Порядок проведения опытов

В емкость 2 загружается заранее приготовленная суспензия оп­ределенной концентрации (по указанию преподавателя) и включается мешалка. Во время проведения опытов мешалку не выключают во из­бежание осаждения осадка. Измеряют температуру суспензии.

112

iX^—I

1

НИК, 6 -

Рис. 1. Схема установки фильтр, 2 - мешалка, 3 - вакуум-насос, 4

термометр

^хема установки Dip, ^ - мешалка, л - вакуум-насос, 4 - резервуар, 5 - мер-вакуумметр, 7 - секундомер, 8 - тепмометп

Включают вакуум-насос и краном Кг устанавливают заданный преподавателем вакуум по вакуумметру 6. Открывают кран Ki, сус­пензия заливается в фильтр 1, под действием перепада давлений начи­нается фильтрование суспензии. В ходе опыта необходимо следить за постоянством заданного вакуума, при необходимости корректируя его величину краном Кг. В результате работы фильтра будет увеличивать­ся толщина слоя осадка на фильтрующей перегородке, фильтрат будет

113

накапливаться в мернике 5. При достижении объема фильтрата в мер­нике, равном 50 см , включается секундомер. В течение опыта не­сколько раз одновременно фиксируют время фильтрования и соответ­ствующий объем фильтрата (секундомер при этом не выключается). Уровень суспензии в фильтре будет постепенно понижаться. Как только он снизится до уровня контрольной риски на стержне фильт­рующей перегородки 5, открывают кран Ki таким образом, чтобы в фильтре 1 поддерживался постоянный уровень суспензии. Поскольку скорость фильтрования и расход фильтрата будут уменьшаться со временем, кран Ki в течение опыта нужно постепенно прикрывать. При достижении определенного уровня фильтрата в мернике 5 кран Ki закрывают.

Когда фильтрование закончится (поверхность осадка потеряет влажный блеск), опыт прекращают. Секундомер останавливают и за­писывают время, объем фильтрата и высоту слоя осадка на фильтре. Высота слоя осадка измеряется металлической линейкой, которую торцевой частью вводят в слой осадка до упора в фильтрующую пере­городку.

Рис. 2. Открытый нутч-фильтр

1 - основание, 2 - обечайка, 3 - гайка, 4 - решетка,

5 - фильтрующая перегородка, 6 - прокладки 114

Фильтрат из мерника удаляется в канализацию. Фильтр разби­рают, отвертывая нажимную гайку, и переносят решетку с фильт­рующей перегородкой, поддерживая ее за стержень, вместе с обечай­кой фильтра в раковину. Осадок удаляют и собирают в специальный бачок, фильтрующую перегородку промывают под струей воды. Затем фильтр собирают и повторяют опыт, проводя его при другом значении вакуума.

После окончания опытов выключают вакуум-насос, сливают фильтрат из мерника, промывают емкость 2, выключают мешалку. Разбирают и промывают фильтр. Проводят его сборку.

Обработка результатов опытов

Константа х определяется из зависимости (3). По данным опы­тов строят графики — = f(V). По графикам находят значения А и В в

уравнении (7), после чего вычисляют константы Гос и Кфп из выра­жения (8). Динамическую вязкость фильтрата при температуре опыта вычисляют, используя данные по кинематической вязкости. Поверх­ность фильтрования вычисляют по внутреннему диаметру обечайки фильтра.

Средняя часовая производительность фильтра по фильтрату и влажному осадку определяется по уравнениям:

V = X^, (9)

(10)

V„

t Vqc 3600

t

где V - общий объем фильтра, собранного за время опыта; Voc - объ­ем осадка; t - общая продолжительность опыта.

Результаты измерений и расчетов необходимо занести в таблицу:

№ опыта

№ изме­рений

Измеренные величины

Вычисленные величины

т, °с

Ар, ^ кгс/см

см

t, с

hoc, мм

X

Гос, -2 СМ

Кфп, см"

V, 3/ м /ч

Voc, 3/ м /ч

115

Контрольные вопросы

1. Что является движущей силой процесса фильтрования?

2. Какие виды осадков существуют?

3. Что понимается под скоростью фильтрования?

4. Как изменяется с течением времени сопротивление слоя осадка?

5. Почему движение фильтрата через слой осадка в путч-фильтре является неустановившимся?

6. Какие условия влияют на выбор фильтрующих перегородок и из каких материалов они изготовляются?

7. Какие величины называют константами уравнения фильтрования и как их определяют?

8. Как влияет осаждение частиц на процесс фильтрования суспен­зий?

РАБОТА 14 ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

Проф. Н.Х.Зиннатуллин, доц. И.М.Нафиков

В центробежном насосе (рис.1) передача энергии от электродви­гателя потоку жидкости осуществляется при помощи колеса с профи­лированными лопатками. При вращении рабочего колеса насоса жид­кость, заполняющая пространство между лопатками, также приводит­ся во вращение. Под влиянием центробежных сил, развивающихся при этом, жидкость перемещается к периферии колеса и выбрасывает­ся в канал, окружающий колесо. Одновременно на входе в рабочее колесо давление понижается (становится ниже атмосферного). Под действием образовавшегося перепада давлений (атмосферного, дейст­вующего на свободную поверхность питательного бака, и давления в центре рабочего колеса) жидкость непрерывно всасывается насосом. Так как окружная скорость на периферии колеса больше, чем у входа на лопатки, абсолютная скорость жидкости на выходе с лопатки ста­новится больше, чем на входе. Таким образом, жидкость, пройдя через рабочее колесо, получает приращение энергии.

116

В дальнейшем кине­тическая энергия, полученная жидкостью, преобразуется в потенциальную (энергию дав­ления) в спиральной каме-ре (улитке) насоса, попереч-ное сечение которой посте-пенно увеличивается к выход-ному патрубку. При этом скорость жидкости снижается, и кине­тическая энергия пото-ка час­тично преобразуется в энер­гию давления.

Рис. 1. Схема центробежного насоса

Центробежные насосы пе­ред пуском необходимо зали­вать перекачиваемой жид­костью. Для того чтобы жид­кость могла удерживаться в

насосе, на нижнем конце всасывающей трубы, спускаемой в пита­тельный бак или водоём, устанавливают приёмный (обратный) клапан с сеткой-фильтром. Приёмный клапан пропускает жидкость только в одном направлении - к насосу.

При одном и том же числе оборотов центробежный насос может иметь различные значения напора Н и производительности V в зави­симости от сопротивления сети. Напор и производительность - это основные параметры насоса. Напор насоса - приращение полной удельной энергии жидкости внутри насоса. Объёмная производитель­ность насоса - объём жидкости, перекачиваемый насосом в линию нагнетания в единицу времени. Установление зависимости между на­пором и производительностью Н = fi(V) при постоянном числе

оборотов имеет большое практическое значение, поскольку сеть, по которой насос перекачивает жидкость, может иметь различное сопро­тивление. Указанная зависимость обычно получается опытным путем и называется главной характеристикой насоса.

117

, H,N,^
H=fi(V)	N=f2(V)
^^ T\=UV)
/ n=const	Y

Характеристики мощности N = f2(V) и полного КПД Tj = Гз( V), также получаемые при испытании насоса, дают яс­ное представление о взаимной зависимости всех рабочих пара­метров насоса при данном числе оборотов. Характеристики насо­сов широко используются при изучении работы центробежных насосов и при проектировании гидравлических установок.

Рис. 2. Рабочие характеристики центробежного насоса

С увеличением подачи V потребляемая насосом мощ­ность N непрерывно возрастает. При закрытой задвижке (V=0) насос потребляет минимальную мощность, которая расходуется лишь на преодоление трения в подшипниках и сальниках, а также на перемешивание жидкости рабочим колесом в корпусе насоса. Во из­бежание перегрузки электродвигателя необходимо пускать центро­бежный насос при закрытой задвижке на нагнетательной линии.

При изменении числа оборотов центробежного насоса от П; до П2 его подача, напор и потребляемая мощность также изменяются в соответствии с законом пропорциональности:

(^ V

^

N,

(^ V

V,

(1)

'2 "г ^^г \^г J '^г \^г J

Изменение сопротивления сети и, следовательно, режима рабо­ты машины производится путем открытия (закрытия) задвижки. В опытах желательно охватить всю область от V=0 (полное закрытие задвижки) до V = V^g^ (полное открытие задвижки).

В условиях эксплуатации, когда центробежный насос подаёт жидкость в определенную сеть, рабочие параметры насоса могут быть установлены при совмещении его главной характеристики с характе-

118

ристикой сети (рабочая точка). Режим работы насоса при наибольшем КПД называется оптимальным режимом работы. При проектировании гидравлических установок выбор насоса необходимо производить с учетом того, чтобы рабочая точка лежала в области, близкой к опти­мальному режиму.

Цель работы: 1) ознакомление с конструкцией насосной уста­новки; 2) проведение испытания центробежного насоса типа Кс 10-55/2; 3) построение рабочих характеристик насоса при п =const по опытным и расчетным данным; 4) определение оптимальных парамет­ров насоса при данном числе оборотов.