Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Перепад давлений в камере смешения и диффузоре

обеспечиваетподачужидкости

Пароструйные насосы применяют в тех случаях, когда допустимы

смешение перекачиваемой жидкости с водой, образующейся при кон-

денсации пара, и одновременно ее нагревание. Такие насосы часто ис-

пользуют для подачи воды в паровые котлы

Преимуществами струйных насосов являются отсутствие подвиж-

ных и вращающихся частей, простота конструкции, надежность работы, небольшие габариты и стоимость, простота эксплуатации. Они мало-

чувствительны к загрязненным и агрессивным жидкостям

Недостатками струйных насосов являются невысокие давления на

выходе и низкие значения КПД (0,2–0,35), а также высокий шум при ис-

пользовании пара в качестве рабочей жидкости.

2.2.Основные технические показатели насосов

Косновным показателям, характеризующим работу насоса, отно-

сятся подача (производительность) Q, напор (или давление) H(P) мощ ность N, коэффициент полезного действия и высота всасывания h

Приведенные параметры являются общими для насосов всех видов,

типов и конструкций.

Подача насоса – количество жидкости, подаваемой насосом в

единицу времени. Подача насоса, выраженная в объемных единицах Q м3/с; м3/ч), – объемная подача, в весовых единицах (Q , кг/с; т/ч) –

массовая подача. Обычно в технических характеристиках указывается объемная подача, которая называется «подача насоса».

Объемная и массовая подача связаны соотношением

где – плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

– удельный вес жидкости, Н/м3

2 – скорости во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м/с; = 9,81 – ускорение свободного падения, м/с2

h – разность отметок манометра и вакуумметра, м

Вакуумметр показывает значение разрежения (вакуума) во всасы-

вающем трубопроводе H

или

а манометр

или

Тогда

м. (2.3)

При равенстве диаметров всасывающего и нагнетательного тру-

бопроводов и расположении манометра и вакуумметра на одном уровне

полный напор насоса

. (2.4)

При подборе насоса требуемый напор определяется по зависи-

мости

где h – геометрическая высота всасывания, м

h– геометрическая высота нагнетания, м

h– потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

h– потери напора в нагнетательном трубопроводе, м;

ющем и напорном трубопроводах.

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Давлениенасоса. Давлениенасосасвязаноснапоромзависимостью

, Па,

или

, Па. (2.6)

Мощность. Под мощностью насоса N, кВт, понимается мощность,

подводимая к валу насоса, т.е. энергия, передаваемая насосу от двига

теля

Под полезной мощностью насоса N , кВт, понимается мощность,

сообщаемая насосом перемещаемой жидкости

, кВт, (2.7)

или

, кВт. (2.8)

Мощность, подводимая к валу насоса, больше полезной мощности, так как в насосе неизбежны потери энергии. Отношение полезной мощ-

ности к мощности насоса называется коэффициентом полезного дейс-

твия насоса

Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравличес-

кие, объемные и механические потери и зависит от его конструкции, режимов работы и вида перекачиваемой жидкости.

Мощность двигателя насосного агрегата N , кВт, мощность, пот-

ребляемая электродвигателем насосного агрегата,

, кВт, (2.9)

где – КПД передачи; при непосредственном соединении вала насоса с

валом электродвигателя = 1.

где K – коэффициент запаса мощности, учитывающий случайные пере-

грузки двигателя; при мощности двигателя до 2 кВт принимается К = 1,5;

от 2 до 5 кВт – К = 1,5 – 1,25; от 5 до 50 кВт – К = 1,25 – 1,15; от 50 до

100 кВт – К = 1,15 – 1,05; более 100 кВт – К = 1,05.

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

сторону всасывающего отверстия насоса, падает ниже давления насыще

ния паров жидкости, вызывая образование пузырьков пара и растворен-

ных в жидкости газов (жидкость «вскипает»). В зоне кавитации нарушается сплошность потока и может произойти прекращение подачи жидкости.

Попадая в области высокого давления в рабочем колесе, пузырьки быстротечно сжимаются, пар конденсируется, частицы жидкости дви-

жутся к центрам пузырьков со значительными ускорениями, происходит

соударение частиц, в результате возникают местные гидравлические микроудары импульсного характера

При схлопывании пузырьков повышается также температура в местах конденсации. В связи с этим кавитация сопровождается электрохи-

мическими и термическими процессами с участием кислорода и раство

ренных в жидкости газов

Схлопывание пузырьков у поверхностей насоса (лопастей, дисков

рабочего колеса, корпуса насоса) вызывает кавитационную эрозию – выбивание частиц металла. Разрушение металла усиливается, если в

перемещаемой жидкости содержатся твердые частицы.

Работа насоса в режиме кавитации сопровождается шумом, треском, ударами, вибрацией, падением напора, нестабильностью работы.

При длительной эксплуатации насоса в таких условиях возможно его

разрушение, поэтому кавитация в насосе недопустима. Наиболее уяз-

вимыми деталями при кавитации являются подшипники, сварные швы и

поверхности рабочего колеса.

Для предотвращения кавитации давление на входе в насос прини-

мается несколько больше, чем давление насыщения паров, т.е.

Как следует из зависимости (2.14), для увеличения геометри-

ческой высоты всасывания необходимо уменьшить потери во всасывающем трубопроводе, скорость на входе в насос и давление

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

насыщения паров. В связи с этим всасывающая линия выполняется

максимально короткой, большого диаметра, с минимумом местных

сопротивлений. Значение определяется температурой перемещае-

мой жидкости.

= 101,324 кПа для воды с плотностью = 999,9 кг/м3 при температу ре 0 °С максимальное допустимое значение вакуумметрической высоты

всасывания составит

м

Для различных высот над уровнем моря геометрическая высота

всасывания насосов не может быть больше значений, приведенных в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Максимальные допустимые значения геометрической высоты

всасывания для воды с температурой 0 °С

В случае, если значение , то необходимо учитывать зависи-

мость давления насыщения паров от вида жидкости и температуры. Для

воды значенияприведены в табл. 2.2.

Высота всасывания центробежных насосов, работающих на холод-

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

ной воде, обычно не превышает 6-7 м. Если по расчету получается h <0, то насос необходимо ставить ниже уровня воды в резервуаре (затоплен-

ный насос). Учитывая, что

зависимость (2.14) можно преобразовать к следующему виду:

. (2.15)

Таким образом, вакуумметрическая высота всасывания складыва-

ется из геометрической высоты всасывания, потерь напора во всасыва-

ющем трубопроводе и скоростного напора при входе в насос.

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания всегда меньше

высоты, определенной по зависимости (2.15), на кавитационный запас

h т.е

. (2.16)

Допустимая вакуумметрическая высота всасывания или кавитационный запас насоса приводятся в каталоге или паспорте. Возможно

определение кавитационного запаса на основании взаимосвязи между

кавитационным коэффициентом быстроходности и критическим кавитационным запасом, частотой вращения рабочего колеса, подачей насоса

где С – кавитационный коэффициент быстроходности (по аналогии с

S см. раздел 2.3.1 );

– критический кавитационный запас.

Численное значение C зависит от конструкции рабочего колеса и

меняется в довольно узких пределах

для обычных насосов –

для насосов с повышенными кавитационными свойствами (с расширенным входом) – Кавитационный запас принимается равным

, м. (2.18)

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Подбор насосов. Все изложенное в разделе 3, касающееся харак-

теристик нагнетателей, характеристик сети, пересчета характеристик

нагнетателей, последовательной и параллельной работы нагнетателей, а также регулирования, относится и к центробежным насосам.

Насосы подбирают по характеристикам, помещенным в каталогах и справочниках. Для выбора насоса необходимо знать его производительность Qи напор H. В разделе 2.3 рассмотрен пример подбора насоса по

графическим характеристикам.

Пример 2.

Определить геометрическую высоту всасывания центробежного на-

соса, установленного по схеме, указанной на рис. 2.1, при следующих

Решение.

Средняя скорость движения воды во всасывающем трубопроводе

м/с.

Сумма потерь напора во всасывающем трубопроводе

м

м

Пример 3.

Определить кавитационный запас насоса с обычными кавитацион-

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Решение.

Критический кавитационный запас при среднем кавитационном ко-

эффициенте быстроходности

м

Кавитационный запас насоса

м

Пример 4.

Определить высоту расположения оси центробежного насоса над свободной поверхностью воды в баке при следующих условиях:

Решение.

Критический кавитационный запас при среднем кавитационном ко-

эффициенте быстроходности

м

Кавитационный запас насоса

м

Средняя скорость движения воды во всасывающем трубопроводе

м/с.

Геометрическая высота всасывания равна

м

Учебная библиотека АВОК Северо-Запад

Физические свойства воды при температуре°С:

– давление насыщения – Па.

Значение геометрической высоты всасывания при

м

Пример 5.

Определить напор насоса, имеющего следующие характеристики:

Решение.

Средняя скорость движения воды во всасывающем и нагнетатель-

ном трубопроводах

м/с;

м/с.

Напор насоса

м