геометрическая разность отметок контрольных точек Z (расстояние по вертикали между цапками манометров, м) измеряется линейкой.

Тогда напор насоса, м, в данной системе можно рассчитать по формуле

Н = (p_{ст2 –} p_ст1)/g + Z. (3)

Статическое давление до и после насоса измеряется манометрами.

Полезная мощность N_пол, кВт, развиваемая насосом, рассчитывается по формуле

, (4)

где  – объемный вес жидкости, кг/м³ (для воды 1000 кг/м³); Q –  производительность насоса, м³/с; Н – напор насоса, м.

Мощность, потребляемая насосом и электродвигателем Р₁, кВт, определяется по показаниям ваттметров. Мощность на валу Р₂ для насосов с мокрым ротором не выделяется, поскольку мотор и гидравлическая часть насоса представляют собой единое целое. В каталогах так же приводятся значения Р₁.

КПД насоса с мокрым ротором можно посчитать по формуле

КПД = N_пол/Р₁. (5)

Дополнительные теоретические сведения, касающиеся работы циркуляционных насосов, изложены в работе [1].