Характеристика центробежных насосов и их коэффициент полезного действия

Из различных характеристик центробежных насосов наибольшее значение имеет гидравлическая.

Гидравлическая характеристика - это зависимость основных технических показателей насоса (давления, мощности, к.п.д., допустимой высоты всасывания) от подачи при постоянных значениях частоты вращения рабочего колеса и плотности перекачиваемой жидкости.

На заводских характеристиках насосов чаще приводится универсальная характеристика. Данная характеристика позволяет шире оценить технические показатели насоса, стабильность работы, определить поле возможной его работы, параметры работы насоса при регулировании подачи топлива в двигатель и, зная статические данные об использовании насосов при пожарах, оценить их эффективность применительно к конкретным регионам. На рис. 6 представлена универсальная характеристика центробежного насоса ПН-40У.

Основной кривой, характеризующей работу насоса, является P-Q. В зависимости от конструкции насоса форма кривой может быть различной. Для разных насосов кривые P-Q могут непрерывно снижаться или иметь максимум P при некотором значении Q.

Насосы с таким максимумом на кривой P-Q, могут иметь один и тот же напор при разных значениях Q, т.е. на таком участке они работают нестабильно. Пожарные насосы имеют плавно снижающуюся кривую P-Q, что свидетельствует о стабильности их работы и наибольшей приемлемости к условиям работы на пожаре, поскольку позволяют при большом диапазоне подачи иметь лишь незначительное уменьшение напора в рукавных линиях.

Для насоса ПН-40У при полной подаче он составляет 0,58. КПД характеризует совершенство конструкции насоса и качество его изготовления. Объемные потери возникают вследствие перетекания части жидкости через щелевые (или лабиринтные) уплотнения в насосе между рабочим колесом и корпусом, утечки жидкости через сальники. Гидравлические потери обусловлены наличием гидравлических сопротивлений при движении жидкости во всасывающей полости насоса, рабочем колесе и нагнетательном патрубке.

Механические потери слагаются из потерь на трение в подшипниках и сальниках насоса, а также из потерь на трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость. Механический КПД для пожарного насоса ПН-40У равен 0,85.

Анализ приведенных данных свидетельствует о том, что КПД пожарных насосов не достаточно высок. В современных насосах, применяемых в других отраслях техники, его значение достигает 0,8-0,9.

Расчетные элементы центробежных насосов и их определение

Основными расчетными элементами центробежных насосов, характеризующими их конструкцию, являются следующие: коэффициент быстроходности, входной и выходной диаметры рабочего колеса, величина раскрытия корпуса, количество лопаток рабочего колеса.

Коэффициент быстроходности насоса является обобщенным критерием оценки различных рабочих колес насосов. Для уменьшения осевых сил, действующих на рабочее колесо, в диске рабочего колеса высверливаются отверстия, через которые жидкость перетекает во всасывающую полость. Естественно, при этом КПД насоса снижается. При двух и более рабочих колесах в насосе, они могут размещаться с противоположными направлениями входных отверстий. Это компенсирует или снижает действие осевых сил. Воздействие радиальных сил на рабочее колесо компенсируется наличием двух полуулиток корпуса насоса. В насосах с одной улиткой действие радиальных сил воспринимается валом и подшипниками насоса.

Струйные насосы. Параметры струйного насоса зависят от рода и температуры рабочей жидкости, конструктивных параметров, чистоты поверхности сопла и диффузора и в большей степени от соотношения площадей 7w41 и 7w43. Уменьшение коэффициента площадей сечений приводит к росту коэффициента подпора при одновременном уменьшении коэффициента эжекции. Следовательно, чем меньше разница между диаметрами сопла и горловины диффузора, тем на большую высоту может быть поднята эжектируемая жидкость, но ее количество при этом уменьшается.

Наоборот, увеличение коэффициента площадей сечений приводит к росту эжектируемой жидкости, но уменьшает высоту ее подъема.

Значение коэффициента полезного действия струйных насосов находится в пределах 0,15 - 0,25.

Расчет струйных насосов при заданных значениях 43, 41, Н 43, Н 41 сводится к определению оптимальных диаметров сопла диффузора, диаметра и длины камеры смешения.

Рабочей средой для струйных насосов может быть вода, пар или газ. В зависимости от этого струйные насосы называются гидроэлеваторами - если рабочей средой является вода, инжекторами - при использовании в качестве рабочей среды пара и эжекторами, если в качестве рабочей среды используется газ.

В пожарной технике находят применение главным образом гидроэлеваторы и эжекторы, т.е. водоструйные и газоструйные насосы.