11. Построение приближенных напорных характеристик насоса и сети.

Под напорной характеристикой насоса понимают графическую зависимость напора от падачи при постоянной частоте вращения вала машины. Напорная характеристика насоса, совмещенная с характеристикой сети, позволяет определить рабочий режим работы системы насос-сеть. В процессе эксплуатации может меняться величина подачи, что достигается изменением либо характеристики насоса, либо характеристики сети.

Используя основные уравнения энергии (уравнения Эйлера и Бернулли), можно изучить следующее выражение для определения напора:

H = k₁ ∙ ω² + k₂ ∙ ω ∙ Q – k₃ ∙ Q²,

где k₁, k₂ и k₃ - коэффициенты зависящие от конструктивных и режимных факторов.

k₁ =

k₃ = ,

где Н - напор ступени на расчетном режиме, Дж/кг

Q -подача на расчетном режиме, м/с

η - КПД насоса на рабочем режиме

ω - угловая скорость

k₁ и k₃ - безразмерные эмпирические коэффициенты.

Коэффициенты k₁ и k₃ входящие в выражения, определяются по следующим

зависимостям, полученным в результате статистического анализа:

k₁ = A₁ ∙ n_s + B₁ + ∙(η - )

k₃ = A₃ ∙ n_s + B₃ + ∙(η - ),

где n_s - коэффициент быстроходности.

n_s = 193 ∙ ω ∙ = 193 ∙ ∙

n_s = 193 ∙ ∙ = 70,54

Из таблиц 5 и 6 выбираем значения коэффициентов:

Значения коэффициентов A₁ , B₁, A₃ , B₃

Таблица 5.

ns	A1	B1	A3	B3
50-80	0,0015	0,686	-0,000675	0,339
80-150	0,0022	0,63	0,002	0,125

Значения коэффициентов , , ,

Таблица 6.

η
<0,70	1,7	0,7	1,3	0,7
0,70-0,75	0	0	0	0
>0,75	0,8	0,75	0,3	0,75

k₁ = 0,0015 ∙ 70,54 + 0,686 + ∙(0,636 - ) = 0,683

k₃ = - 0,000675 ∙ 70,54 + 0,339 + ∙(0,636 - ) = 0,208

k₁ = = = 0,00463

k₁ = = = 1061224,5

Коэффициент k₂ определяется по найденным значениям k₁, k₃ :

k₂ =

k₂ = = 29,93

Определяем напор:

H = k₁ ∙ ω² + k₂ ∙ ω ∙ Q – k₃ ∙ Q²

H = 0,00463 ∙ 304,6² + 29,93 ∙ 304,6 ∙ 0,0111 – 1061224,5 ∙ 0,0111² = 400 Дж/кг.

Задаваясь рядом значкний Q_i и подставляя их в уравнения энергии ( уравнения Эйлера и Бернулли), находим соответствующие значения H_i.

Напорная характеристика насоса H_i = f (Q), n = const, (см.таблицу 7 и рис.10).

Полученные значения напора насоса, как функции от подачи, при постоянном количестве оборотов вала двигателя n =2910 об/мин, позволяют построить напорную характеристику расчетного центробежного насоса.

Под характеристикой сети насосной установки понимают графическую зависимость напора сети Н_с от расхода жидкости в сети Q_c, т.е. H_c = f (Q_c). Т. к. разность давлений в напорной ёмкости и приемном резервуаре (Р_вх = Р_вых), а так же уровень жидкости в этих резервуарах не меняются при изменении расхода сети, то = 0.

Н_с = + a - , Дж/кг

где: а - некоторый коэффициент

а =

а = = 3246489,73

Задаваясь рядом значений Qci, находим соответствующие значение Hci.

Расчет характеристики сети Hci = f (Q_c), n = const, (см.таблицу 7 и рис.12).

Рабочий режим определяют совмещением на одном графике в одинаковых масштабах напорной характеристики насоса, и характеристики сети. Рабочий режим – установивший режим работы, при котором соблюдаются материальный и энергетический баланс. Материальный баланс означает равенство количества жидкости выходящего из насоса расхода сети.

Таблица к расчёту напорных характеристик насоса и сети, а также к схеме параллельного и последовательного подключения насоса.

Таблица 7

Напорные характеристики насоса						Паралельное			Последавательное
Qi	Hi	Qci	Hci		Qi * 2		Hi	Qi		Hi * 2
0	429,57	0	0		0		429,57	0		859,1320755
0,0016	441,43	0,1311	8,20		0,0032		441,43	0,0016		882,8697579
0,0032	447,87	0,2623	32,80		0,0064		447,87	0,0032		895,7405014
0,0048	448,87	0,3934	73,80		0,0096		448,87	0,0048		897,744306
0,0064	444,44	0,5246	131,20		0,0128		444,44	0,0064		888,8811718
0,008	434,58	0,6557	205,00		0,016		434,58	0,008		869,1510986
0,0096	419,28	0,7869	295,20		0,0192		419,28	0,0096		838,5540866
0,0111	400,00	0,9098	394,66		0,0222		400,00	0,0111		800
0,0128	372,38	1,0492	524,81		0,0256		372,38	0,0128		744,7592459

Рис.12. Напорная характеристика насоса и сети

.

Рис.13. Напорных характеристик насоса и сети, а также к схемы параллельного и последовательного подключения насоса.

Заключение.

По заданным значениям подачи, напора давлении в воздухоохладителе, сопротивлении приемного трубопровода, высоте всасывания, температуре жидкости были рассчитаны параметры рабочего колеса и спирального отвода. Произведен расчёт на кавитацию, расчёт протечек, осевых и радиальных сил и определён напор.

Расчёт может быть использован для изготовления центробежного насоса. После изготовления насос может применятся на различных судах.