5.5 Определение подачи рабочего колеса

Подача рабочего колеса, следовательно, центробежного насоса можно определить, исходя из уравнения расхода жидкости

Q = F*v

Q = η(πD₂*δ₂ – z(S₂/sin β₂)δ₂)c_2r,

где F—площадь живого сечения (рисунок 5.2), которую в данном случае можно считать равной боковой цилиндрической поверхности внешнего диа­метра рабочего колеса D₂ с высотой b₂,

b₂ - ширина рабочего колеса у внеш­него диаметра;

z -число лопаток;

l - длина сечения лопатки внешней окруж­ностью колеса.

За скорость v следует брать скорость, которая будет направ­лена нормально к живому сечению. Таковой является радиальная состав­ляющая абсолютной скорости у выхода из колеса с₂.

c_2r= c₂sin a₂.

Общий коэффициент полезного действия

η = η_г*η_об *η_мех,

где η_г - гидравлический к.п.д.;

η_об - объемный к.п.д. (рисунок 5.3);

η_мех -механический к.п.д.

Размеры, входящие в формулу (5.6), показаны на рисунке 5.2. Объем­ный к.п.д. в данном типе насоса обусловливается утечками жидкости через зазор между рабочими колесами и корпусом (рисунок 5.3).

Чтобы представить себе предельные величины подачи, вычислим его для двух значений — верхнего и нижнего предела угла наклона лопаток

При β₂ =36° из таблицы 5.2 а₂=6°, тогда

ψ = 1/(ctg a₂+ctg β₂) = 0,09

При β₂=15° из таблицы 5.2 а₂ =15°, тогда

ψ = 1/(ctg a₂+ctg β₂) = 0,13

Для определения коэффициента следует измерить угол β₂ наклона ло­паток по колесу и затем, пользуясь таблицей 5.2, брать значение угла а₂.

Следует отметить, что найденная по формуле (5.6) Q будет прибли­женно соответствовать нормальной подаче центробежного насоса при дан­ном напоре Н (или же противодавлении).

Рисунок 5.2 - Живое сечение на выходе жидкости из рабочего колеса

Рисунок 5.3 - Схема утечки через зазор

5.6 Определение коэффициента быстроходности

Удельной быстроходностью (коэффициентом быстроходности) насоса n_s называется число оборотов такого одноступенчатого насоса, который, бу­дучи данному насосу геометрически подобным, развивает полезную мощ­ность N, равную 1 л. с. при напоре в 1 м. Удельная быстроходность определя­ется для одного колеса. Если колесо двойного всасывания, та вместо Q сле­дует брать Q/2. Для насоса с односторонним всасыванием коэффициент бы­строходности

n_s = 3,65n

где п — число оборотов насоса в минуту;

Q — подача насосов в м/с (при максимальном к.п.д.);

Н— развиваемый насосом напор в м.

Как видно из формулы (5.8), напор, создаваемый колесом, увеличива­ется с уменьшением удельной быстроходности, если подача насоса и число оборотов остаются неизменными. Следовательно, чем меньше удельная бы­строходность, тем меньше требуемое количество ступеней насоса.

По величине удельной быстроходности колеса центробежных насосов разделяются на три отдельные группы (рисунок 5.4).

Рисунок 5.4 - Типы рабочих колес центробежного насоса с различной быстроходностью

1. n_s = 40 + 80, D₂/D_o=2,l + 2,5 — тихоходные центробежные насосы. Эти насосы создают высокий напор при сравнительно небольшой подаче.

2. n_s =80 * 150, D₂/D₀ =1,8 - 2 — нормальные центробежные насосы.

3. Пз =150+ 300, D₂/D₀ = 1,4 - 1,8— быстроходные центробежные насо­сы. Эти насосы при низких напорах создают большие подачи.

С увеличением n_s уменьшается и отношение размеров рабочего колеса D2/D0 . Если значение n_s, увеличиваясь, будет больше 300, то насос уже сле­дует относить к типу диагонального (винтового) насоса. Для осевых насосов значение n_s получается свыше 650. Поэтому осевые насосы применяют для получения большой производительности при незначительном давлении.