Рабочая (действительная) характеристика центробежного насоса

В характеристике центробежного насоса (рис. 2.8.) указано изменение напора Н, мощности N, потребляемой насосом, и КПД η в зависимости от подачи Q насоса при неизменной частоте вращения вала.

Режим работы насоса с наибольшим КПД называют оптимальным (Qопт). Область в пределах изменения подачи при небольшом снижении КПД (Q1, Q2) называют рабочей. Насос рекомендуется применять в пределах этих параметров.

Теоретический напор насоса (HТ∞) при бесконечном числе лопаток изменяется линейно в зависимости от изменения подачи. Действительно, с изменением подачи меняется только величина скорости сu2∞ прямо пропорциональная количеству жидкости, проходящей через каналы рабочего колеса. Таким образом, напор HТ∞ как функция от подачи представляется прямой линией (см. рис. 2.8.).

При переходе к реальному насосу напор уменьшается, что обусловлено потерями в связи с конечным числом лопаток (на рис. 2.8. заштрихованная зона 1), потерями напора в каналах насоса (зона 2), потерями на входе в колесо, переходе в отвод и в отводе (зона 3).

Напор насоса обычно наибольший при нулевой подаче на режиме, который называется режимом закрытой задвижки. У некоторых насосов наибольший напор не совпадает с нулевой подачей. Характеристика такого насоса показана на рис. 2.8. пунктиром. Здесь, в области малых подач, работа насоса будет неустойчивой, так как напор не определяет однозначно количество подаваемой жидкости (при одной и той же величине напора может быть подача большая и меньшая).

Нулевому напору насоса всегда соответствуют нулевой КПД и наибольшая подача насоса, так называемая работа насоса на излив, т. е. без преодоления полезных сопротивлений. Мощность, потребляемая насосом при нулевой подаче или нулевом напоре, не равна нулю, так как при этих режимах имеются потери на дисковое трение, рециркуляцию жидкости у входа и выхода из колеса, механические и объемные потери (утечка).

Запуск центробежного насоса производится в режиме закрытой задвижки, так как при этом наименьшая мощность потребляемая насосом, а следовательно и минимальный пусковой ток на обмотке электродвигателя.

 

Общий к.п.д. насоса

КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом

(2.8)

Подобно тому, как это принято для лопастных насосов, для объемных насосов различают гидравлический , объемный и механический КПД, учитывающие три вида потерь энергии: гидравлические — потери напора (давления), объемные — потери на перетекание жидкости через зазоры, и механические — потери на трение в механизме насоса:

(2.9)

(2.10)

(2.11)

где — индикаторное давление, создаваемое в рабочей камере насоса и соответствующее теоретическому напору в лопастном насосе; — потери мощности на трение в механизме насоса; — индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей камере и соответствующая гидравлической мощности в лопастных насосах.

Умножим и разделим уравнение (2.7.8) на и произведем перегруппировку множителей. Получим

(2.12)

т. е. КПД насоса (общий) равен произведению трех частных КПД — гидравлического, объемного и механического.

КПД поршневых насосов зависит от размеров насоса и его конструкции, рода подаваемой жидкости и главным образом от развиваемого им давления. При давлении до 10 МПа η=0,9-0,92; при давлении 30-40 МПа η=0,8-0,85; при этом снижении КПД с увеличением давления зависит не только от конструкции насоса, но и от модуля упругости подаваемой жидкости, который снижается благодаря пузырькам газов.

 

Характеристика трубопровода

Характеристикой трубопровода называется зависимость суммарной потери напора (или давления) в трубопроводе от расхода:

График уравнения простого трубопровода H=f(Q) носит название его гидравлической характеристики.

Вид гидравлической характеристики зависит от режима движения жидкости в трубопроводе: при ламинарном движении жидкости гидравлическая характеристика трубопровода - прямая линия, проходящая через начало координат (1). При турбулентном режиме гидравлическая характеристика - парабола (2).

 

Если на трубопроводе собранном из труб одинакового диаметра имеются местные сопротивления, то такой трубопровод можно привести к простому трубопроводу эквива длины: