40. Центробежный насос. Устройство, принцип действия и основные расчётные зависимости.

1 – корпус

2 – рабочее колесо

3 – спиральная камера для отвода жидкости

4 – конфузор (происходит дальнейшее увеличение потенциальной энергии)

5 – трубопровод

6 – патрубок

7 – обратный клапан/сетка

8 – отверстие для заполения жидкостью

Перемещение жидкости осуществляется под действием центробежных сил, возникающих в жидкости при вращении рабочего колеса. Насосы не самовсасывающие, следовательно требуется предварительное заполнение всасывающей линии рабочего колеса жидкостью.

Основные уравнения центробежного насоса

Воспользуемся упрощённой схемой движения жидкости в рабочем колесе. Будем считать, что оно имеет бесконечно множество лопаток и поток жидкости равномерно распределён по бесконечно тонким каналам между лопатками. Такое движение по отдельному бесконечно малому каналу можно считать как движение элементарной струи.

При движении жидкости различают следующие скорости:

u – окружная скорость, с которой жидкость вращается вместе с рабочим колесом. Она направлена по касательной к окружности в сторону вращения.

ω – относительная скорость, т.е. скорость движения жидкости относительно лопаток рабочего колеса.

α и β – углы лопаток. Они должны быть такими, чтобы жидкость при входе на лопатки и сходе с ним имела наименьшее сопротивление.

Для вывода уравнения применим для жидкости, находящейся в бесконечно малом канале между лопатками, теорему об импульсе сил, согласно которой он равен разности количеств движения на выходе и входе.

Введёи обосначения:

q – элементарный объём

ρg – массовй расход

ρqc – количество движения

ρqccosα – проекция количества движения

На входе на лопатку ρqc₁cosα₁, ρqc₂cosα₂ – на выходе:

–основное уравнение ЦН

При подводе жидкости при α₁=90⁰, :

k – коэффициент, учитывающий конечное число лопаток.

η_г – гидравлический КПД, учитывающий потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в самом насосе.

41. Рабочие характеристики центробежных насосов и способы их получения.

Характеристика центробежного насоса представляет графическое изображение зависимости напора Н, мощности N и КПД η от подачи насоса Q при постоянных значениях частоты вращения n, вязкости и плотности жидкости на входе в насос (рис. 5.4). Они получены в результате заводских испытаний на специально оборудованных стендах на воде при 20°С и нормальном ат­мосферном давлении, равном 10м вод. ст. (735,5 мм рт. ст.), а также при расчетной частоте вращения рабочего колеса.

Приведенная в характеристике связь Н = f(Q) действительна для любой жидкости. При пользовании характеристикой N = f(Q) следу­ет учитывать род жидкости, поскольку мощность насоса пропорцио­нальна плотности жидкости (N=ρgQH/ η).

Кривые, показанные на характеристиках насоса сплошными ли­ниями, соответствуют нормальному диаметру рабочего колеса, а по­казанные пунктирными линиями - рабочему колесу, обточенному по внешней окружности. Обточка насоса позволяет расширить область применения насосов данной марки.

Короткими волнистыми линиями на кривых Н = f(Q) ограничи­вается рабочая часть насоса, т. е. зона, соответствующая оптимально­му режиму насоса при наибольших значениях КПД, в пределах кото­рого рекомендуется его эксплуатация.

Подбор насоса осуществляется по параметрам гидравличе­ской сети, которые рассчитываются в зависимости от типа тру­бопровода.

42. Геометрическая и вакуумметрическая высота всасывания центробежных насосов.