37.Совместная работа насоса и трубопровода. Глубина всасывания насоса.

система насос‒трубопровод является самонастраивающейся системой и ее производительность зависит от сопротивления трубопровода и мощности электродвигателя насосной установки.

Глубина всасывания (вакуумметрическая высота всасывания)зависит от разряжения (вакуума), которое создает центробежный насос на всасывающей стороне рабочего колеса. Теоретически (при полном вакууме) высота всасывания для воды при нормальном атмосферном давлении равном 1 ат = 101,32·10³Па составляет 10,33 м. Различают геометрическую и допустимую вакуумметрические высоты всасывания.

Подъем жидкости к рабочему колесу насоса по линии всасывания происходит вследствие избытка атмосферного давления на свободной поверхности жидкости в емкости питания над абсолютным давлением у входа в рабочее колесо, которое меньше атмосферного; эта величина и есть вакуум (вакуумметрическая высота всасывания), создаваемый насосом, т.е. . (7.5)

Геометрической высотой всасывания считается разность высот между нулевой отметкой или осью рабочего колеса насоса и свободной поверхностью жидкости в источнике или резервуаре, из которого она перекачивается. Она несколько меньше вакуумметрической высоты из-за потерь напора во всасывающей линии и требуемого запаса. Запас в высоте всасывания насоса называется кавитационным запасом и представляет собой разность между полным напором жидкости во входном патрубке насоса и давлением насыщенных паров

, (7.6)

где р_вх и υ – давление и скорость во входном патрубке насоса; р_н.п. – давление насыщенных паров жидкости при данной температуре.Насосы всегда работают в составе насосной установки (см. рисунок 7.1). Помимо насоса 1 в состав установки входит электродвигатель 2 и соединительная муфта 3. Перекачиваемый продукт в установку поступает по всасывающему трубопроводу 4, а ее покидает по нагнетательному 5. Для контроля за работой установки она снабжена контрольно измерительными приборами. Так на линии всасывания устанавливается моновакууметр 6, а на линии нагнетания манометр 7. Кроме того установка всегда снабжается запорно–регулирующей арматурой 9 (краны, вентили, задвижки) устанавливаемой на линиях всасывания и нагнетания.

Рисунок 7.1– Схема насосной установки на базе центробежного насоса.

1–насос центробежный; 2– электродвигатель; 3– муфта; 4,5-линии всасывания и нагнетания; 6моновакууметр; 7–манометр; 8– рама насосного агрегата.

38. Насосная установка. Определение напора развиваемого насосом.

Насосы относят к классу гидравлических машин, которые передают механическую энергию электродвигателя перекачиваемой жидкости. По принципу действия насосы делят на две группы. К первой группе отнесены насосы динамического типа, главным представителем которой является центробежный насос. Ко второй группе относятся насосы объемного типа предназначенные , в основном, для перемещения высоковязких сред.

Насосы всегда работают в составе насосной установки (см. рисунок 7.1). Помимо насоса 1 в состав установки входит электродвигатель 2 и соединительная муфта 3. Перекачиваемый продукт в установку поступает по всасывающему трубопроводу 4, а ее покидает по нагнетательному 5. Для контроля за работой установки она снабжена контрольно измерительными приборами. Так на линии всасывания устанавливается моновакууметр 6, а на линии нагнетания манометр 7. Кроме того установка всегда снабжается запорно–регулирующей арматурой 9 (краны, вентили, задвижки) устанавливаемой на линиях всасывания и нагнетания.

Рисунок 7.1– Схема насосной установки на базе центробежного насоса.

1–насос центробежный; 2– электродвигатель; 3– муфта; 4,5-линии всасывания и нагнетания; 6–моновакууметр; 7–манометр; 8– рама насосного агрегата.

В центробежном насосе основным его узлом (рабочим органом) является рабочее колесо с лопастями, установленное в рабочей камере (корпусе) насоса. Вследствие адгезии молекулы жидкости прилипают к поверхности дисков и лопастей рабочего колеса. Поэтому жидкость, находящаяся в контакте с дисками и лопастями, вращается вместе с ними. Благодаря вязкости в совместное движение в рабочем колесе вовлекаются соседние слои и весь объем жидкости. Т.о. с помощью рабочего колеса жидкость увлекается в движение и механическая энергия электродвигателя преобразуется в кинетическую энергию потока.

Устройство насоса представлено схематично на рисунке 7.2. Насос состоит из корпуса 4, внутри которого аксиально установлено рабочее колесо на приводном валу 7. Рабочее колесо состоит из двух дисков: ведущего 1 и ведомого 2. Эти диски неразъемно соединены друг с другом лопастями 3. С торца корпус насоса закрывается крышкой 8 в которой размещен всасывающий патрубок 9.

Рисунок 7.2– Схема центробежного насоса

1– ведущий диск рабочего колеса; 2– ведомый диск рабочего колеса; 3– лопасти; 4– корпус насоса; 5– сальниковое уплотнение; 6– грун–букса; 7– вал привода насоса; 8– торцевая крышка; 9– входной патрубок; 10– выходной (нагнетательный) патрубок

Рабочее колесо 2 размещено в корпусе 1с малым торцевым зазором. По периметру колеса между ним и корпусом образуется постоянно расширяющийся (серповидный) зазор, плавно переходящий в нагнетательный патрубок 10. Для исключения утечек жидкости через зазоры между корпусом и валом привода применяется уплотнение 5 с сальником и грунд-буксой 6.

Принцип действия центробежного насоса состоит в следующим. При вращении рабочего колеса насоса жидкость увлекается в движение и при этом участвует в двух видах движения переносном- совместно с рабочим колесом относительно его оси вращения и относительном движении – вдоль лопаток рабочего колеса. Достигнув среза рабочего колеса, поток жидкости попадает в серповидный зазор между корпусом и рабочим колесом. Перемещаясь вдоль корпуса по постоянно расширяющемуся зазору поток теряет скорость, а его кинетическая энергия снижается и переходит в потенциальную. Поэтому давление в потоке на выходе из насоса выше, чем давление жидкости на входе в насос.

При перемещении жидкости в рабочем колесе в его центральной зоне создается разряжение. Под действием атмосферного давления новые порции жидкости поступают во внутреннюю полость рабочего колеса , по всасывающему патрубку 9.

Основными характеристиками насоса являются: производительность V_c, м³/с ,(подача Q, л/мин); развиваемый напор Н, м вод. ст. (развиваемое давление Δр, Па); гидравлическая мощность потока N_г, Вт; КПД насоса η. К числу эксплуатационных характеристик насоса относят такой показатель как глубина всасывания Н_вс, м вод.ст.

Определить напор развиваемый центробежным насосом возможно по показаниям приборов устанавливаемых на линии всасывания и нагнетания насосной установки (рисунок 7.1). Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопроводов одинаковы или мало отличаются друг от друга, то можно считать υ_н = υ_вс , и тогда напор развиваемый насосом можно установить из уравнения (7.1) предположив также, что . Тогда

. (7.2)

где z₀ – расстояние по вертикали между местами установки приборов, м

p_м,p_в – показания манометра и мановакууметра насосной установки, Па