17.3. Закони пропорційності

Продуктивність та напір відцентрового насоса залежать від числа обертів робочого колеса. З рівняння (6) витікає, що продуктивність насоса прямо пропорційна радіальній складовій абсолютної швидкості на виході з колеса, тобто Q~ c_2r. Якщо змінити число обертів насоса від п₁ до п₂, що викличе зміну продуктивності від Q₁ до Q₂, тоді, при умові збереження подібності траєкторій руху частинок, паралелограми швидкостей в будь-яких подібних точках будуть геометрично подібні (рис. 35). Відповідно

(7)

Згідно рівняння (5), напір відцентрового насоса є пропорційним квадрату окружної швидкості, тобто

. (8)

Потужність, що споживається насосом, пропорційна добутку продуктивності Q насоса на його напір Н. З урахуванням залежностей (7) та (8), отримуємо

. (9)

Рівняння (7)-(9) носять назву законів пропорційності. У відповідності до цих законів зміна числа обертів робочого колеса від п₁ до п₂ призводить до зміни продуктивності насоса пропорційно числу обертів, висоти напору – пропорційно числу обертів у другій степені, а потужності – пропорційно числу обертів у третій степені.

17.4. Характеристики насосів

Графічні залежності напору Н, потужності на валу N_e та ККД насоса η_н в залежності від його продуктивності Q при незмінному числі обертів п називаються характеристиками насоса (рис. 36). Ці залежності отримують при випробуваннях відцентрових насосів, змінюючи ступінь відкриття засувки на нагнітальній лінії.

З рис.36 витікає, що зі збільшенням продуктивності при n=const напір насоса зменшується, споживча потужність збільшується, а ККД насоса проходить через максимум. Невелика початкова ділянка кривої Н – Q , де напір зростає зі збільшенням продуктивності, відповідає нестійкій роботі насоса.

Насос споживає найменшу потужність при закритій напірній засувці(Q=0). Найбільш сприятливий режим експлуатації відцентрового насоса при даному числі обертів відповідає максимуму на кривій η_н – Q.

Знімаючи характеристики насоса при різних числах обертів насоса (п₁, п₂, п₃, ...), отримують ряд залежностей Н – Q (рис.37). На кожній кривій Н – Q виокремлюють точки, що відповідають деякому сталому значенню ККД (η_н^’, η_н^’’, η_н^’’’, …), які з’єднують між собою плавною лінією. Ці лінії обмежують області, всередині яких ККД насоса має не менше значення, ніж вказане на границі області. Лінія р-р відповідає максимальним значенням ККД при даних числах обертів робочого колеса. Отримані таким чином графічні залежності між напором, ККД та продуктивністю насоса при різних числах обертів колеса називають універсальними характеристиками. Користуючись універсальною характеристикою, можна встановити межі роботи насоса (відповідні максимальному значенню ККД) та вибрати найбільш сприятливий режим його роботи.

17.5. Робота насосів на трубопровід

При виборі насоса необхідно враховувати характеристику сіті, тобто трубопроводу та апаратів, через які перекачується рідина. Характеристика сіті виражає залежність між витратою рідини Q та напором Н, необхідним для переміщення рідини по даній сіті. Напір Н може бути визначений як сума геометричної висоти подачі Н_Г та втрат напору h_п. Втрати напору є пропорційними квадрату витрати рідини: h_n=kQ² , де к – коефіцієнт пропорційності.

Характеристика сіті виражається залежністю, що являє собою рівняння параболи:

.

Суміщення характеристик мережі та насоса показано на рис. 38.

Точка А перетину цих характеристик називається робочою точкою, вона відповідає найбільшій продуктивності насоса Q₁ при його роботі на дану сіть. Якщо потрібна більш висока продуктивність, тоді необхідно або збільшити число обертів електродвигуна, або замінити даний насос на насос більшої потужності. Збільшення продуктивності може також бути досягнуто шляхом зменшення гідравлічного опору сіті h_п. В цьому випадку робоча точка зміститься по характеристиці у правий бік.

Насос повинен бути обраний таким чином, щоб робоча точка відповідала необхідним продуктивності та напору в області найбільших ККД.

На практиці застосовують паралельне або послідовне з’єднання насосів, що працюють на дану сіть.