Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Насосные станции. Учебное пособие
.pdf
насоса от его производительности L (объёмной подачи) при
22
нв
нв
2
ww
H Н Н Z
g
н
Н
в
Н
Z
γPH
эл
cosφN IU
п
γN HQ
постоянном числе оборотов рабочего колеса (рис. 1.5).
Подачей насоса L называется объём жидкости, подаваемой
насосом в напорный патрубок в единицу времени. Подача
насоса, м
3
/ч, измеряется электронным расходомером 9 при
помощи датчиков расхода жидкости 11, 12, 13, 14.
Энергия, сообщаемая насосом единице веса перемещаемой
жидкости (напор, Н, м), в общем виде определяется по формуле:
, (2.1)
где
,
— показания манометров на напорном и
всасывающем патрубках соответственно, м вод. ст.;
— разность отметок установки манометров, м.
Давление, развиваемое насосом, Па, определяется по
формуле:
, (2.2)
где — удельный вес воды, кг/м3.
Давление (разрежение) во всасывающем патрубке насосов,
измеряется манометрами-вакуумметрами 3, 5; давление,
развиваемое насосами в напорном патрубке, измеряется
манометрами-вакуумметрами 4, 6, МПа. Все манометрывакуумметры установлены на одном уровне, Z= 0.
Мощность, потребляемая насосом из электросети, Вт:
, (2.3)
где I — сила тока, А; U — напряжение электросети, В; cos —
отношение активной мощности электрической цепи к полной
мощности.
Электрическая мощность, Вт, определяется по показаниям
щитка управления насосами и расходомерами 23.
Полезную мощность насоса, Вт (при измерении подачи
насоса L, м3/с), можно определить по формуле:
. (2.4)
21
Для определения полезной мощности насоса
нас.
п
N
6
п
10 278
3600
Q
N P PQ
н.уст.
п
N
н.уст.
п
г
нас.
п
η
N
N
п
п
эл
η
N
N
, Вт, при
выполнении лабораторных работ на насосной установке,
необходимо использовать формулу:
Мощность насосной установки
. (2.5)
с учётом потерь
давления в трубопроводах и местных сопротивлениях
определяется по показаниям расходомера 10 и манометроввакуумметров 7, 8, находится по формуле (2.5).
Гидравлический КПД насосной установки:
. (2.6)
Полный КПД насоса (насосной установки):
. (2.7)
2.2. Порядок проведения опытов
Перед началом опытов проверяют состояние установки.
1. Открыть полностью вентили 21 и 22, краны 16 и 20.
Краны 17, 18, 19 должны быть полностью закрыты.
2. Определить величину начального давления P0 по мано-
метрам-вакуумметрам 3, 4, 7, 8.
3. Включить сеть, расходомеры, насос 1 на щитке управле-
ния 23.
4. Снять показания манометров-вакуумметров 3, 4, 7, 8;
расходомеров 9, 10.
5. Постепенным закрытием вентиля 22 установить новый
режим работы насоса. Всего провести 7–10 опытов.
6. По окончании работы выключить насос, расходомеры,
сеть на щитке 23.
22
2.3. Пример обработки экспериментальных данных
№
опыта
нас.
в
Р
,
МПа
нас.
н
Р
,
МПа
н.уст. .
в
Р
,
МПа
н.уст .
н
Р
,
МПа
нас.
L
, м3/ч
н.уст .
L
,
м3/ч
Nэл,
Вт
1
-0,015
0,047
-0,010
0,031
5,89
5,75
154,4
2
-0,010
0,054
-0,006
0,041
5,27
5,13
151,0
3
-0,007
0,059
-0,004
0,048
4,82
4,68
154,1
4 0 0,066
0,002
0,058
3,97
3,86
153,0
5
0,005
0,075
0,006
0,069
2,92
2,86
150,0
6
0,010
0,086
0,010
0,079
1,49
1,44
146,4
7
0,012
0,090
0,011
0,082
0,70
0,66
145,6
нас.
в
Р
н.уст .
в
Р
нас.
н
Р
н.уст .
н
Р
Показания приборов записываются в табл. 2.1;
P0 = 0,012 МПа.
Таблица 2.1
Величины, измеренные при проведении опытов
где
,
— давление (разрежение) во всасывающем па-
трубке насоса и насосной установки, соответственно;
— давление в нагнетательном патрубке насоса и насосной
установки, соответственно.
Построим эпюру давлений в установке по показаниям манометров-вакуумметров 7, 3, 4, 8, рис. 2.3.
,
Рис. 2.3. Эпюра давлений в насосной установке:
I, II, III, IV — показания манометров-вакуумметров 7, 3, 4, 8
на рис. 2.2, соответственно; 1–7 — номера опытов
23
Участок I–II — давление (разрежение) во всасывающем па-
внп
РРР
трубке насоса; II–III — давление, создаваемое насосом; III–IV —
потери давления в напорном трубопроводе.
Далее по данным таблицы 3.1 построим P–L характеристику насоса и насосной установки, рис. 3.2.
Рис. 2.4. Характеристика насоса и насосной установки
Напорная характеристика насосной установки располагается ниже напорной характеристики насоса вследствие потерь
давления на трение и в местных сопротивлениях установки.
Полное давление, создаваемое насосом и насосной установкой, можно определить по формуле:
. (2.8)
Мощность насоса и насосной установки определяется по
полному давлению, развиваемому насосом и установкой по
формуле (2.5), рис. 2.5.
При больших расходах воды больше потери давления в
напорном трубопроводе, что вызывает значительное снижение
мощности установки.
24
На рис. 2.6 показаны гидравлический КПД насосной установки, полный КПД насоса и насосной установки, рассчитанные
по данным табл. 2.1 по формулам (2.6, 2.7).
Рис. 2.5. Полезная мощность насоса и насосной установки
Рис. 2.6. КПД насоса и насосной установки
25
Результаты расчёта сводятся в табл. 2.2.
№
опыта
нас.
п
Р
,
МПа
н.уст .
п
Р
,
МПа
нас.
п
N
,
Вт
н.уст.
п
N
,
МПа
н.уст .
г
η
,
%
нас.
п
η
,
%
н.уст .
п
η
,
%
1
0,062
0,041
101,52
65,538
64,557
65,751
43,412
2
0,064
0,047
93,764
67,029
71,487
62,095
44,390
3
0,066
0,052
88,437
67,654
76,499
57,390
43,903
4
0,066
0,056
72,842
60,092
82,498
47,609
39,276
5
0,070
0,063
56,823
50,090
88,151
37,882
33,393
6
0,076
0,069
34,481
27,622
87,743
21,503
18,868
7
0,078
0,071
15,179
13,027
85,824
10,425
8,947
Таблица 2.2
Величины, вычисленные на основании опытных данных
2.4. Контрольные вопросы
1. Что такое рабочие характеристики насоса?
2. Для чего манометры необходимо устанавливать на од-
ном уровне?
3. Как определяется величина напора Н?
4. В чём отличие напора Н от давления Р?
5. Как определить рабочую зону насоса?
6. Цель построения рабочих характеристик насоса.
7. Что такое рабочая точка насоса и как она определяется?
26
3. РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ
ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ИЗМЕНЕНИЕМ
ЧИСЛА ОБОРОТОВ РАБОЧЕГО КОЛЕСА
3.1. Цель работы
1. Исследовать изменение характеристик насоса в зависи-
мости от изменения числа оборотов двигателя.
2. Провести 7–10 опытов на насосе 1 для снятия экспери-
ментальных данных на скоростях II и III.
3. Построить графики зависимостей Р = f(L), N = f(L),
= f(L) для скоростей II и III на одном поле и перенести на
это поле графики зависимостей Р = f(L), N = f(L), = f(L)
из предыдущей работы.
4. Рассчитать аналитически и нанести на график зависимо-
т
сти Р
экспериментальными данными.
рабочего колеса.
лить область со значениями КПД ниже максимального примерно на 5–10 %, которая называется рабочей зоной насоса. Рабочие
значения подачи и напора (Нм, Lм, рис. 1.5) должны попасть в
рабочую зону насоса. Если этого не произошло, то можно заменить насос или изменить режим работы насоса, что можно сделать следующими способами:
лирования с помощью вентиля, расположенного на подающем
трубопроводе. Изменяя степень закрытия вентиля, мы тем самым изменяем потери давления в трубопроводе, что приводит к
перемещению рабочей точки М (рис. 1.5). Закрытие вентиля
приводит к увеличению потерь. Значит, рабочая точка перемещается вверх и влево, что увеличивает напор и уменьшает подачу. Открытие вентиля вызывает уменьшение потерь, уменьшение
напора и увеличение подачи. Способ прост в исполнении, но сопровождается потерями мощности, а значит — не экономичен;
= f(L), Nт = f(L) по формулам пересчёта, сравнить с
5. Установить рабочие зоны при разных числах оборотов
Для каждого насоса по его характеристикам можно выде-
- изменением характеристики трубопровода путём дроссе-
27
- перепуском части жидкости через обводную линию из
напорного трубопровода во всасывающий. На обводном трубопроводе устанавливают вентиль (дроссель) для изменения расхода перепускаемой жидкости, при этом энергия жидкости,
проходящей через обводную линию, не используется, поэтому
способ также не экономичен;
- изменением характеристики самого насоса, например, из-
менением частоты вращения его вала. Способ позволяет, как
увеличивать, так и уменьшать параметры насоса. Увеличение
числа оборотов вызывает увеличение и подачи L, и давления Р,
уменьшение числа оборотов приводит к уменьшению и подачи,
и давления. При изменении частоты вращения вала насоса изменяется положение рабочей точки и перемещается рабочая зона.
Таким образом, последний способ наиболее экономичен по
сравнению с двумя предыдущими.
3.2. Порядок проведения опытов
Перед началом опытов проверяют состояние установки.
1. Открыть полностью вентили 21 и 22, краны 16 и 20.
Краны 17, 18, 19 должны быть полностью закрыты.
2. Определить величину начального давления P0 по мано-
метрам-вакуумметрам 3, 4.
3. Включить сеть, расходомеры, насос 1 на щитке управле-
ния 23.
4. Снять показания манометров-вакуумметров 3, 4; расхо-
домера 9.
5. Переключить скорость на II, затем III, снять показания
приборов.
6. Постепенным закрытием вентиля 22 установить новый
режим работы насоса. Снять показания на скорости II и III. Всего провести 7–10 опытов.
По окончании работы выключить насос, расходомеры, сеть
на щитке 23.
28
3.3. Пример обработки экспериментальных данных
№
опыта
нас.
в
Р
, МПа
нас.
н
Р
, МПа
нас.
L
, м
3
/ч
Nэл, Вт
Скорость
1
-0,015
0,047
5,89
154,4
I
-0,014
0,045
5,65
132,5
II
-0,008
0,035
4,82
123,6
III
2
-0,010
0,054
5,27
151,0
I
-0,010
0,050
5,06
131,6
II
-0,003
0,040
4,33
121,9
III
3
-0,007
0,059
4,82
154,1
I
-0,005
0,055
4,64
130,0
II 0 0,044
3,96
120,0
III
4
0
0,066
3,97
153,0 I 0
0,063
3,83
128,5
II
0,004
0,050
3,33
117,2
III
5
0,005
0,075
2,92
150,0
I
0,006
0,070
2,83
125,2
II
0,008
0,058
2,48
113,7
III 6 0,010
0,086
1,49
146,4
I
0,010
0,079
1,43
120,3
II
0,011
0,065
1,27
107,0
III 7 0,012
0,090
0,70
145,6
I
0,012
0,081
0,68
118,7
II
0,012
0,068
0,61
104,4
III
Показания приборов записываются в табл. 3.1;
P0 = 0,012 МПа.
Таблица 3.1
Величины, измеренные при проведении опытов
По данным таблицы 3.1 построим характеристику работы
насоса на I, II и III скоростях, рис. 3.1. Расчёт мощности и КПД
насоса на разных скоростях свёдён в табл. 3.2.
Сложность гидравлических процессов, происходящих в лопастных нагнетателях, делает невозможным теоретический расчёт их характеристик. Поэтому они определяются на основе
экспериментальных исследований. В то же время при разработке новых конструкций необходимо на основе испытаний модельного образца предсказать рабочие параметры предназначенных к серийному выпуску машин. Здесь используется теория
гидродинамического подобия.
29
N
опыта
Р
п
, МПа
Nп, Вт
Nэл, Вт
нас.
п
η
, %
Скорость
1
0,062
101,52
154,4
65,751
I
0,059
92,671
132,5
69,941
II
0,043
57,618
123,6
46,617
III
2
0,064
93,764
151,0
62,095
I
0,060
84,401
131,6
64,134
II
0,043
51,761
121,9
42,462
III
3
0,066
88,437
154,1
57,39
I
0,060
77,395
130,0
59,535
II
0,044
48,439
120,0
40,366
III
4
0,066
72,842
153,0
47,609
I
0,063
64,079
128,5
52,201
II
0,046
42,584
117,2
36,335
III 5 0,070
56,823
150,0
37,882
I
0,064
50,351
125,2
40,217
II
0,050
34,472
113,7
30,318
III 6 0,076
31,481
146,4
21,503
I
0,069
27,430
120,3
22,802
II
0,054
19,065
107,0
17,818
III 7 0,078
15,179
145,6
10,425
I
0,069
13,044
118,7
10,989
II
0,056
9,496
104,4
9,096
III
Рис. 3.1. Характеристика работы насоса на I, II и III скоростях
Таблица 3.2
Расчёт мощности и КПД насоса
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]