3.2. Основные рабочие параметры насосов

Насосы характеризуются следующими основными параметрами: подачей (расходом) Q, напором H, мощностью N, полным КПД (η) и высотой всасывания Н_вс.

Подачей (расходом) насоса Q называется объем жидкости, перекачиваемый в единицу времени. Подача насоса измеряется в м³/c, (л/с).

.

Напором насоса Н называют разность полных удельных энергий потока у выхода и входа в насос, вычисленную в метрах столба перекачиваемой жидкости, (м вод. ст.).

Для пояснения сущности напора, развиваемого насосом, рассмотрим схему его работы при перекачивании жидкости из одного резервуара в другой (рис.3).

Рис. 3. Схема насосной установки:

1 – напорный резервуар; 2 – расходомер; 3 – задвижки; 4 – обратный клапан; 5 – манометр;

6 – напорный трубопровод; 7 – насос; 8 – вакуумметр; 9 – всасывающий трубопровод;

10 – всасывающая сетка; 11 – водоем

Мощность насоса представляет собой работу, совершаемую насосом в еденицу времени, Вт. Мощность определяют следующим образом:

, Вт(кВт). (28)

Насос перекачивает , кг/c жидкости и поднимает ее на высоту, соответствующую напору Н. Следовательно, представляет собой секундную работу или мощность.

Полный КПД насоса η определяют из выражения:

,

где – полный КПД насоса;

– гидравлический КПД, учитывающий гидравлические потери мощности в результате снижения напора при движении воды в корпусе насоса;

– механический КПД, учитывающий механические потери мощности на трение в сальниках и подшипниках насоса;

– объемный КПД, учитывающий потери мощности в результате циркуляции воды через щелевые зазоры между рабочим колесом и корпусом насоса.

Величина полного КПД центробежных насосов зависит от их конструкции и изменяется в пределах 0,6–0,9.

Высота всасывания и явление кавитации. Необходимо различать вакуумметрическую высоту всасывания Н_вак, характеризующую степень разряжения, возникающего у входа в насос, и геометрическую высоту всасывания Н_вс, которое определяет высоту установки оси насоса над уровнем жидкости.

Вакуумметрическая высота всасывания зависит от атмосферного давления, температуры и удельного веса перекачиваемой жидкости, величины потерь напора во всасывающей линии насоса, конструктивных особенностей и др. Обычно допускаемая Н_вак указана в каталогах насосов.

Связь между вакуумметрической и геометрической высотами всасывания может быть установлена из уравнения Бернулли, составленного для сечений I–I и II–II относительно плоскости сравнения I–I (рис. 3).

Считая, что давление по поверхности жидкости равно атмосферному, а скорость течения в водоеме равна 0, получим:

, (29)

так как и , формулу (29) можно записать следующим образом:

,

. (30)

Из формулы (30) следует, что геометрическая высота всасывания меньше вакуумметрической на величину скоростного напора и потерь напора во всасывающем трубопроводе. С увеличением подачи насоса max. допустимая высота всасывания уменьшается. Определяя высоту всасывания, необходимо иметь в виду, что при понижении давления p_вс во всасывающем трубопроводе может происходить парообразование, и нормальная работа насоса будет нарушена. Поэтому min. давление в насосе должно быть выше давления парообразования жидкости, причем давление паров воды сильно увеличивается с повышением ее температуры.

Температура, °C	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Давление пара, м	0,12	0,21	0,42	0,75	1,25	2	3,17	4,8	7,1	10,33

Чем выше температура воды, тем меньше высота всасывания, и практически при t>70⁰C забор воды становится невозможен. Обычно геометрическая высота всасывания для центробежных насосов составляет не более 5–7 м и лишь для некоторых типов насосов она доходит до 7,5–8 м.

Кавитация в насосе возникает из-за чрезмерного падения давления во всасывающей части насоса. Понижение давления происходит по ряду причин, основными из которых являются:

– чрезмерная высота всасывания;

– высокая t перекачиваемой жидкости;

– низкое атмосферное давление.

Явление кавитации заключается в том, что выделяющиеся из жидкости пузырьки пара увлекаются потоком и, попадая в область повышенного давления, мгновенно конденсируются, в результате чего происходит местное повышение давлении. Кавитация сопровождается характерным шумом и треском, понижением напора и КПД насоса, иногда наблюдается вибрация насоса. Особенно быстро при этом разрушается чугун, более стойкими металлами являются бронза и нержавеющая сталь. Поэтому кавитация при работе насосов недопустима, а высота всасывания должна быть такой, при которой возникновение кавитации невозможно.