Технические характеристики центробежных насосов.

1. Производительность ,

где k - опытный коэффициент

d_n - диаметр проходного патрубка, при d_n <100мм k =13-18

d_n >100мм k =20-25

Производительность насоса зависит от геометрической высоты всасывания и нагнетания, от объёмных потерь и гидравлических сопротивлений;

2. Напор ,

где Н_н - высота нагнетания

Н_вс - высота всасывания

3. Мощность - зависит от развиваемого напора и получаемой производительности. При определении теоретической мощности необходимо учитывать потери протечек через лабиринтное уплотнение.

Внутренняя мощность ступени:

Эффективная работа ступени может быть определена с помощью внутреннего (политропного) КПД, при этом учитываются потери на все протечки и дисковое трение.

4. Общий КПД ,

где η_г = 0,7-0,85 - гидравлический КПД, который учитывает потери на трение в проточной части насоса и гидравлические удары. Зависит от быстроходности - чем она выше, тем КПД становится больше, и в некоторых насосах достигает 0,9-0,94;

η_о = 0,8-0,95 - объёмный КПД, учитывает потери жидкости в сальниковых уплотнениях и протечки жидкости из полости нагнетания в полость всасывания;

η_m = 0,75-0,85 - механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках и трения рабочего колеса о жидкость;

η_i = 0,6-0,8 - индикаторный КПД, учитывающий потери энергии (внутенние) в проточной части насоса.

5. Частота вращения вала центробежного насоса: ,

где u₂ - окружная скорость на выходе из рабочего колеса;

D - наружный диаметр рабочего колеса.

Регулирование подачи центробежных насосов

Изменение подачи Q центробежного насоса приводит к изменению создаваемого им напора Н. Взаимосвязь параметров работы насоса изображается линиями, называе­мыми характеристиками насоса.

Характеристики строят в систе­ме координат Q-Н; их вид опре­деляется профилем лопасти рабо­чего колеса. На рис.30 прямые линии — это теоретические харак­теристики для колес с лопастями: 1 - радиального профиля; 2 - загнутых вперед; 3 - загнутых назад.

Действительные характеристики (кривые 4 и 5) учитывают потери напора в насосе, обусловленные гидравлическими сопротивлениями они значительно отличаются от теоретических.

Теоретические и действительные характеристики показывают взаи­мосвязь напора с подачей насоса при неизменной угловой скорости рабочего колеса.

Е сли характеристики составляют для разных угловых скоростей, их называют универсальными.

Рис.30. Характеристики насоса в тру­бопровода

Рис.31. Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при коли­чественном регулировании: 1,2,3 - характеристики трубопровода при различном положении регулирующего кла­пана; 4 - характеристика насоса.

Рис.32. Изменение параметров рабо­ты центробежного насоса при качест­венном регулировании: 1,2,3 - характеристики центробежного насоса при разной частоте вращения ра­бочего колеса; 4 - характеристика трубопровода.

Х арактеристика трубопровода (кривая 6) показывает зависимость между напором, затрачиваемым на преодоление возникающих гидрав­лических сопротивлений и расходом жидкости, протекающей по тру­бопроводу. Зависимость между потерей напора и расходом квадратич­ная, поэтому характеристика трубопровода — это парабола.

Напор насоса при закрытом нагнетательном клапане (статический напор) изображается на графике начальной ординатой Н_ст, потенци­альный, т.е. полезный напор, который должен быть в конце трубо­провода, — начальной ординатой характеристики трубопровода Нs.

Рабочей точке К, находящейся на пересечении характеристик на­соса и трубопровода, соответствует рабочий режим, при котором рас­ход жидкости по трубопроводу и подача насоса равны. Это значит, что весь напор, создаваемый насосом, идет на преодоление гидравличес­ких сопротивлений трубопровода.

Во всех режимах, показатели которых находятся слева точки К, создаваемый насосом напор больше напора, необходимого для преодолений гидравлических сопротивлений трубопровода. Следовательно, жидкость на выходе из него имеет какое-то избыточное давление. Если же насос работает в режимах, точки которых расположены справа от точки К, то создаваемый им напор будет меньше возникающих гидравлических потерь, т.е. данный насос не удовлетворяет работе на этот трубопровод.

Существует два способа регулирования подачи центробежных насосов: количественный и качественный.

Количественное регулирование осуществляется нагнетательным или всасывающим клапаном дросселированием, а также перепуском части жидкости из нагнетательного трубопровода во всасывающий. При этом угловая скорость рабочего колеса насоса (приводного двигателя) ос­тается постоянной, а изменяется характеристика трубопровода (рис.31).

Качественное регулирование предусматривает изменение частоты вращения вала приводного двигателя, его применяют в насосах гру­зовых систем танкеров. Этот способ более экономичен. На рис.32 пока­зано, как меняются параметры насоса при переходе с одной скорост­ной характеристики на другую.

Зависимости параметров лопастного насоса представлены в графической форме в виде характеристик (рис. 10).

Рис. 10. Характеристики лопастных насосов

Характеристикой насоса называ­ют графические зависимости его ос­новных параметров:

- от давления для объемных (поршневых) насосов;

- от подачи для лопастных (цен­тробежных) насосов при посто­янных значениях: частоты вра­щения ротора, вязкости и плот­ности жидкости на входе в на­сос (за базу принята вода).

С точки зрения эксплуатации на­сосов особое значение имеет кривая Н = f (Q), которая называется напор­ной характеристикой.

Влияние вязкости жидкости на характеристики насоса определяется только при помощи поправочных коэффициентов, полученных экспери­ментально. Теоретических обоснований не имеется ввиду сложной зави­симости.