Теоретичні характеристики відцентрового насоса.

Головна характеристична крива насоса це графік, який виражає залежність напору насоса від подачі           Н = ¦ (Q) при постійному числі обертів робочого колеса.

Для побудови теоретичної характеристики Q-Н скористаємося головним рівнянням відцентрового насоса  Н_{теор. ¥} = u₂V_2u /g.

Теоретична подача насоса з урахуванням стиснення потоку лопатками робочого колеса дорівнює Q_теор = y ₂ p D ₂ b ₂ V _2r.

Із паралелограма швидкостей, побудованного на виході із робочого колеса, витікає:

V _2u = u₂ - V_2r ctg b ₂,

але  ,  

тоді .

Підставивши цей вираз у головне рівняння відцентрового насоса, отримаємо:

 .

Для конкретного насоса при постійній швидкості обертання робочого колеса величини u₂, b₂, D₂, y ₂, ctg b ₂ є постійними. Позначивши постійні коефіцієнти буквами А і Б

;   ,

отримаємо: Н_{теор. ¥}  = А - Б Q_теор.

Рисунок11

  Таким чином, залежність  Н_{теор. ¥} від Q_теор виражається рівнянням першого ступеню, яке графічно в координатах Q-Н зображається прямою лінією. Нахил цієї прямої залежить від величини кутового коефіцієнта Б,

який, в свою чергу, залежить від величини кута b ₂.

_· При b ₂ < 90 °, ctg b ₂ > 0  і Б > 0. Отже в цьому випадку із збільшенням Q_теор  величина Н_{теор. ¥} буде зменшуватися. При Q_теор = 0; Н_{теор. ¥} = А, а при  Н_{теор. ¥} = 0; Q_теор = А/Б.

· При b ₂ = 0, ctg b ₂ = 0  і Б = 0. Отже в цьому випадку графік залежності Н_{теор. ¥} від Q_теор буде мати вид прямої лінії, паралельної осі Q.

· При b ₂ > 0, ctg b ₂ < 0  і Б < 0. При цьому величина Н_{теор. ¥} буде збільшуватися із збільшенням подачі Q_теор. При Q_теор = 0; Н_{теор. ¥} = А.

Уже говорилося, що головне рівняння відцентрового насоса отримано для ідеальних умов. Тому для переходу до дійсних характеристик насоса слід внести поправки на кінечну кількість лопаток і урахувати втрати напору в насосі.

При кінечній кількості лопаток теоретичний напір насоса зменшується і дорівнює Н_теор = K Н_{теор. ¥}. У відповідності з цим, зменшиться і відрізок, який пряма теоретичного напору (пряма а) відсіче на осі Н. Він стане дорівнювати K А. Відрізок, який ця пряма відсікає на осі Q, залишиться попереднім, так як у формулі для Q_теор ми уже урахували вплив кінечної кількості лопаток (коефіцієнт y ₂).

Втрати напору в насосі можуть бути двоякого роду:      

1)  Втрати напору на подолання сил тертя рідини і на подолання місцевих опорів.

2)  Втрати напору на удар при вході рідини на лопатки робочого колеса і спрямовуючого апарату.

Втрати першого виду при турбулентному режимі можна вважати пропорційними квадрату витрати (подачі). При цьому залежність їх від витрати (подачі) графічно зобразиться у вигляді параболи з вершиною у початку координат (крива б ^¢). Віднімаючи ординати цієї кривої від ординат кривої а, отримаємо линію б, яка враховує перший вид втрат напору.

Втрати на удар при вході рідини на лопатки робочого колеса і спрямовуючого апарату виникають через незбіжність напряму руху потоку на вході і виході робочого колеса із напрямом руху робочих органів насоса. Робочі органи насоса виконують так, щоб при розрахунковій подачі Q_опт втрати на удар не виникали. При інших подачах Q _x, втрати на удар пропорційні квадрату відхилення цих подач від оптимальної, тобто пропорційні величині (Q _x - Q_опт)². Залежність цих втрат від подачі графічно зобразиться параболою (крива в') з вершиною у точці безударного входу (тобто на осі абсцис при Q = Q_опт). Віднімаючи ординати кривої в' від ординат лінії б, отримуємо лінію в, яка враховує обидва види втрат напору в насосі.

Якщо урахувати перетікання рідини через зазори в самому насосі, то характеристика насоса ще переміститься трохи вліво по відношенню до кривої в.

Не зважаючи на нібито просту побудову теоретичних характеристик насоса, в дійсності цей процес натикається на великі труднощі через наявність багатьох факторів, які не піддаються точному теоретичному розрахунку і якими змушені задаватися.

В житті характеристики насосів отримують дослідним шляхом