- •Лекция 1 Ведение
- •Осевые насосы
- •Вихревые насосы
- •Струйные насосы
- •Связь напора и подачи насоса
- •Заключение
- •Лекция 6 Введение
- •Пересчет характеристики насосов с одного числа оборотов на другое
- •Определение допустимой высоты всасывания
- •Связь кавитационного допустимого запаса с допустимой вакуумметрической высотой
- •Заключение
- •Объемные насосы Лекция 8 Введение
- •Заключение
Связь напора и подачи насоса
Установим связь между НТ и QT
.
Из рисунка 10
при QT=0
при НТ=0 .
Используя полученное уравнение, построим зависимость теоретического напора от подачи (рисунок 14).
Рисунок 14 – Зависимость теоретического напора от подачи
Составляющие напора насоса
Уравнение Бернулли для сечений 1-2 (рисунок 15)
Рисунок 15 – Расчетная схема
Z2 Z1
- напор через уравнение Бернулли
- напор через уравнение Эйлера
Из рисунка 5
- изменение кинетической энергии при работе насоса
- изменение потенциальной энергии давления.
Увеличение давления в рабочем колесе (насосе) происходит за счет изменения окружной скорости U и за счет торможения потока в относительном движении.
Напор насоса
Влияние угла лопатки на составляющие напора насоса
Конструктивный угол 1 обычно делают в пределах от 14о до 20о, для того чтобы угол 190о; тогда С1=Сr1.
При этом наименьшие потери на входе в рабочее колесо и скорость составляет 1…2 м/с.
Угол 2 может быть 290о, 2=90о, 290о (рисунок 16).
Рисунок 16 – Варианты наклона лопаток
В соответствии с этим уравнением построим зависимость напора от подачи при различных углах 2 (рисунок 17).
Рисунок 17 – Зависимость напора от подачи
В соответствии с этим треугольники скоростей будут выглядеть следующим образом (рисунок 18)
Рисунок 18 – Треугольники скоростей при различных 2
Зависимость мощности от подачи при различных 2 представлена на рисунке 19.
В соответствии с потребляемой мощностью следует сделать вывод, что лопатки рабочего колеса центробежного насоса должны иметь 290о, а конкретно в пределах 2=(15о45о).
Рисунок 19 – Зависимость мощности от подачи при различных 2
Влияние конечного числа лопаток на характеристику насоса
Конечное число лопаток у рабочего колеса обуславливает следующие явления (рисунок 20):
вследствие разности давлений на лицевой и тыльной стороне лопаток происходит перекос эпюры скоростей;
вследствие разности энергий на лицевой и тыльной стороне лопатки возникает циркуляция жидкости вокруг лопатки;
вследствие сил инерции в межлопаточном канале возникает осевой вихрь, который непрерывно перемещается от центра колеса к периферии.
На все эти явления расходуется энергия.
Напор
к/ - учитывает конечное число лопаток, к/1.
.
Рисунок 20 – Рабочее колесо центробежного насоса
В соответствии с вышеизложенным график зависимости теоретического напора от подачи представлен на рисунке 21.
Рисунок 21 – Зависимость напора от подачи
Потери энергии в центробежных насосах
Потери в центробежных насосах делятся на потери энергии и потери массы или объема.
К потерям энергии относятся:
- гидравлические потери;
- механические потери.
К потере массы относятся объемные потери.
Гидравлические потери (рисунок 22):
hуд – ударные потери
сист – коэффициент сопротивления системы.
Рисунок 22 – Гидравлические потери в центробежном насосе
Ударные потери возникают в центробежном насосе при отклонении режима работы насоса от оптимального.
Чтобы получить характеристику насосу нужно из теоретической характеристики вычесть все потери (рисунок 23).
Объемные потери – это потери массы жидкости, связанные с утечками через систему уплотнения и разгрузку осевой силы.
Рисунок 23 – Характеристика центробежного насоса
Виды характеристик (рисунок 24):
1 – характеристика с перегибом; преобладают потери на удар; насосы называются "тихоходными".
2 – пологая характеристика; ударные и гидравлические потери равновелики; насосы нормального ряда.
3 – крутопадающая характеристика; быстроходные насосы; преобладают гидравлические потери.
Механические потери – это потери мощности. Они делятся на два вида:
потери на трение в системах уплотнения и подшипниках. Эти потери от свойств жидкости не зависят;
потери на дисковое трение.
Дисковые потери сильно зависят от вязкости жидкости.
Рисунок 24 – Виды характеристик центробежного насоса
Баланс мощности центробежного насоса (рисунок 25)
Nп – полезная мощность, это та мощность, которую жидкость имеет на выходе насоса
- мощность, которую передают жидкости лопатки
N – мощность на валу насоса
Nпер – потери мощности в передаче
- объемный к.п.д. насоса (учитывает потери массы жидкости)
- гидравлический к.п.д. (учитывает потери энергии)
Рисунок 25 – Баланс мощности центробежного насоса
; - полный к.п.д. насоса
В соответствии с полученными уравнениями можно построить зависимость мощности насоса от подачи (рисунок 26).
Рисунок 26 – Зависимость мощности насоса от подачи
Nxx – мощность холостого хода.
Второе правило пуска насоса: запуск насоса производится на закрытую задвижку на нагнетание (Q=0) при минимальной потребляемой мощности.
Заключение
Рассмотрена теоретическая подача центробежного насоса. Состав напора, влияние конструктивных и режимных параметров на подачу и напор насоса. Приведена корректировка струйной теории. Рассмотрена зависимость напора от подачи. Потери энергии в насосе. Приведен баланс мощности в центробежном насосе. Построена теоретическая характеристика центробежного насоса.
Лекция 5
Введение
Приводится рабочая характеристика центробежного насоса на воде и ее построение при нормальных испытаниях центробежного насоса. Приводится работа насоса на трубопроводную сеть. Рассматривается влияние плотности и вязкости жидкости на характеристику насоса. Даются методики пересчета характеристик с воды на вязкую жидкость.
Рабочая характеристика центробежного насоса
Нормальные испытания
Испытания производятся на холодной воде, при постоянном числе оборотов и по ГОСТу на 16-ти режимах. Схема установки приведена на рисунке 27.
Рисунок 27 – Схема установки для проведения нормальных испытаний центробежного насоса
Записываются следующие данные: Рмв, Рм,,
Q – по расходомеру,
n – по тахометру,
G – силу по динамометру
Напор насоса определяется из уравнения Бернулли
;
;
После проведения расчетов строится характеристика насоса - графическая зависимость напора, мощности и кпд от подачи (рисунок 28).
При определении рабочей зоны центробежного насоса по ГОСТу допускается снижение к.п.д. на 5…7% от максимального к.п.д.
Работа насоса на трубопроводную сеть
На рисунке 29 приведены расчетные схемы насосной установки.
Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-2
Рисунок 28 – Характеристика центробежного насоса на воде
по Qзаданному = Qпотр и Нпотр выбираем насос из условия, что он должен работать в области рабочей зоны.
Рисунок 29 – Расчетные схемы насосной установки
Выбрав насос, строим совмещенную характеристику Нпотр=f(Q) (рисунок 30).
Из графика следует, что в примере III до подач Q = Qc жидкость движется самотеком.
Влияние свойств жидкости на характеристику насосов
Рисунок 30 – Совмещенная характеристика трубопровода и насоса
Плотность.
На напор Н не влияет, на Q не влияет, на NП – влияет, на N – влияет, на - не влияет.
Вязкость.
На Н вследствие изменения потерь на трение и местные сопротивления вязкость жидкости влияет, но не всегда.
Если в насосе режим течения жидкости отвечает зоне вполне шероховатого трения (квадратичной, автомодельной) напор насоса не изменяется, т.к. потери от вязкости не зависят.
На подачу Q вязкость влияет через объемный к.п.д. 0, но не всегда.
На мощность N – влияет.
К.п.д. зависит от вязкости жидкости даже в том случае, если Н и Q не зависят.
Это связано с тем, что дисковые потери Nдиск зависят от вязкости всегда.
Пересчет характеристики насоса с воды на перекачиваемую жидкость
а) Для насосов с коэффициентом быстроходности пS 90 применяется методика пересчета Айзенштейна.
Приняты следующие допущения:
коэффициент быстроходности при пересчете не изменяется, коэффициенты пересчета остаются постоянными в рабочей зоне
- кавитационный запас,
где kQ, kH, kη, kΔh – коэффициенты пересчета, определяются по номограмме (рисунок 31) в зависимости от Re.
; Q0 – оптимальная подача насоса
; : K=0,9
Рисунок 31 – Номограмма для определения коэффициентов пересчета
После пересчета строится характеристика насоса на перекачиваемой жидкости (рисунок 32)
б) Для магистральных насосов 250пS90 применяется методика пересчета Колпакова Л.Г., Аитовой Н.З.
Определяется число
; ;
Рисунок 32 – Характеристика насоса на воде и перекачиваемой жидкости
, где , i - тип колеса (1 или 2), j - количество ступеней,
Если Re ReП то Н и Q не пересчитываем, а пересчитываем только и N.
Если ReReП, то пересчитываем все.
0,128
и учитывает влияние гидравлических потерь.
учитывает влияние дисковых потерь (рисунок 33).
Рисунок 33 – Графики для определения коэффициентов пересчета