4.Основные технические показатели насосов

Объемная подача насоса Q (м³/с) — объем жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Применяются также понятия массовая подача Q_m  (кг/с) и весовая подача G (кг/с).

Подача насоса зависит от геометрических размеров насоса и скорости движения его рабочих органов, а также от гидравлического сопротивления трубопровода, связанного с насосом.

Идеальная подача насоса Q_ИД — это сумма подачи насоса Q и объемных потерь в насосе ΔQy,  т. е. утечек через зазоры: Q_ИД  = Q + ΔQy.

Рабочий объем объемного насоса q — разность наибольшего и наименьшего значений объема рабочей камеры за один оборот вала или за двойной ход рабочего органа насоса (вытеснителя).

Давление насоса р определяется зависимостью

р=р_н- р_в+ρ·(υ_н²- υ_в²)/2+ρ·g·(z_н- z _в)

где р_н и р_в- соответственно давления на выходе и на входе в насос (давления нагнетания и всасывания); υ_ни υ_в - средние скорости жидкости на выходе и входе в насос; z_н и z _в - высоты центров тяжести сечений на выходе и входе в насос.

Предельное давление насоса — наибольшее давление на выходе из насоса, на которое рассчитана его конструкция.

Напор насоса Н — разность удельных энергий при выходе из насоса и на входе в него, выраженная высотой столба перекачиваемой жидкости. Напор насоса связан с давлением насоса зависимостью Н =р/γ. Напор насоса можно определять с помощью подключенных к нему манометра и мановакуумметра по формуле:

Н=(р_ман/γ) +( р_вак/γ)+h₀+(υ_н²- υ_в²)/(2·g)

где р_ман и р_вак- соответственно показания манометра и мановакуумметра; h₀ - вертикальное расстояние между точкой подключения мановакуумметра и манометра; υ_н и υ_в - скорости жидкости в местах отбора давлений.

Если давление на входе в насос больше атмосферного, то второй член в формуле отрицательный. Если диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков одинаковые (d_в = d_н), то последний член в выражении равен нулю.

Мощность насоса N — мощность, потребляемая насосом:

N=M·ω

где M - крутящий момент на валу насоса; ω - частота вращения вала.

Мощность насосного агрегата — мощность, потребляемая насосным агрегатом или насосом, в конструкцию которого входят узлы двигателя. Полезная мощность насоса N_n — мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкости:

N_n=Q·р=Q·γ·H=G·H

К.п.д. насоса η - отношение полезной мощности к мощности насоса:

η=N_n/N

Отношение полезной мощности насоса к мощности насосного агрегата называется к. п. д. насосного агрегата.

Оптимальный режим насоса — режим работы насоса при наибольшем значении к. п. д. Номинальный режим насоса — режим работы насоса, обеспечивающий заданные технические показатели. Кавитационный режим насоса — режим работы насоса в условиях кавитации, вызывающей изменение основных технических показателей.

Кавитационный запас — превышение полного напора жидкости во всасывающем патрубке насоса над давлением р_н.п насыщенных паров этой жидкости. Кавитационный запас определяется зависимостью:

Δh_кав=р_в/γ +υ_в²/(2·g)- р_н.п/γ

где р_в - абсолютное давление жидкости на входе в насос; р_н.п - давление насыщенных паров жидкости.

Допускаемый кавитационный запас Δh_кав^доп — кавитационный запас, обеспечивающий работу насоса без изменения основных технических показателей, связанных с возникновением в насосе явления кавитации.

Геометрическая высота всасывания — высота расположения центра входного отверстия насоса относительно свободной поверхности жидкости в открытом расходном резервуаре, из которого производится всасывание жидкости насосом.

Вакуумметрическая высота всасывания определяется выражением

H_вак=( р_а - р_в)/γ

где р_а - атмосферное давление.

Допускаемая вакуумметрическая высота всасывания - Н_вак^доп - вакуумметрическая высота всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения основных технических показателей, связанных с возникновением в насосе явления кавитации.

Подпор — высота расположения свободной поверхности жидкости в открытом резервуаре, из которого производится всасывание, отсчитанная от центра входного отверстия насоса. Для улучшения условий всасывания основного насоса искусственный подпор может быть создан вспомогательным насосом, установленным во всасывающем трубопроводе насосной установки, или повышенным давлением воздуха в расходном резервуаре, из которого производится всасывание жидкости.

Высота самовсасывания — высота самозаполнения всасывающего трубопровода самовсасывающим насосом (агрегатом).

5.. Широко применяют следующие способы регулирования подачи: дросселированием - изменением открытия клинкета или клапана у насоса; перепуском части расхода из напорного трубопровода во всасывающий по обводному трубопроводу; изменением частоты вращения вала насоса. Дросселирование - наиболее доступный во всех системах способ регулирования. Подачу насоса можно изменять тем или иным перекрытием клинкета (клапана) у насоса на нагнетательном трубопроводе, т.е. введением дополнительного гидравлического сопротивления в трубопроводе. Иногда регулирование осуществляют частичным перекрытием клинкета на всасывающем трубопроводе. Однако такой способ регулирования может быть применен лишь при незначительных изменениях подачи, так как увеличение гидравлического сопротивления на всасывании и связанное с этим углубление вакуума на входе жидкости в рабочее колесо насоса приводят к выделению газов и паров, подсосу воздуха, усилению явлений кавитации и срыву подачи. Регулирование режима работы насоса дросселированием вызывает дополнительные потери энергии. При регулировании режима работы перепуском части жидкости, подаваемой насосом, из нагнетательного трубопровода перепускается во всасывающий по обводному трубопроводу, на котором установлен клинкет, или сливается в приемный резервуар. При изменении степени открытия клинкета на обводном трубопроводе изменяются расход перепускаемой жидкости и, следовательно, расход сети. Регулирование перепуском неэкономично, так как теряется энергия жидкости, проходящей по обводному трубопроводу. Однако такое регулирование более экономично, чем дросселированием, для быстроходных насосов, у которых с увеличением подачи падает мощность. В тех случаях, когда есть такая возможность, целесообразно регулировать подачу насоса изменением частоты вращения двигателя. Экономичность регулирования работы насоса различными способами обычно сравнивают по потребляемой насосом мощности. Исследования для насосов, у которых с увеличением подачи мощность увеличивается (тихоходные и нормальные центробежные насосы), показали, что наименьшая потребляемая мощность получается при регулировании изменением частоты вращения, несколько большая мощность - при регулировании дросселированием, самая большая - при регулировании перепуском.