5. Снятие характеристики центробежного насоса. Коэффициент полезного действия центробежного насоса.

В насосе наблюдается частичный переток жидкости из напорной полости во всасывающую через щель лабиринтного уплотнения, отделяющего эти полости. В результате расход воды, подаваемый в напорный трубопровод, Q_a меньше расхода, проходящего через рабочее колесо, Q_б. Объемный КПД η_о = Q_a/Q_б обычно имеет значение в пределах 0,95 -0,98.

За счет трения о шероховатые поверхности, завихрений потока и разностей скоростей в струях (явление «удара») происходит потеря энергии потока, и в выражение для мощности насоса вводится гидравлический КПД η_г, который может колебаться в пределах 0,7 - 0,9.

Часть энергии теряется за счет трения вала в подшипниках и в сальниковых уплотнениях вала, что учитывается механическим КПД η_м.

Общий коэффициент полезного действия

.

Необходимая мощность насоса на валу

.

К оэффициент полезного действия насоса зависит от режима работы, т.е. от величины подачи и напора. Пример такой зависимости приведен на рис.19. Область высоких значений КПД определяет на кривой Q-H рабочую зону, за пределами которой эксплуатация насоса нецелесообразна.

6. Изменение характеристики центробежного насоса с изменением числа оборотов.

По уравнениям

и ,

т.е. подача изменяется пропорционально числам оборотов, а напоры – пропорционально квадратам числа оборотов.

Из этих уравнений следует, что

и

. (1)

Рис.26. Перестроение характеристики при изменении числа оборотов

При изменении числа оборотов новые значения Н и Q подчиняются уравнениям (1).

Возьмем на характеристике насоса (рис.26) точку с координатами Н₁ = 32 м и Q₁ = 0,32 м³/с; при изменении числа оборотов новые значения Н₂, Q₂ в соответствии с уравнением (1) будут располагаться на параболе с вершиной в начале координат и проходящей через точку Н₁, Q₁. Эта парабола носит название кривой пропорциональности.

Пример . Для насоса, характеристика которого приведена на рис.26, определить число оборотов, при котором характеристика пройдет через точку Q₂ = 0,25 м³/с, Н₂ = 20 м.

Решение.Проведем через заданную точку кривую пропорциональности по уравнению , найдем точку пересечения с характеристикой насоса Q₁=0,32 м³/с, Н₁ = 32 м и определим число оборотов

n₂ = об/мин.

Характеристику Q - Н насоса для определенного значения числа оборотов n₁ можно выразить аналитически в виде уравнения

, (1.1)

где коэффициенты А₁, В₁, и С₁ находят известными приемами для уравнения параболы, проходящей через три характерные точки на характеристике.

Найдем новые значения коэффициентов А₂ В₂, и С₂ для этого же насоса при числе оборотов n₂:

,

подставим это выражение в уравнение (1.1) и умножим обе части уравнения на n₂²/n₁² , получим:

.

Слева – выражение для Н₂; после сокращений формула примет вид

.

Таким образом, новые значения коэффициентов А₂ = А₁; В₂ = В₁ ; С₂ = С₁ .

Изменение числа оборотов насоса является важнейшим приемом, позволяющим сократить потребление электроэнергии насосами. Из уравнений подобия следует, что мощность на валу насоса изменяется пропорционально кубу числа оборотов.