Основные показатели работы осевого насоса

Идеальная подача осевого насоса равна:

где С_Z - осевая составляющая абсолютной скорости.

Действительная подача .

Объемный коэффициент η₀ учитывает утечки через зазоры между рабочим колесом и корпусом составляет 0.9:0.95.

Теоретический напор определяется по формуле Эйлера при условии, что окружная скорость на входе и выходе из колеса осевого насоса одинаковая (U_l = U₂ =U=πDn).

При этом в соответствии с 3.5 статический напор осевого насоса при U=const равен:

т.е. .

Таким образом, нарастание пьезометрического напора в осевом насосе происходит за счет диффузорности каналов, обеспечивающих торможение потока.

Для сохранения высоких к.п.д. диффузор должен иметь строго определенный угол раскрытия, при котором не происходит отрыва потока от стенок.

Полезный напор определяется, если учесть гидравлические потери в проточной части насоса следующим образом:

.

Для составления баланса мощности осевого насоса рассмотрим составляющие части баланса. Полезная мощность Nn представляет собой полную энергию потока в единицу времени и составит:

.

Подводимая мощность учитывает наличие потерь мощности, связанных с утечками (ΔN_У), гидравлическими потерями (ΔN_Г) и механическим трением в сальниках, опорах и дисков рабочих колес о жидкость (ΔN_МЕХ).

Следовательно, баланс мощности имеет следующий вид

.

Все потери в осевом насосе можно учесть с помощью полного к.п.д.

Полный к.п.д представляет собой произведение

,

где - механический к.п.д., учитывающий трение в сальниках, подшипниках, дисковое трение; - к.п.д. подачи; - гидравлический к.п.д.

Общий к.п.д. осевых насосов составляет η= 0,75:0,92.

 

Рабочая характеристика осевого насоса

Характеристика осевого насоса имеет вид, представленный на рисунке 3.39.

Из рабочей характеристики видно:

Работа осевого насоса возможна в узком диапазоне изменения подачи и напора, т.к. отклонение от оптимальных условий вызывает резкое снижение к.п.д. Пуск осевого насоса следует производить при открытой задвижке на нагнетании, т.к. с уменьшением подачи резко возрастает подводимая мощность и пуск двигателя затруднен. Регулирование дросселированием невыгодно из-за узкого диапазона рабочей зоны. Поэтому осевые насосы регулируют либо изменением числа оборотов, либо поворотом лопаток рабочего колеса. На характеристиках напора (мощности) имеется седловина. Это вызвано особенностью обтекания потоком профиля лопатки. Седловина на характеристике объясняется снижением подъемной силы лопастей при малых подачах.

Рисунок 4.2

 

Выбор насосов

Для решения задачи выбора насосов необходимо иметь следующие исходные данные

1.Расход жидкости на производственные нужды, связанные с определенными технологическими операциями (водоснабжение, заводнение пластов, закачка или откачка резервуаров и т.п.).

2.Физическая характеристика перекачиваемой жидкости (плотность, вязкость, упругость паров при температурах перекачки)

3.Геометрические отметки уровней в начале всасывания и конце нагнетания насосов.

4.Технологическая схема трубопроводов, которая определяет длину трубопровода и необходимую гидроаппаратуру (задвижки, клапаны, повороты и др.).

При проектировании рассматривается метод экономического расчета трубопроводов по минимуму эксплуатационных расходов на трубы, насосы и электроэнергию. Однако часто на основе практики задаются скоростями движения жидкости в трубопроводах, которые и определяют подходящий диаметр.

Так, для напорного трубопровода скорость жидкости выбирается в пределах 1,5:2 м/с, а для подводящего 1:1,5 м/с.

Меньшие значения относятся к вязким жидкостям (буровые растворы, нефть), а большие - к маловязким (вода, светлые нефтепродукты).

Подводящий трубопровод выбирается большего диаметра для снижения гидравлических потерь и улучшения процесса всасывания. После выбора диаметра трубопроводов и подбора труб по сортаменту подчитываются гидравлические сопротивления, и определяется необходимый напор насоса.

Для перекачивания больших количеств жидкости с относительно малыми напорами обычно используются осевые насосы.

В ряде случаев требуется устанавливать несколько насосов. Количество их выбирают из экономических сравнений совместной работы в заданных условиях технологической схемы трубопроводов.

Для выбора насоса служат сводные графики полей характеристик по государственному стандарту (для насосов общего назначения) или по ведомственным нормалям для специальных насосов. Полная характеристика насосов и расшифровка их марок приводится в каталогах-справочниках.

Решение задачи сводится к следующему:

1. Определяется потребный напор.

2. На сводном графике выбранного типа насосов наносятся координаты Q_ЗАД - H_ПОТР. Если эта точка попадает в ноле рабочих значений какого-то насоса, то он и берется.

Если не попадает ни в одно поле, то берется ближайший насос с привлечением дополнительных соображений по точности обеспечения заданного расхода.

Если точка попала в место положения полей насосов разных марок, то берется насос с ближайшей верхней границей поля.

3. Определяется подача и напор выбранного насоса на данный трубопровод, т.е. определяется рабочая точка. Полученные значения сравниваются с требуемыми.

4. Если рабочая точка неприемлема, то рассчитывается необходимая степень обточки рабочего колеса. Строится новая характеристика насоса.

5. Намечают место установки насоса, исходя из условий обеспечения всасывающей способности.

Если желательно установить не один насос или нет насосов, способных обеспечить заданные параметры, то поиск насоса осуществляется с корректировкой Q и Н в соответствии с выбранной схемой соединения насосов.

ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ