3. Центробежные насосы
3.1. Основные технические параметры насосов
Основными техническими параметрами, характеризующими работу насоса, являются: подача, напор, потребляемая мощность, КПД, скорость вращения и высота всасывания.
Подача представляет собой объем жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени, и выражается в м3/с, м3/ч, л/с.
Напором
называется приращение механической
энергии единицы веса жидкости, проходящей
через насос, т. е. разность удельных
энергий жидкости между нагнетательным
и всасывающим патрубками, и выражается
в метрах столба перекачиваемой жидкости.
Обозначим удельную энергию на выходе из насоса (рис. 64)
,
a удельную энергию на входе в насос
,
где
и
– давление, отметка и скорость жидкости
в нагнетательном патрубке;
и
– то же во всасывающем патрубке.
Напор насоса
Потребляемой мощностью, или мощностью, насоса, называется мощность, которая передается насосу приводным двигателем.
Полезной
мощностью
насоса является приращение энергии,
получаемой жидкостью, проходящей через
насос за единицу времени:
Отношение
полезной мощности
к потребляемой
представляет собой КПД насоса:
.
Следовательно, потребляемая насосом мощность
Высотой всасывания (рис. 64) называют разность отметок оси насоса и свободной поверхности в резервуаре всасывания (заборном).
При перекачивании кипящих жидкостей насос устанавливается ниже уровня жидкости в заборном резервуаре. В этом случае высота всасывания становится отрицательной и называется подпором.
3.2. Основы теории центробежных насосов
Процесс преобразования механической энергии в энергию жидкости является сложным явлением гидродинамики. Поэтому изучение характера движения жидкости в рабочем колесе лопастной гидравлической машины производится на базе упрощенных теоретических схем с последующей корректировкой полученных данных по результатам опыта.
При расчете колес с часто расположенными лопатками, когда длина канала между лопатками достаточно велика по сравнению с его шириной, пользуются элементарной струйной теорией, которая до настоящего времени является основной теоретической схемой при расчете центробежных насосов.
В
элементарной струйной теории используются
следующие допущения:
Частицы жидкости в области колеса движутся по элементарным струйкам, т. е. в канале между лопастями колеса поток струйный.
Величина относительной скорости в сечении канала по окружности колеса определяется из уравнения неразрывности потока.
Относительная скорость направлена по касательной к элементу поверхности лопасти в данной точке.
При бесконечно большом числе бесконечно тонких лопастей поток в колесе становится осесимметричным (рис. 65, а).
Действительное распределение скоростей в канале колеса с конечным числом лопастей (рис. 65, б) не может быть равномерным (в связи с силовым взаимодействием лопасти в жидкости). Давление на набегающей (лицевой) стороне лопасти больше, чем с тыльной, а скорость, соответственно, –меньше.