2 Лопастные насосы
2.1 Характеристики и режимы работы лопастных насосов
Основные параметры лопастных насосов (Q, H, N, и n) находятся в определенной зависимости, которую лучше всего понять из рассмотрения характеристических кривых.
Характеристикой
насоса называют
графически выраженную зависимость H,
N
и
от подачи Q
при постоянной частоте вращения рабочего
колеса (
),
при постоянной вязкости и плотности
жидкой среды на входе в насос.
Значения мощности,
напора и к.п.д. для ряда значений подачи
может быть представлено в виде системы
точек в координатах Q-H,
Q-N,
Q-
.
Соединяя точки плавными кривыми, получают
непрерывную графическую характеристику
зависимости рассматриваемых параметров
от подачи Q
при постоянной частоте вращения
.
Основной характеристической
кривой
насоса, является график, выражающий
зависимость развиваемого им напора от
подачи
при
(см.
рисунок 2.1).
При расчете режима
работы насоса используют полученные
опытным путем при испытаниях на
заводе-изготовителе паспортные данные,
или паспортные характеристики. Из
рисунка 2.1 видно, что
соответствуют значения
и
,
где т. Р –
оптимальная режимная точка.
а – стабильные; б – восходящие
Рисунок 2.1- Рабочие характеристики центробежных насосов
Из теоретической
зависимости
от
следует, что с уменьшением подачи напор
увеличивается, а при
,
т.е. при закрытой задвижке на напорном
трубопроводе, достигает максимального
значения. Однако испытания показали,
что некоторые насосы развивают
максимальный напор после открытия
задвижки, т.е. напор возрастает при
начальном увеличении подачи, а затем
падает; т.е. графическая характеристика
(рисунок 2.1.б) имеет восходящую ветвь от
до
.
Такие графические характеристики
называют восходящими.
Так же видно, что
напору
соответствуют две подачи
и
.
Изменение подачи насоса наступает
внезапно, сопровождаясь сильным шумом
и гидравлическими ударами, сила которых
зависит от диапазона изменения подачи
и длины трубопровода.
Работа насоса в
пределах подачи от
до
называют областью неустойчивой
работы.
Характеристики, не имеющие возрастающей
ветви, называются стабильными.
При этом режим работы насосов протекает
устойчиво во всех точках кривой
.
Форма характеристики
зависит от коэффициента
быстроходности
:
чем больше его значение, тем круче кривая
.
Одни и те же значения
и
могут быть получены в насосах с различной
частотой вращения. Естественно,
конструкция рабочих колес и всех
элементов проточной части насоса, как
и их размеры, при этом меняются. Для
сравнения лопастных насосов различных
типов и используют
,
объединяя группы рабочих колес по
принципу их геометрического и
кинематического подобия.
Коэффициентом быстроходности насоса называется частота вращения другого насоса, во всех деталях геометрически подобного рассматриваемому,
но таких размеров,
при которых, работая в том же режиме с
он дает подачу 0,075
.
Используя различные формулы пересчета,
определяют:
,
или
,
где
- в л.с.
Таким образом,
если пренебречь изменениями
и
при изменении режима работы насоса, то
коэффициент быстроходности остается
постоянным для всех режимов работы и
зависит только от его конструкции.
В действительности значение меняется в широком диапазоне: =0
при
,
и
при
и
.
Поэтому принято:
в формулы для определения
подставлять оптимальные по к.п.д. значения
и
.
Следовательно, тихоходные насосы ( =50-80) – это насосы, имеющие большой напор и сравнительно небольшую подачу; быстроходные насосы ( =400-1000) имеют меньший напор, но большую подачу.
При стабильной пологой характеристике напор насоса даже при значительном изменении подачи изменяется незначительно. Насосы с пологими характеристиками целесообразно применять в системах, где при постоянном напоре требуется регулирование подачи в широких пределах, например, в безбашенной системе водоснабжения.
Насосы со стабильной крутопадающей характеристикой целесообразно применять в системах со значительными колебаниями напора при необходимости сохранения по возможности постоянной подачи, например, на насосных станциях I подъема из поверхностных источников водоснабжения.
Насосы с восходящими характеристиками рекомендуется применять в системах, где подача не снижается до (до подачи, соответствующей напору при закрытой задвижке).
Крутизну кривой можно оценить по соотношению:
,
где
- напор насоса с закрытой задвижкой;
- напор насоса при
максимальном к.п.д.
При пологой
характеристике:
8-12%.
При крутопадающей характеристике: 25-30%.