Файл: Лекция 12.docx

рабочего колеса зависит величина конструктивного угла : для лопаток, оканчивающихся радиально, ; отогнутых назад ; загнутых вперед . Рассматривая величины абсолютных скоростей на выходе, построенные при одинаковых значениях , видим, что наибольшее значение скорости получается при лопатках, загнутых вперед. Наименьшее значение скорости – при лопатках загнутых назад. Как сделать правильный выбор формы лопоток рабочего колеса?

Согласно уравнению Бернулли, написанному для входа и выхода рабочего колеса, развиваемый теоретический напор можно представить как сумму приращений потенциального и кинетического напоров

Первое слагаемое правой части уравнения обозначают как статический напор, , а второе как динамический напор, . Отношение статического напора к полному напору называется степенью реактивности рабочего колеса или

. Назначение насоса – создание возможно большего статического напора непосредственно внутри рабочего колеса. Превращение же кинетической энергии в потенциальную после выхода жидкости из рабочего колеса в улиткообразную часть корпуса ц.н. сопровождается тем большими гидравлическими потерями, чем больше скорость c₂. Следовательно, насосы, имеющие рабочие колеса с загнутыми вперед лопатками, обладают наименьшим гидравлическим кпд, а насосы, у которых рабочие колеса с , - наибольшим гидравлическим кпд. Вот почему в центробежных насосах применяют исключительно лопатки, отогнутые назад. В большинстве конструкций ц.н. угол колеблется в пределах от 14 до 60⁰.

Количество лопаток должно быть таким, чтобы каждая последующая лопатка своим выходным концом покрывала входной конец предыдущей лопатки, иначе теряется направляющее действие лопаток.

Реальная частная характеристика центробежного насоса.

Центробежные насосы на заводах подвергаются испытанию на специальных стендах. При испытаниях насоса при различной степени открытия задвижки на нагнетательном трубопроводе определяют: производительность насоса по показаниям расходомера V; напор, создаваемый насосом – по показаниям вакуумметра и манометра H; потребляемую мощность по показаниям ваттметра N; число оборотов в минуту n – при помощи тахометра; кпд насоса – по формуле

Найденные таким образом значения перечисленных величин откладывают в определенном масштабе в совмещенных координатах Соединяя полученные точки плавными кривыми, получают характеристики и , которые указывают в паспорте насоса и каталоге – справочнике.

Наиболее экономичный режим работы насоса соответствует максимальному значению кпд насоса. Точка характеристики , отвечающая этому значению кпд, называется оптимальной точкой.

Рис. Частная характеристика центробежного насоса с лопатками отогнутыми назад: 1 – теоретическая характеристика насоса; 2 – реальная характеристика насоса; 3 – зависимость мощности от производительности; 4 – зависимость кпд от производительности насоса.

На рисунке ниже представлены частные характеристики ц.н. – реальная и теоретическая , . . Видно отклонение реальной характеристики от теоретической

Разность между теоретическим и реальным напорами обусловлены потерями напора в самом насосе на трение и на гидравлический удар при переходе кинетической энергии жидкости в потенциальную. Соотношение и сумма указанных потерь зависит от расхода. При полностью закрытой задвижке основные потери напора обусловлены гидравлическим ударом. По мере увеличения производительности вклад потерь на гидравлический удар уменьшается, в то время как вклад потерь на трение возрастает, а сумма потерь проходит через минимум, которому соответствует максимальный кпд насоса.

Работа насосов протекает устойчиво во всех точках, находящихся на непрерывно снижающейся части характеристики. Возрастающая часть характеристики соответствует, как правило, неустойчивой работе насоса. Работа насосов при режимах, соответствующих этому участку характеристики, не допускается.

Характеристика трубопровода. Рабочая точка центробежного насоса.

Работа насоса зависит от того, через какой трубопровод он прокачивает жидкость: чем больше разность уровней и давлений в расходном и приемном резервуарах и чем больше сопротивление трубопровода (большая длина, малый диаметр, много местных сопротивлений и т.д.), тем больший напор будет развивать насос для подачи заданного потока жидкости. В этом случае речь идет о том, какой напор при данной производительности должен в рабочих условиях развивать насос. Такая связь и V называется характеристикой трубопровода (сети).

В каждом рабочем режиме насос должен преодолевать сопротивление (развивать напор)

, где

; - число местных сопротивлений на всасывающей и нагнетательной линиях. Заменяя скорость потока на расход, получаем

. (1)

Уравнение (1) справедливо при условии одинаковых значений диаметров всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

Рис. Определение рабочей точки центробежного насоса.

Точка пересечения двух кривых, выражающих характеристики сети и насоса, представляет собой рабочую точку с (см. рисунок).

Мощность, потребляемая ц.н.

Законы пропорциональности.

При изменении числа оборотов центробежного насоса изменяется его производительность, напор и потребляемая мощность (см. соответствующие формулы для расчета производительности, напора и мощности).

Обозначив через производительность, напор и потребляемую мощность при числе оборотов , а при числе оборотов соответственно можно записать следующие соотношения:

Производительность изменяется прямо пропорционально числу оборотов

;

напор изменяется пропорционально квадрату числа оборотов

;

потребляемая мощность изменяется пропорционально кубу числа оборотов

В обобщенном виде .

Универсальная характеристика центробежного насоса.

Совокупность линий при n=const и линий = const называется универсальной характеристикой насоса. Универсальные характеристики связывают между собой четыре величины: , определяющие работу ц.н. (см. рис.).

Рис. Универсальная характеристика ц.н.

Выбор типа ц.н., а также оптимальной частоты вращения рабочего колеса производится с учетом его универсальной характеристики (см. рисунок).

В задачах проектирования расход жидкости задан. Для проектируемого трубопровода при этой производительности рассчитывается сопротивление трубопровода H_p. Если точка с требуемыми и H_p на универсальной характеристике попадает в область сравнительно высоких , то этот тип насоса можно считать пригодным для работы с проектируемым трубопроводом. Поскольку значения частоты вращения рабочего колеса можно изменять только дискретно, то выбирают ближайшее большее. Рабочей точкой этого ц.н. будет точка Р.Т.; при этом производительность равна а развиваемый напор – чуть больше требуемого H_p_т.