Лекции 2012 (949139), страница 28

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 28)

14.4. Характеристика насоса.

Характеристику насоса при данной частоте вращения составляют следующие показатели:

• подача (объемом жидкости, перемещаемым насосом в единицу времени) Q (м³/с),

• напор Н (дж/Н = м)

• потребляемая насосом мощность двигателя Nд, (Вт),

• полезная мощность насоса равна энергии, сообщаемой в единицу времени потоку жидкости, определяемая, как произведение N_пн = Q_н*ρgH_н,

• КПД насоса равный отношению полезной мощности насоса Nпн к мощности, потребляемой насосом, т.е. мощности двигателя Nдв:

(14.7)

Примерный вид характеристики насоса приведен на рис.14.6. Обычно характеристика задается в виде графика или в виде таблицы.

14.5.Вакуум во всасывающей линии.

Напор насоса при известной его подаче может быть измерен с помощью манометров V и М, установленных в его входном и выходном сечениях (рис.14.5).

При расположении насоса над приемным уровнем, открытым в атмосферу, во входном сечении насоса возникает вакуум (избыточное давление Рвс < 0). Выделив подчеркиванием в уравнении 14.9 величины составляющие разряжение, получим значение вакуума во всасывающем патрубке насоса V:

Величина вакуума V на входе в насос определяется высотой столба жидкости для установившегося движения во всасывающей линии, если давление над жидкостью в приемном резервуаре — атмосферное.

Каждому режиму работы насоса в данной установке соответствует "допускаемая вакуумметрическая высота всасывания - Нвак.доп "(допускаемая величина вакуума): Н_{вак.доп} ≤ Рат, т.е. Н_{вак.доп}<0.

Величина Нвак.доп зависит при данном режиме работы насоса от упругости паров жидкости и атмосферного давления.

Вакуум во всасывающем патрубке должен быть меньше "допускаемой вакуумметрическая высота всасывания" : V ≤ Н_{вак.доп}, то есть меньше, чем разрешенное разряжение, которое обеспечивает отсутствие кавитационных явлений в насосе. На рис.14.5 это можно понимать в том смысле, что сумма V ≤ Н_{вак.доп.}

Так как и при эксплуатации насоса должно выполняться это условие V ≤ Нвак.доп, с помощью формулы (14.10) определяется допускаемая геометрическая высота всасывания насоса Zвс.доп . Если Zвс.доп< 0 насос необходимо располагать ниже уровня в приемном резервуаре).

14.6. Работа насоса на сеть. Определение рабочей точки.

При работе насоса на сеть требуется определить рабочую точку или точку совместной работы насоса и установки, т.е. трубопровода.

Задана характеристика установки и требуемая подача Q_потр, по характеристике установки подобрать насос для требуемой подачи Q_потр.

Методика построения рабочей точки.

1. Начало координат Q — Н располагают на пьезометрическом уровне в приемном (питающем) резервуаре, этот уровень выбирается за начало отсчета напоров.

2. На координатной плоскости Н— Q строится характеристика насоса Hн = f(Q). Обычно она задается графически или таблично.

3. Строится характеристика установки. Характеристика установки является суммой Нст статического напора и характеристики трубопровода - ∑hп:

(14.4),

в котором ∑hп — характеристика трубопровода или зависимость суммарных потерь напора в трубопроводе от расхода, включающая потери во всасывающем и напорном трубопроводе.

4. Рабочей точкой установки называется точка пересечения характеристик насоса и трубопровода. По рабочей точке находят величины Q_потр и Н_потр.

5. При установившемся режиме работы найденные в точке пересечения величины Q_потр = Qн, H_потр = Hн являются исходными для подбора насоса и двигателя для привода насоса.

Расположение приемного резервуара может быть задано в трех вариантах:1)Нст>0; 2) Нст = 0; 3) Нст < 0, что отмечено на рис.14.6. В зависимости от характеристики установки положение рабочей точки будет разным.

Характеристика трубопровода зависит от режима движения жидкости в трубопроводе.

При турбулентном режиме характеристика трубопровода близка к квадратичной зависимости ∑h_п =k*Q² . Коэффициент сопротивления трубопровода k равен сумме коэффициентов k_вс всасывающей и напорной k_н линий:

k = k_вс + k_н,

каждый из которых выражается формулой .

Входящие в k величины постоянны, или задаются таковыми в первом приближении, если какая-либо из них неизвестна, чаще других, это относится к λ. Величиной λ задаются и строят график характеристики трубопровода в виде параболы.

Характеристику установки строят, смещая ее по оси напоров на величину Нст, при Нст = 0 характеристика установки проходит через начало координат и в этом случае имеет вид

Нн = ∑hп.

В этом случае в рабочей точке насоса напор целиком затрачивается на преодоление гидравлического сопротивления системы. К такому типу относятся циркуляционные установки, где приемный и напорный уровни совпадают (рис. 14.7).

При Н_ст < 0 (напорный уровень ниже приемного) жидкость может перетекать в нижний резервуар самотеком в количестве Qc, и насос применяется, если нужен расход больший, чем Qнз >Qс (см. рис. 14.7).

Если движение в трубопроводе является ламинарным, характеристику трубопровода выражают формулой ∑hп = k*Q, в которой коэффициент k трубопровода равен

.

14.7. Регулирование подачи насоса.

Рабочая характеристика центробежного насоса имеет номинальные параметры, соответствующие долговременному и экономичному режиму работы. Однако возникает необходимость изменения характеристики насоса в соответствие с требованиями создаваемой установки. Существует несколько методов регулирования параметров насосной установки.

14.7.1. Регулирование подачи методом изменения частоты вращения насоса

Пересчет характеристик лопастного насоса при изменении частоты вращения двигателя (рис. 14.8) производится с помощью законов пропорциональности, выражающих свойства подобных режимов работы данного насоса при разных частотах вращения. При этом методе изменяется характеристика насоса, и рабочая точка перемещается по заданной неизменной характеристике установки (рис. 14.8).

Точки каждого семейства подобных режимов лежат в координатах Qн-Н на квадратичной параболе, вершина которой находится в начале координат, это парабола подобных режимов. (рис. 14.8).

При использовании законов пропорциональности касающихся расхода, напора, мощности, делаются следующие допущения.

1. Считается, что сравниваемые подобные режимы находятся в зоне турбулентной автомодельности и изменение числа Рейнольдса не влияет на распределение скоростей в каналах насоса и на их коэффициенты сопротивления.

2. Допускается, что для подобных режимов значения КПД насоса можно приближенно принимать одинаковыми (η₁ = η₂).

3.Допускается, что насос работает на одной и той же жидкости (ρ₁= ρ₂).

14.7.2.Методика определения новой частоты вращения центробежного насоса при необходимости изменения его подачи (рис.14.9).

Заданы: а) характеристика насоса при n об/мин; б) характеристика трубопровода (установки). в)Точка А их пересечения является рабочей точкой системы: Qн и Нн - подача и напор насоса для этой рабочей точки.

Требуется определить новую частоту вращения насоса n_x, при которой подача Q_I увеличится (или уменьшится) на m %.

Методика определения частоты.

1. Строятся характеристики насоса и трубопровода (рис.14.9а и 14.9б).

2. По заданному изменению подачи (на ± m%) находим величину Q_I и откладываем это значение на оси абсцисс.

3. Проводим вертикальную прямую Q_I до пересечения с характеристикой трубопровода, получаем новую рабочую точку В (Q_I и H_I) установки. Через эту точку должна пройти характеристика насоса при искомой частоте вращения n_x.

4. Определяем коэффициент параболы подобных режимов по значениям Q_I и H_I.

k = H_I /Q_I²

5. Строим параболу подобных режимов H_пар.п.р= k*Q² и находим точку ее пересечения с характеристикой насоса - С.

6. По значениям Q_II и H_II в точке С определяем число оборотов насоса по формулам подобия.

14.7.1. Регулирование подачи насосной установки методом дросселирования.

Подачу центробежного (лопастного) насоса можно регулировать методом дросселирования, устанавливая в трубопроводе дроссель с изменяемым сопротивлением (задвижку, вентиль, кран и др.). При изменении открытия дросселя изменяется характеристика установки (крутизна характеристики трубопровода) и рабочая точка перемещается по заданной характеристике насоса (рис. 14.10). Этот способ регулирования подачи связан с дополнительными потерями энергии в дросселе и поэтому неэкономичен.

Подачу лопастных насосов можно также регулировать перепуском жидкости из напорной линии во всасывающую (или в приемный резервуар) через обводную трубу с регулируемым дросселем .

14.9. Регулирование подачи с использованием обводной линии.

На рис. 14.11 дано решение задачи о работе центробежного насоса в установке, снабженной обводной трубой, по которой для регулирования подачи насоса жидкость перепускается из напорной линии во всасывающую.

1. Задается характеристика насоса и величина потребного расхода Qпотр.

2.От Нст строится характеристика установки Нуст= Нст+h_AD.

3.Строится характеристика трубопровода h= h_CFB.

3. Строится совместная характеристика трубопровода h_AD+h_CFB.

4.Находится рабочая точка А: пересечение характеристики h_AD+h_CFB с характеристикой насоса, находятся значения Qн и Нн.

Характеристики

Список файлов лекций