Основные параметры центробежных насосов

Теоретические основы

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

1. Производительность или подача;

2. Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

3. Полное давление, развиваемое насосом;

4. Полный напор, развиваемый насосом;

5. Коэффициент полезного действия;

6. Мощность;

7. Кавитационный запас насоса;

8. Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

9. Допустимая высота всасывания насоса;

10. Коэффициент быстроходности насоса.

Подача или производительность насоса – количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Различают производительность массовую M и объемную Q. Между собой они связаны соотношением

(2.1)

где плотность жидкости

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:

(2.2)

где и - давление на входе и выходе насоса, Па; и - скорость жидкости на входе и выходе, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с²; и - геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

Полный напор, развиваемый насосом, определяется при помощи формулы 2.2 и на основе известного соотношения между давлением и напором

(2.3)

где Н – полный напор, развиваемый насосом.

Поскольку центробежные насосы одновременно являются механизмом и гидравлической машиной, то их работа оценивается с помощью нескольких коэффициентов полезного действия: - гидравлический КПД; - объемный КПД; - механический КПД.

С помощью оцениваются потери гидравлической энергии (потери напора) в проточной части насоса. С помощью оцениваются объемные потери энергии в насосе, возникающие в результате утечек и протечек жидкости в уплотнениях. С помощью оцениваются потери энергии в узлах трения насосов (подшипниках и концевых уплотнителях).

Общий КПД насоса равен:

(2.4)

Применительно к насосам различают несколько видов мощности:

- полезная мощность:

N_пол = ; (2.5)

- мощность, потребляемая насосом:

; (2.6)

- мощность насосно-силового агрегата:

N_НСА = , (2.7)

где η_дв – КПД двигателя; η_пер – КПД механической передачи между двигателем и насосом.

Кавитационный запас насоса – это избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости:

, (2.8)

где Р_s – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости.

Критический кавитационный запас насоса – это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором в насосе не возникает кавитации.

Допустимый кавитационный запас насоса:

∆h _доп = к ∙∆h _кр (2.9)

где к – коэффициент запаса, принимаемый в размере 1,1-1,35; ∆h _кр – критический кавитационный запас.

Допустимая высота всасывания насоса - это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации:

, (2.10)

где Р₀ - давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; h_вс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Рассчитанное по формуле 2.10 значение H _S может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное значение свидетельствует о том, что насос в данной ситуации обладает самовсасывающей способностью и может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем её в резервуаре откачки, но на высоту не более рассчитанной. Отрицательное значение H _S свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения H s взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

, (2.11)

где n – номинальные обороты ротора, мин^-1; Q и H –номинальная подача м³/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса).

Коэффициент быстроходности насосов – это своеобразный критерий в зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

1. Тихоходные =40-80

2. нормальной быстроходности = 80-150

3. быстроходные =150-300