Лабораторная Работа № 15 исследование параллельной работы насосов

Цель работы:

Исследование параллельной работы двух центробежных насосов, построение их характеристик и определение рабочей точки гидравлической сети, на которую они работают.

В работе необходимо:

- опытным путем определить зависимости напора, потребляемой мощности и КПД центробежных насосов от расхода жидкости (подачи насоса) для каждого из насосов;

- экспериментально оценить изменение потребного напора для сети при параллельной работе насосов и изменении расхода жидкости (подачи насосов);

- найти параметры рабочей точки гидравлической сети при параллельной работе центробежных насосов;

- сделать выводы об изменениях параметров насосов и рабочей точки гидравлической сети при параллельной работе центробежных насосов по сравнению с их обособленной работой.

Основные теоретические положения

При совместной работе насосов на сеть возможны два варианта их подключения – последовательный и параллельный. При параллельной работе насосов увеличивается подача, при последовательной – напор, пропорционально числу насосов (рис. 15.1).

а) б)

Рис. 15.1

Последовательное соединение насосов обычно применяется для увеличения напора в тех случаях, когда один насос не может создать требуемого напора. При последовательном соединении (последовательной ра­боте) один насос подает воду во всасывающий патрубок другого на­соса, а последний подает воду в напорный трубопровод. При этом подача насосов одинакова, а общий напор равен сумме напоров обоих насосов, взятых при одной и той же подаче. Следовательно, суммарная характеристика насосов I + II (рис. 15.1, а) получается сложением ординат кривых напоров I и II обоих насосов. Пересечение суммарной характеристики насосов с ха­рактеристикой насосной установки даст рабочую точку А, которая определяет подачу Q и суммарный напор H_I + Н_II обоих насосов. Проведя через точку А вертикальную прямую, получим на пересе­чении ее с кривыми напоров I и II напоры насосов H_I и Н_II. Следует отметить, что последовательная работа нескольких насосов менее выгодна, чем применение одного насоса с требуемым напором.

Мощность двигателей для параллельно работающих насосов оп­ределяют по мощности, потребляемой насосом при его индивидуальной работе. Применять параллельную работу насосов с различными характеристиками целесообразно для таких насосов, у которых развиваемые напоры от­личаются друг от друга незначительно (подача имеет меньшее значение). Параллельное соединение насосов обычно применяют для увели­чения подачи. Насосы, работающие параллельно на один длинный трубопровод, обычно устанавливают близко один от другого, в преде­лах одного машинного зала. На рис. 15.1, б слева показана схема такой установки двух насосов. Так как насосы II и I находятся близко один от другого, а трубопровод, на который они работают, длинный, можно пренебречь сопротивлением подводящих и напорных трубопро­водов до узловой точки 0. Для получения суммарной характеристики двух насосов следует сложить абсциссы точек кривых напора Н = f (Q) обоих насосов, взятых при одной и той же ординате. Иными словами, следует сложить кривые напоров I и II обоих насосов по горизонтали. Пересечение суммар­ной характеристики I + II с характеристикой насосной установки дает рабочую точку А. Абсцисса точки А равна суммарной подаче обоих насосов Q_I + Q_II, ордината – напору насосов H_I = Н_II. Проведя через точку А горизонтальную прямую, получим на пересечении с кривыми I и II напоров величины расходов насосов I и II в данном случае. Если же выключить насос I, например, то рабочая точка для насоса II в сети переместится в точку Р (работа № 14).

Описание экспериментальной установки

Схема установки приведена на рис. 15.2. Она описана ранее и используется в работе № 9 (рис. 9.2) и работе № 14 (рис. 14.4). Добавлен лишь насос I с измерителями М₁, В.

Рис. 15.2

Порядок выполнения работы

Из ранее выполненной работы № 9 следует записать на бланк данной работы величину А постоянной сопла Вентури для расчетов расхода жидкости по формуле (14.15).

1. Перед работой необходимо убедится в том, что приемный бак 5 (см. рис. 15.2) не заполнен водой (отметка воды находится на уровне 1…1,2 м по уровнемерному стеклу). Затем запустить оба вакуумных насоса. После того, как из выходной трубы вакуумного насоса полным потоком пойдет вода (при закрытой задвижке 2!) – поочередно запустить центробежные насосы, закрывая краны на входе в вакуумные насосы и выключая вакуумные насосы также по очереди. После запуска насосов 1 на короткое время приоткрыть задвижку 2 и убедиться в работоспособности дифманометра 4. После этого закрыть задвижку 2 и, не выключая насосы 1, снять начальные показания приборов:

- Δ р_о – по дифманометру 4 (эти показания принять за начало отсчета, т.е. за ноль, поскольку расхода нет. В дальнейшем эти начальные показания следует вычитать из всех показаний дифманометра);

- разрежение на входе в насос по вакуумметру В (в данном случае оно соответствует высоте всасывания Ζ_вс);

- давление за насосами М₁;

- давление на входе в магистраль М₂ (в данном случае оно соответствует высоте нагнетания Z_н);

- силу тока I и напряжение U в цепи питания электродвигателей.

2. При работающих насосах 1 (без их выключения после снятия первых показаний) приоткрыть задвижку 2, при этом давление по манометру 3 (М₁) упадет до 400…450 кПа. При таком положении задвижки опять снять все показания: Δр, B, M₂, M₁, I, U.

3. Не выключая насосы 1, повторить опыт, но уже при большем открытии задвижки, добиваясь уменьшения показаний манометра M₁ каждый раз на 50…100 кПа (и так 3 – 4 раза) до полного открытия задвижки. Это будет последняя, пятая или шестая точка.

4. На бланке вычертить схему установки, проставив размеры Ζ_вс, а, Z_нг. В таблицу занести опытные данные. Показания дифманометра уменьшить на величину Δр_о и перевести в сантиметры водного столба; показания B, M₂, M₁ – перевести в метры водного столба. Для каждой точки рассчитать подачу насоса (т.е. расход в сети) по формуле (14.12), полный напор насоса H – по (14.16), потребляемую N_н и полезную N_г, т.е. (гидравлическую) мощности насоса по формулам (14.12) и (14.7), КПД – по (14.8), потери напора в трубах – по (14.17) и (14.18), а гидростатический и потребный для сети напор – по (14.14) и (14.10). Все эти зависимости должны быть записаны на бланке.

5. Вычертить графики основных характеристик насоса при n=const: η=f(Q); H=f (Q). На этот же график нанести (в том же масштабе по Н и Q) напорную характеристику сети с учетом параллельной работы насосов: Н_потр = f (Q). Продолжить напорные характеристики до пересечения и определить показатели рабочей точки насосной сети Н_р, Q_р, η_р. Проставить число оборотов насосов.

6. Сделать заключение о работе насосов при их параллельной работе на сеть по сравнению с индивидуальной (одиночной) работой.

Контрольные вопросы

1. Параллельная работа насосов, для чего применяется, как реализуется.

2. Последовательная работа насосов, для чего применяется, как реализуется, суммарная характеристика насосов.

3. Насосы, их назначение, классификация, принцип действия.

4. Основные параметры насоса, их определение.

5. Виды потерь в насосе, КПД, его основные составляющие.

6. Напорная характеристика центробежных насосов при параллельной работе на сеть.

7. Напорная характеристика сети, её вид и построение.

8. Рабочая точка насосной сети и способы её изменения.

9. Принципы определения КПД, напора и расхода в работе.

Рекомендуемая литература

[1, с. 172-177; 169-194; 212-215; 217-218].