tsientrobiezhnyi_nasos

УДК 621.6.053 (075.5)

Нормальные испытания центробежного насоса: метод. указ. к лабораторной работе / сост.: С. В. Солоденков, В. А. Горюнов; Волгоградский гос. тех. ун-т. – Волгоград, 2006. – 11 с.

Рассматриваются принцип действия, характеристики, а также методика нормальных испытаний центробежных насосов.

Предназначается для студентов, обучающихся по направлениям

657900, 655400.

Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 3 назв.

Рецензент Е. А. Дьячков

Печатается по решению редакционно-издательского совета Волгоградского государственного технического университета.

© Волгоградский государственный технический университет, 2006.

2

1. Цель работы

Целью нормальных испытаний центробежного насоса является получение его рабочей характеристики, представляющей совокупность зависимостей напора, мощности и коэффициента полезного действия насоса от подачи насоса при постоянной частоте вращения его вала.

2.Содержание работы

2.1Ознакомление с устройством и принципом действия центробежнoгo насоса.

2.2Выполнение опытов для определения входного и выходного давлений, а также подачи насоса при различных режимах работы.

2.3Обработка экспериментальных данных с целью получения рабочей характеристики насоса.

3.Центробежный насос и его рабочая характеристика

Центробежный насос является одной из разновидностей динамических насосов. В центробежном насосе энергия сообщается жидкости путём динамического воздействия на нее лопаток вращающегося рабочего колеса.

Схема одноступенчатого горизонтального центробежного насоса с осевым входом и спиральным отводом приведена на рис. 1. В корпусе 1 насоса на валу 2 размещено рабочее колесо 3 с лопатками 4. Лопатки, как правило, укреплены между двумя дисками 5 и 6. Со стороны всасывания к корпусу подсоединен всасывающий патрубок 7, который соединяется с подводящим трубопроводом. Со стороны нагнетания корпус имеет спиральный отвод 8, заканчивающийся напорным патрубком 9, к которому подсоединяется нагнетательный трубопровод.

Центробежный насос перед пуском должен быть заполнен перекачиваемой жидкостью. После пуска насоса лопатки вращающегося рабочего колеса оказывают непосредственное силовое воздействие на частицы жидкости, заполняющей межлопаточное пространство. Под действием центробежных сил жидкость перемещается от центра к периферии рабочего колеса по межлопаточным каналам. При этом в центральной части рабочего колеса давление снижается и поток жидкости под действием внешнего, чаще всего атмосферного давления, подводится через всасывающий патрубок к рабочему колесу.

Работа центробежных сил в межлопаточных каналах приводит к повышению энергии потока по мере его продвижения от центра к периферии колеса. Преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления происходит в спиральном отводе 8 наcoca.

3

Работа центробежного насоса характеризуется его подачей Q, напором H, потребляемой мощностью N, полезной мощностью Nп, коэффициентом полезного действия η и частотой вращения n.

Для установления связи между указанными выше параметрами проводятся нормальные испытания центробежных насосов. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТ 6134–87 «Насосы динамические. Методы испытаний». По результатам испытаний строится характеристика насоса.

Характеристика центробежного насоса включает в себя зависимости H=f(Q), N=f(Q), η =f(Q), полученные при постоянной частоте вращения рабочего колеса n0 = const. Экспериментальный метод получения характеристики центробежного насоса является пока единственно надежным, поскольку, при современном состоянии теории, расчётное определение характеристики насоса не даёт удовлетворительных результатов.

За время нормальных испытаний частота вращения рабочего колеса

Значение к.п.д. насоса при таком пересчете полагают неизменным. Потребляемая мощность насоса N больше полезной мощности Nп,

т.е. мощности, которую насос сообщает рабочей жидкости, на величину потерь в насосе. Потери мощности в насосе делятся на механические, гидравлические и объемные.

Механические потери. Механическими являются потери энергии на трение в подшипниках, уплотнениях вала, на трение наружных поверхностей рабочего колеса о жидкость (дисковое трение). Мощность, остающаяся за вычетом механических потерь, передается рабочим колесом жидкости. Ее принято называть гидравлической Nг.

Величина механических потерь оценивается механическим КПД, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности Nг к мощности N, потребляемой насосом:

ηм = NNГ .

Объемные потери. Жидкость, выходящая из рабочего колеса, в основном поступает в отвод и , следовательно, в напорный патрубок насоса. Однако часть ее возвращается в подвод через зазор между рабочим коле-

4

сом и корпусом насоса. Жидкость, возвратившаяся в подвод, теряет ту энергию, которую получила в рабочем колесе. Эти потери называются объемными.

Кроме рассмотренных утечек жидкости имеют место утечки через уплотнения вала. Они обычно малы и при рассмотрении баланса мощности ими можно пренебречь.

Объемные потери оцениваются объемным КПД, который равен отношению мощности N*, оставшейся от гидравлической мощности Nг, после вычета из нее мощности, затрачиваемой на объемные потери, к самой гидравлической мощности Nг:

ηо = N * .

NГ

Гидравлические потери. Третьим видом потерь энергии в насосе являются потери, связанные с преодолением гидравлического сопротивления подвода, межлопаточных каналов рабочего колеса и отвода, или гидравлические потери. Величина гидравлических потерь оценивается гидравлическим КПД, который равен отношению полезной мощности насоса Nп к мощности N*.

ηг = NNП* .

Общие потери энергии в насосе оцениваются общим КПД, который равен отношению полезной мощности к потребляемой:

η = NNП .

Умножив и разделив правую часть последнего выражения на Nг,· N*, получим:

Таким образом, общий КПД насоса равен произведению гидравлического, объемного и механического КПД.

5

7

2 3

4

6

5

9

Рис. 1

4. Описание лабораторной установки

На рис. 2 представлена схема лабораторной установки с замкнутой циркуляцией жидкости. Центробежный насос 1 всасывает воду из бака 2 по подводящему трубопроводу 3 и подает ее по напорному трубопроводу 4

втот же бак. На подводящем трубопроводе установлен вакуумметр 5. На напорном трубопроводе размещены манометр 6, регулировочный вентиль 7 и расходомер (водомер) 8. Регулировочный вентиль позволяет изменять подачу насоса, измеряемую с помощью скоростного счётчика, и тем самым варьировать режим работы насоса. Вал центробежного насоса приводится

вдвижение электродвигателем 9, запуск которого осуществляется с пульта 10. Величина силы тока и напряжения контролируются соответственно амперметром 11 и вольтметром 12. Задвижка 13, установленная на подводящем трубопроводе 3, используется только во время ремонта для отключения насоса от бака.

6

Рис. 2.

5. Методика проведения эксперимента

Эксперимент, обеспечивающий получение характеристики насоса, необходимо выполнить в следующей последовательности.

1)Включить сетевой рубильник.

2)Закрыть регулировочный вентиль 7.

3)Произвести запуск насоса нажатием кнопки «Пуск» на пульте 10. При этом подача Q будет равна нулю, а потребляемая мощность N будет

наименьшей. Замерить манометром 6 давление pман на выходе из насоса, вакуумметром 5 давление на входе в насос, амперметром 11 силу тока I и вольтметром 12 – напряжение U.

4)Приоткрыть вентиль 7 до достижения назначенного преподавате-

лем значения давления pман на выходе из насоса. Измерить следующие величины:

давление pвак на входе в насос вакуумметром 5; давление pман на выходе из насоса манометром 6; объём W жидкости за опыт скоростным счётчиком 8; продолжительности t опыта секундомером; силу тока I амперметром 11; напряжение U вольтметром 12.

5)Установить новый режим работы насоса путем увеличения открытия вентиля 7 до достижения назначенного преподавателем очередного

значения давления pман на выходе из насоса. Произвести измерение величин, указанных в пункте 4.

8)В соответствии с пунктом 4 произвести указанное преподавателем количество измерений.

9)Остановить насос путем нажатия кнопки «Стоп» на пульте 10.

11)Выключить сетевой рубильник.

7

6. Обработка результатов

После окончания измерений необходимо рассчитать и занести в протокол испытаний:

1) Объёмную подачу центробежного насоса в м3/с:

где dH и dB - соответственно диаметры нагнетательного и всасывающего трубопроводов, м (dH = 0,019 м; dB = 0,025 м);

pман - показание манометра, Па; pвак - показание вакуумметра, Па,

h0 - поправка на расположение приборов для измерения давлений, м

(ho = 0,9 м );

ρg – удельный вес рабочей жидкости, Н/м3 (ρg =10000 Н/м3). 3) Полезную мощность насоса, Вт:

где I – показания амперметра, А; U – показания вольтметра, В;

Кн – коэффициент, учитывающий характеристики электродвигателя

(принять Кн = 0,24).

5) Коэффициент полезного действия насоса;

Пример построения характеристики насоса приведен на рис. З.

8

8.Перечень контрольных вопросов

1)Устройство и принцип действия центробежных насосов.

2)Напор насоса и его экспериментальное определение.

3)К. п. д. насоса. Виды и причины потерь.

4)Мощность насоса и полезная мощность. Их определение и взаимо-

связь.

5)Понятие об оптимальном режиме работы насоса.

6)Правила выбора насоса для работы на сеть.

7)Определение рабочей точки при работе насоса на сеть.

8)Допустимая высота всасывания. Кавитация в насосах.

9)Методы регулирования подачи центробежного насоса.

10)Пересчёт характеристики насоса с одной частоты вращения на

другую.

11)Характеристика насосной установки.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Гидравлика, гидромашины и гидроприводы /Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. – 2-е изд. перераб. – М.: Машиностроение, 1982. – 424 с.

2.Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам /Под ред. Б. Б. Некрасова – 2-е изд. перераб. и доп. – Минск: Вышейш.

шк.,1985. – 382 с.

3.ГОСТ 6134–87. Насосы динамические. Методы испытаний.

10