5.8. Рабочие характеристики центробежных насосов

Рабочей характеристикой насоса называется графически выраженная зависимость напора, мощности и КПД насоса от его производительности. Для построения характеристик необходимо иметь уравнения, связанные и с .

Характеристика напора. Выясним предварительно зависимость теоретического напора от теоретической производительности, используя для этой цели уравнение (5.24). Подставив в него вмес- то значение из формулы (5.11), запишем

. (5.37)

Из уравнения (5.37) видно, что линейно зависит от . Однако при различных углах эта зависимость различна. На рис. 5.14 наглядно показано влияние на .

Рис. 5.14. Влияние угла на зависимость :

1 − ; 2 − ; 3 −

Из рис. 5.14 можно было бы сделать вывод, что колеса с активным профилем (прямая 1) предпочтительнее перед остальными, так как с ростом увеличивается . Однако, как уже известно из подразд. 5.6, колеса с активным профилем лопаток имеют наименьший КПД, а следовательно, интерес представляют колеса с реактивным профилем (прямая 3).

В реальных условиях функция отличается от линейной, так как в насосе имеются потери на гидравлическое трение и удар при входе жидкости в рабочее колесо. Действительная характеристика по напору показана на рис. 5.15.

Вначале с ростом напор несколько возрастает, достигает максимума и далее понижается. В некоторых типах насосов максимум отсутствует, и характеристика представляет вид плавно падающей кривой.

Рис. 5.15. Рабочие характеристики центробежного насоса:

1 − ; 2 − ; 3 −

Характеристика мощности. Полную мощность насоса можно представить в виде суммы затрат энергии в единицу времени на механическое трение, не зависящее от расхода жидкости, и на транспортировку жидкости:

. (5.38)

Из уравнения (5.38) следует, что при . Такой вариант возможен в том случае, если при работающем насосе закрыта задвижка на нагнетательном трубопроводе и вся энергия расходуется на механическое трение. По мере увеличения производительности мощность вначале резко возрастает, а затем кривая зависимости становится пологой. В некоторых случаях после достижения максимума наблюдается даже снижение мощности.

Характеристика КПД. При КПД насоса соответственно равен нулю. По мере возрастания производительности значение КПД также увеличивается до , а затем начинает уменьшаться. Работа насоса при отвечает оптимальному режиму.

При выборе насоса удобно пользоваться универсальной характеристикой, представляющей собой совокупность характеристик и при различных числах оборотов рабочего колеса. Графическое построение универсальной характеристики основано на законах пропорциональности (5.36).

Универсальные характеристики различных типов насосов можно найти в каталогах насосов и в специальной справочной литературе.

5.9. Работа насоса на заданную сеть

Рабочая характеристика насоса позволяет судить о возможностях данного насоса, но она не дает ответа на вопрос, в каком режиме будет работать данный насос на ту или иную трубопроводную сеть.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо, кроме характеристики насоса, иметь еще и характеристику сети, представляющую собой зависимость напора, необходимого для преодоления сопротивления сети, от производительности. Такую функциональную зависимость мы можем получить из уравнения (4.3), представив его в виде суммы, одно из слагаемых которой является функцией , а другое от него не зависит:

.

Выразив скорость через , запишем

, (5.39)

где ; .

Уравнение (5.39) называется уравнением характеристики сети. Пересечение на графике рабочей характеристики насоса и сети дает нам рабочую точку насоса а (рис. 5.16). Насос с данной характеристикой, работающий на вполне определенную сеть, обеспечит производительность при напоре .

Рис. 5.16. Нахождение рабочей точки насоса

Д

ля того чтобы изменить положение рабочей точки, необходимо изменить характеристику либо сети, либо насоса. Характеристика сети меняется с изменением сопротивления, например с открытием или закрытием задвижки на нагнетательной стороне насоса. Характеристику насоса можно менять путем изменения числа оборотов, угла установки лопаток и диаметра рабочего колеса.