Испытание центробежно-вихревого

НАСОСА

 

Цель работы – экспериментальным путем получить характеристики центробежно-вихревого насоса.

Теоретическая часть. Насос – это гидравлическая машина, которая сообщает протекающей через него жидкости механическую энергию. Основные параметры, характеризующие работу насоса: напор Н, подача или производительность Q, полезная мощность N и мощность на валу насоса N _l, коэффициент полезного действия h.

Величины, характеризующие работу насоса при постоянном числе оборотов, обычно представляют в виде графических зависимостей Н = f ₁(Q); N = f ₂(Q); h = f ₃(Q). Такие зависимости называют характеристиками насоса и определяют опытным путем в результате испытаний насоса при постоянном числе оборотов и изменяющейся производительности. Режим работы, соответствующий наибольшему коэффициенту полезного действия, называют оптимальным.

Подача определяется с помощью мерного бака или расходомера.

Напор, создаваемый насосом, измеряется манометром и вакуумметром с учетом скоростных напоров во всасывающем и нагнетательном трубопроводах и определяется выражением

, (2.36)

где р _м – показание манометра, Па; р _в – показание вакуумметра, Па; z – поправка на высоту установки манометра, м; u _н – скорость в нагнетательном трубопроводе, м/с; u _вс – скорость во всасывающем трубопроводе, м/с.

Так как каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобретает энергию Н, а за единицу времени через насос пройдет rgQ единиц веса жидкости, то энергия, приобретенная за единицу времени потоком или полезная мощность насоса будет равна, кВт.

, (2.37)

Мощность насоса на валу N_l больше полезной на величину потерь мощности в насосе. Эти потери оцениваются коэффициентом полезного действия насоса h

, (2.38)

где N_l определяется по работе электросчетчика.

При правильной эксплуатации насоса необходимо знать, как изменяются напор, КПД. и мощность, потребляемая насосом, при изменении его подачи, т.е. знать характеристики насоса. Для определения режима работы насоса на данный трубопровод следует совместить на одном графике характеристики сети и насоса. Точка пересечения этих характеристик называется рабочей точкой и отвечает наибольшей производительности насоса при его работе на данную сеть.

Описание установки

 

Установка (рис.2.7) состоит из центробежно-вихревого насоса 1 СЦВ-1,5; электродвигателя 2; всасывающего трубопровода, снабженного вакуумметром 3, напорного трубопровода, снабженного манометром 4 и регулирующим краном 5, мерного бака 6 и приемного бака 7.

Насос 1 подает жидкость по всасывающему и нагнетательному трубопроводам через регулирующий кран 5 из бака 7 в мерный бак 6. Мерный бак 6 имеет кран 9, который закрывается при определении объема жидкости и открывается при сливе жидкости в приемный бак 7.

На рис.2.8 представлен вихревой насос. Жидкость в насос поступает через входной патрубок 5 в канал 2, перемещается по нему рабочим колесом 1 и уходит в напорный патрубок 3. Канал перекрывается перемычкой 4, служащей уплотнением между напорной и входной плоскостями. Движение во входном участке канала насоса сложное, так как движение жидкости из входного патрубка в канал накладывается продольный вихрь. Это приводит к интенсивному вихреобразованию и, следовательно, к значительным потерям энергии. На рабочее колесо жидкость поступает на большом радиусе, при больших окружных и относительных скоростях, поэтому кавитационные качества таких насосов очень низкие. Для улучшения кавитационных качеств насоса перед рабочим колесом подключают центробежную ступень. Такой насос называется центробежно-вихревым.

Напор центробежно-вихревого насоса в 3-9 раз больше, чем центробежного, при тех же размерах и частоте вращения. Недостатком таких насосов является низкий КПД.

 

 

Методика проведения работы

 

Для получения характеристик центробежно-вихревого насоса при постоянном числе оборотов проводят не менее 5 опытов. Регулирующим краном 5 устанавливают несколько значений давления в магистрали, контролируемых по манометру 4.

1. Включить насос, нажав пусковую кнопку 8 на корпусе электродвигателя.

2. При включенном насосе с помощью регулирующего крана 5 установить одно из значений давления в магистрали.

3. Закрыть кран 9.

4. Для данного давления замерить время t наполнения бака 6 объемом W (метки внутри бака 6).

5. Открыть кран 9.

6. Снять показания манометра 4 и вакуумметра 3.

7. Замерить время t вращения n оборотов диска счетчика 10.

8. Опыты повторить при различных давлениях не менее 5 раз и результаты занести в табл.2.9.

9. Выключить электродвигатель.

Таблица 2.9

Номер опыта	р м , Па	р в, Па	W, л	t, с	n, обор. диска	t, с	, с -1

 

Обработка результатов эксперимента

 

Величины, необходимые для построения характеристик, рассчитать по следующим формулам.

1. Подача насоса Q, м ³/ с

.

2. Напор, развиваемый насосом Н, м, рассчитать по формуле (2.36). d _вс = 0,025 м; d _н = 0,020 м; z – расстояние по вертикали между точками подсоединения манометра и горизонтальной осью всасывающего трубопровода, z = 0,3 м.

3. Полезная мощность, сообщенная насосом потоку жидкости, рассчитывается по формуле (2.38).

4. Мощность на валу насоса N_l, кВт

, (2.39)

где h _эл – КПД электропередачи, равный 0,95; n - частота вращения диска счетчика, с ^-1 (1200 – число оборотов счетчика соответствует 1 кВт × ч).

5. Коэффициент полезного действия насоса рассчитывается по формуле (2.45).

Расчетные данные занести в табл.2.9.

Таблица 2.9

Номер опыта	Q, м 3/ с	Н, м	N, кВт	h, %

 

По данным табл.2.9 строят характеристики насоса. По оси абсцисс откладывают производительность насоса, по оси ординат – в соответствующих масштабах напор, мощность и КПД. Графики построить на миллиметровой бумаге в масштабе с обязательным нанесением всех точек.

 

Контрольные вопросы

1. Устройство и принцип действия лопастных насосов.

2. Основные параметры (производительность, напор, мощность и КПД насоса).

3. Основное уравнение центробежных машин (уравнение Эйлера).

4. Рабочие характеристики лопастных насосов.

5. Регулирование производительности и эксплуатация насосов.

6. Сравнительная оценка лопастных насосов. Подобие насосов. Закон пропорциональности.

7. Как определить напор действующего насоса.

 

Список основных источников: [1, с.158-172, 175-178, 184-190; 3, с.162-166, 176-189; 4, с.27-36, 72-80, 93-106; 5, с.24-37,131-136, 152-154, 169-178].

 

Лабораторная работа № 6

ИСПЫТАНИЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО

ВЕНТИЛЯТОРА

 

Цель работы – приобретение навыков экспериментального определения характеристик вентилятора.

Теоретическая часть. Вентилятор – центробежная машина, предназначенная для перемещения газов. Центробежные вентиляторы условно делятся на вентиляторы низкого давления (р < 10³, Па), среднего давления (р = 10³ ¸ 3×10³, Па) и высокого давления (р = 3×10³ ¸ 10⁴, Па).

В спиралеобразном корпусе 2 вентилятора (рис.2.9) вращается рабочее колесо (барабан) 1 с большим числом лопаток. Отношение ширины лопатки к ее длине зависит от развиваемого давления и является наименьшим для вентиляторов высокого давления. Газ поступает по оси вентилятора через патрубок 3 и удаляется из корпуса через нагнетательный патрубок 4. Форму и размеры корпуса вентилятора, рабочего колеса, лопаток и патрубков выбирают такими, чтобы гидравлические потери были наименьшими. Рабочие колеса вентиляторов низкого давления имеют лопатки, загнутые назад. У некоторых типов вентиляторов высокого давления лопатки загнуты вперед для создания большего напора.

Характеристики вентиляторов служат для исследования их работы в различных условиях и для подбора вентиляторов при проектировании вентиляционных установок.

Рабочий режим устанавливается по точке пересечения характеристики вентилятора с характеристикой сети. Совмещение характеристики сети и вентилятора дает рабочую точку; она отвечает наибольшей производительности вентилятора при его работе на данную сеть.

Рабочими характеристиками вентилятора называются функциональные зависимости Н = f ₁(Q), N = f ₂(Q), h = f ₃(Q), полученные при постоянном числе оборотов рабочего колеса.

Объемная подача вентилятора Q, м ³/ с, определяется объемом воздуха, подаваемого вентилятором в нагнетательный патрубок в единицу времени.

Напор Н, м, характеризует удельную энергию, которая сообщается вентилятором единице веса перемещаемого воздуха.

Полезная мощность N, Вт, затрачиваемая вентилятором на сообщение воздуху энергии давления, равна

, (2.40)

где r _в – плотность подаваемого вентилятором воздуха, кг / м ³; g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м / с ²; Q – объемная подача вентилятора, м ³/ с; Н ¹ – полный напор в м столба перекачиваемого воздуха; D р – полное давление, создаваемое вентилятором, Па, равно разности полных давлений на нагнетающей и всасывающей сторонах воздушного тракта.

Мощность N _l, Вт, привода вентилятора

, (2.41)

где h - КПД вентилятора, равный 0,5 ¸ 0,95 в зависимости от типа и объемной подачи вентилятора.

 

Описание установки

 

Установка (рис.2.10) состоит из центробежного вентилятора 1, смонтированного на одном валу с электродвигателем 2. К вентилятору присоединены трубы: всасывающая 11 и нагнетательная 3 одинакового диаметра (d = 0,150 м). В выходном отверстии нагнетательной трубы можно устанавливать диафрагмы разного сечения, позволяющие изменять площадь выходного отверстия и, следовательно, изменять сопротивление нагнетательного трубопровода.

При испытании вентилятора замеряют объемную подачу, развиваемый напор и потребляемую мощность.

 

Объемную подачу и напор замеряют с помощью скоростной пневмометрической трубк Пито-Прандтля (рис.2.11), мощность – электросчетчиком (см. раздел 1, измерение скорости в потоках).

 

Методика проведения работы

 

Включить вентилятор, нажав пусковую кнопку 7. На выходе из нагнетательного трубопровода или на входе во всасывающий трубопровод установить последовательно диафрагмы (рис.2.10), которые, дросселируя поток воздуха, изменяют режим работы установки. Можно дросселировать вход.

Для каждого режима работы установки необходимо записать показания U-образных дифманометров, фиксирующих полный Н и скоростной h напоры вентилятора.

С помощью секундомера определить частоту вращения диска электросчетчика n, с ^-1.

Все измерения надо выполнять «на ходу», не выключая вентилятор при замене диафрагм. Все замеры необходимо провести не менее чем для семи режимов работы вентилятора (шесть диафрагм и без диафрагмы).

Результаты измерений занести в табл.2.10.

 

Таблица 2.10

Номер диафрагмы (опыта)	Н, м	h, м	n, оборотов диска эл. счетчика	t, с	, с -1

 

Обработка результатов эксперимента

 

1. Объемную подачу вентилятора Q, м ³/ с, рассчитывают по формуле

, (2.42)

где u - средняя скорость движения воздуха в трубопроводе, м / с,

. (2.43)

Здесь r = 1000 кг / м ³ – плотность воды, заполняющей дифманометры; r ₀ = 1,29 кг / м ³ – плотность воздуха при нормальных условиях; h – скоростной напор, м; g – ускорение свободного падения, м / с ²; S – площадь сечения воздуходува, м ² (диаметр воздуходува равен 0,15 м).

2. Мощность, затрачиваемую вентилятором, т.е. мощность электродвигателя, вычисляют по формуле

, (2.44)

где n - частота вращения диска счетчика, с^-1; h _эл – КПД электродвигателя, h _эл = 0,95 (450 – число оборотов счетчика соответствует 1 кВт×ч).

3. Полезную мощность, т.е. мощность, сообщенную потоку воздуха, определяют из уравнения

, (2.45)

где Q – объемная подача вентилятора, м ³/ с; Н – полный напор, м; r - плотность воды, кг / м ³.

Необходимо помнить, что .

4. Коэффициент полезного действия h, %, вентилятора находят по формуле

. (2.46)

Результаты расчетов заносят в табл.2.11.

 

Таблица 2.11

Номер опыта	Н, м	N, кВт	Q, м 3/ c	h, %

 

По экспериментальным данным построить характеристики центробежного вентилятора. По оси абсцисс откладывают объемную подачу, по оси ординат – напор, полезную мощность и КПД. Графики строятся на миллиметровой бумаге с обязательным нанесением расчетных точек.

 

Контрольные вопросы

 

1. Основное уравнение центробежных машин (уравнение Эйлера).

2. Устройство центробежного вентилятора. Роль «улитки», конфузора, диффузора.

3. Рабочие характеристики вентиляторов. Рабочая точка.

4. Мощность двигателя и КПД вентиляторной установки.

5. Зависимость режима работы вентилятора от числа оборотов.

 

Список основных источников: [1, с.158-162, 175-194; 3, с.178-185; 4, с.184-194; 5, с.131-178].

 

Лабораторная работа № 7

ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА НАСОСОВ

И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИХ ПАРАМЕТРОВ

 

Цель работы – определение основных параметров насосов по геометрическим размерам и заданному числу оборотов рабочего элемента.

Теоретическая часть. Насосы делятся на лопастные (или динамические) и объемные (или статические). В первых жидкость разгоняется до больших скоростей, а затем скоростной напор специальными устройствами переводится в напор давления. В объемных насосах перемещение жидкости осуществляется специальными вытеснителями или переносится малыми объемами в геометрических ячейках. Таким образом, лопастные насосы перекачивают большое количество жидкости при небольшом напоре, о объемные – наоборот.

 

Лопастные насосы

 

При движении лопасти в жидкости возникает подъемная сила, для преодоления которой необходимо приложить механическую энергию. Основным элементом лопастного насоса является рабочее колесо с изогнутыми или радиальными лопастями. Рабочее колесо получает вращение от электродвигателя, лопасти колеса сообщают жидкости энергию, заставляя перемещаться ее от центра к периферии (в центробежном и вихревом насосах) или вдоль оси вращения ротора (в полуосевом и осевом насосах). Сходящая с рабочего колеса жидкость попадает в направляющий аппарат, который в центробежном насосе представляет собой спиральную плавно расширяющуюся камеру или неподвижную лопастную систему. Направляющий аппарат служит для преобразования скоростного напора в пьезометрический. У осевого насоса направляющий аппарат – это лопастная система, устраняющая закрутку потока жидкости, возникающую при воздействии на него рабочего колеса.

Лопастные насосы делятся на центробежные, вихревые, полуосевые (диагональные), осевые и центробежно-вихревые.

 

Центробежные насосы

 

Теоретическую подачу центробежного насоса Q _т, м ³/ c, определяют по формуле

; , (2.47)

где D ₂ – диаметр рабочего колеса, м; b ₂ – ширина лопасти на выходе из рабочего колеса, м; с _2r – радиальная составляющая абсолютной скорости, м / с; b - угол наклона лопасти на выходе, град; U ₂ – окружная скорость на входе, м / с.

Напор центробежного насоса можно вычислить по приближенной формуле

, (2.48)

где y - коэффициент напора, равный для одноступенчатого насоса 0,9 ¸ 1,1, зависит от рода направляющего аппарата; U ₂ – окружная скорость на выходе из рабочего колеса, м / с.

, (2.49)

где D ₂ – наружный диаметр рабочего колеса, м, n – частота вращения колеса в минуту.

Вихревые насосы

 

Напор вихревого насоса Н, м, рассчитывают по формуле

, (2.50)

где y ¢ - коэффициент напоров закрытого типа, равный 3,5 ¸ 4,5; U ₂ – окружная скорость рабочего колеса, м / с;

, (2.51)

где D ₂ – диаметр колеса, м; n – частота вращения его в секунду.

 

Объемные насосы

 

В объемных гидравлических машинах передача механической энергии осуществляется изменением объемов их рабочих камер.

Вытеснение (нагнетание) жидкости в объемных насосах происходит в результате уменьшения, а всасывание – увеличения объема рабочих камер. Напор насоса не зависит от производительности.

 

Поршневые насосы

 

Теоретическую подачу поршневого насоса Q, м ³/ с, простого действия определяют по формуле

, (2.52)

а насоса двойного действия

, (2.53)

где – площадь сечения поршня, м ²; D – его диаметр, м; S – расстояние между правой и левой мертвыми точками (ход поршня), м; n – частота вращения кривошипа в минуту (число двойных ходов); f – площадь поперечного сечения штока поршня, м ².

 

Роторные насосы

 

Роторные насосы являются объемными насосами, действующими по принципу вытеснения, они преобразуют механическую энергию, подведенную к их приводному валу, а энергию перемещаемой жидкости при помощи специальных вытеснителей, совершающих вращательное движение. Роторные насосы выделяются в специальную группу, так как в отличие от поршневых, плунжерных, диафрагмовых и др. не имеют кривошипно-шатунного механизма. Их главный рабочий орган ротор, в котором движутся вытеснители, получает вращение от вала электродвигателя. Они обратимы, т.е. работают и как насосы и как гидродвигатели.

 

Шестеренные насосы

 

Шестеренные машины бывают с двумя или несколькими роторами, одно- и многоступенчатыми, с внешним и, реже, внутренним зацеплением.

Теоретическую подачу шестеренного насоса рассчитывают по формуле

 

или , (2.54)

где D _н – начальный диаметр шестерен, м; z – число зубьев; b – ширина шестерни, м; n – частота вращения ведущего вала в минуту, мин ^-1; m – модуль зацепления; к – коэффициент, учитывающий разницу между объемом впадин и расчетным кольцевым объемом, принимаем к равным 1,10.

Начальный диаметр определяют как среднеарифметическое между диаметром зубьев и впадин. Для получения малогабаритных насосов необходимо делать шестерни с большим модулем и малым числом зубьев, однако при этом увеличивается пульсация подачи.

 

Роторно-пластинчатые (шиберные) насосы

 

Эти машины известны под названием «лопастные», что не соответствует принципу их действия. Роторно-пластинчатые машины бывают одно- и многократного действия, одно- и многоступенчатые, одинарные и сдвоенные, регулируемые и не регулируемые. Они, как правило, обратимы.

Теоретическую подачу пластинчатого насоса простого (однократного действия) определяют по формуле

, (2.55)

где е – эксцентриситет расстояния между осью ротора и статора или половина зазора между ними, м; b – ширина ротора, м; D – диаметр статора, м; d - толщина пластины шибера, м; z – число пластин; n – частота вращения ротора, мин^{- 1}.

Для насоса двойного действия при расчете его объемной подачи применяют выражение

 

, (2.56)

где b – ширина ротора, м; R _б и R _м – соответственно большой и малый радиусы внутренней расточки статора, м; d - толщина лопасти, м; z – число лопастей, n – частота вращения ротора, мин ^-1; a - угол наклона паза к радиусу ротора, град.

Действительная подача любого насоса меньше теоретической

, (2.57)

где h ₀ – объемный КПД (h ₀ = 0,90 ¸ 0,95).

 

Водокольцевые насосы

 

Центробежные насосы перед пуском заливаются перекачиваемой жидкостью. Для откачивания воздуха из системы (насоса и всасывающего трубопровода) применяются вакуумные насосы с жидкостным кольцом. Серповидные окна обеспечивают изменение объема рабочих камер и создание нагнетания. Подобный принцип действия положен в основу работы роторно-пластинчатых насосов и компрессоров.

Объемную подачу кольцевого вакуум-насоса типа КВН определяют по формуле

, (2.58)

где D ₁ и D ₂ – внешний и внутренний диаметры крыльчатки, м; а – минимальное погружение лопасти в водяное кольцо, м; z – число лопастей; l – радиальная длина лопасти, м; ; d – толщина лопасти, м; b – ширина лопасти, м; n – частота вращения ротора, мин ^-1; h ₀ – объемный КПД насоса (h ₀ = 0,96).

 

Методика проведения работы

 

Насосы, указанные преподавателем, разбирают и изучают их конструкцию. Для каждого насоса делают эскизы не менее чем в трех проекциях. Виды и разрезы необходимо выбирать с таким расчетом, чтобы максимально наглядно показать их конструкцию и элементы, размеры которых входят в расчетные формулы. После этого производят необходимые замеры, результаты которых сводят в таблицу произвольной формы.

 

Контрольные вопросы

 

1. Устройство и принцип действия лопастных и объемных гидравлических машин. Их параметры.

2. Конструктивные особенности центробежных, вихревых, поршневых, роторно-пластинчатых, шестеренных и водокольцевых гидромашин.

3. Сравнение и области применения различных насосов.

4. Регулирование насосов.

 

Список основных источников: [1, с.162-167, 225-227, 275-284, 299-302, 308-315; 3, с.184-189; 4, с.151-166; 5, с.178-184].

 

Лабораторная работа № 8

НОРМАЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ

ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА

 

Цель работы – построить рабочую характеристику насоса, представляющую собой совокупность графических зависимостей напора, потребляемой мощности и коэффициента полезного действия насоса от его подачи при постоянной частоте вращения.

Для проведения работы используется центробежный насос консольного типа марки 2К-6 (2К 20/30) (рис.2.12).

Теоретическая часть.

Подачей насоса (Q, м ³/ с) называется объем жидкости, подаваемый насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Для измерения подачи стенд оборудован расходомерной диафрагмой 11, установленной на нагнетательном трубопроводе. Перепад давлений D h _рт на диафрагме определяется с помощью ртутного дифференциального манометра и выражается в м ртутного столба.

; ; , (2.59)

где r _рт и r _в – плотности ртути и воды, кг / м ³; D – диаметр трубы (D = 0,051 м); m = 0,69 – коэффициент расхода диафрагмы, зависящей от d / D; с – числовой коэффициент, подсчитанный при значениях d и D, т.е.

где D h _рт – показания ртутного дифманометра, м, при d диафрагмы, 0,035 м.

 

По указанию преподавателя подача может быть определена при помощи индукционного расходомера ИР-61.

1. Напором насоса называется разность удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса. За вход и выход насоса принимаются сечения соответственно на входе во всасывающий патрубок и на выходе из нагнетательного патрубка (рис.2.13)

. (2.60)

Трубка, соединяющая манометр с трубопроводом, после ее проливки заполняется жидкостью. Поэтому манометр на нагнетательной линии 1 измеряет давление, отличное от давления в точке замера на значение h _н. Введя поправку на положение манометра, получим избыточное давление после насоса, Па.

,

где М _н – показание манометра, Па.

При наличии на стороне всасывания вакуума давление р_в перед насосом измеряется вакуумметром 2 (рис.2.13). поправка на положение вакуумметра не вводится, так как соединительная трубка при продувке заполняется воздухом. Учитывая, что вакуум является отрицательным избыточным давлением, получим избыточное давление перед насосом, Па

,

где В – показание вакуумметра, Па.

Учитывая, что h _в = z _н - z _в + h _н – разность уровней установки манометра и точки включения вакуумметра, получим

. (2.61)

 

Если в подводящем трубопроводе не вакуум, а избыточное давление, то

,

где М _в – показание манометра 3, установленного на подводящем трубопроводе насоса; h _вм – поправка на положение этого манометра.

Учитывая, что h _м = z _н - z _в + h _н - h _вм – разность уровней установки манометров М _н и М _в, получим

, (2.62)

где w _н и w _в средние скорости напорном и во всасывающем трубопроводах насоса, определяемые из уравнения расхода

.

2. Полезная мощность насоса, кВт

. (2.63)

3. Мощность на валу насоса определяется измерением крутящего момента и числа оборотов. Измерение крутящего момента производится при помощи балансирного электродвигателя с уравновешивающим грузом на весах. Весы установлены для работы в сторону нагрузки.

Балансирный двигатель представляет собой обычный электродвигатель, его статор свободно подвешен на шарикоподшипниках, укрепленных на стойках. К статору прикреплен рычаг, образующий плечо. На конце рычага подвешен груз, который покоится на чашке измерительных весов.

Момент, передаваемый на вал насоса, равен произведению уравновешивающей силы Р на плечо рычага l.

Мощность на муфте двигателя, кВт

, (2.64)

где Р = G - G ¹, G ¹ = 0,087 кг – масса груза на чашке весов; G – масса груза на чашке весов в режиме нагрузки, кг; w - угловая скорость вращения, рад / с; n – частота вращения, мин ^-1; М _р, М _ст – крутящие моменты ротора и статора соответственно; l = 0,565 м.

4. Коэффициент полезного действия насоса есть отношение полезной мощности к затраченной

, (2.65)

5. Число оборотов насоса при испытаниях определяется при помощи строботахометра.

Перед построением характеристики (рис.2.14), полученные значения Q, Н и N необходимо привести к постоянному числу оборотов по формуле подобия

, ; (2.66)

где значок «штрих» относится к постоянному числу оборотов, КПД насоса при пересчете полагают неизменным.

 

Описание установки

 

Насос 6 (рис.2.12) приводится в работу электродвигателем 7, статор которого особо подвешен на специальных опорах, подключен к резервуару 19, обычно именуемому кавитационным баком. На подводящем трубопроводе у входного патрубка насоса установлены манометр 4 для нормальных испытаний насоса и вакуумметр 5 для кавитационных испытаний насоса.

На напорном трубопроводе размещены манометр 10, расходомер 11 с дифференциальным манометром 12 и регулировочная задвижка 13, расположенная за расходомером.

Мощность насоса определяется при помощи балансирного электродвигателя 7, частота вращения – строботахометром 9.

Через вентили 18 и 21 бак заполняется водой, через вентиль 20 вода может быть выпущена из бака в канализацию. Для наблюдения за уровнем служит водомерное стекло 22.

При испытании насоса необходимо иметь возможность перед входом в насос устанавливать любое давление. Для этого к баку 19 подключены водокольцевой вакуум-насос КВН-4 и воздушный компрессор.

Задвижка 2 на всасывающем трубопроводе используется только для отключения системы или во время ремонта. Регулирование подачи при помощи этого вентиля во избежание появления кавитации при нормальных испытаниях не допускается.

 

Методика проведения работы

 

Включение установки без разрешения преподавателя категорически запрещается.

Перед пуском установки необходимо проверить:

- Надежность крепления стопорным винтом корпуса балансирного электродвигателя;

- На ртутном дифманометре (рис.2.16) рабочие вентили 1, расположенные наклонно, и продувочные 2 – горизонтально с боков прибора, должны быть плотно закрыты во избежание выброса ртути при пуске установки;

- Стопорная ручка весов должна быть установлена в положение «2».

1. Включить компрессор и в кавитационном баке установить избыточное давление 5-10 м вод. ст. по указанию преподавателя.

2. Включить насос пусковой кнопкой управления электродвигателем.

3. Дать поработать насосу некоторое время на максимальной подаче для того, чтобы удалить воздух из насоса и трубопровода и прогреть подшипники установки.

4. Включить строботахометр выключателем с надписью СЕТЬ, при этом должны загореться лампочки подсветки шкалы. Включить импульсную лампу следует только после 3-5 мин прогрева прибора выключателем с надписью ЛАМПА.

5. Пролить соединительные трубки манометров.

6. Пролить импульсные трубки дифманометра (рис.2.15). Импульсные трубки проливают поочередно. Для проливки, например, левой импульсной трубки закрывают правый рабочий вентиль, открывают уравнительный вентиль 3 (средний вентиль) и затем открывают левый продувочный вентиль. После проливки левой трубки закрывают левый продувочный вентиль, левый рабочий, открывают правый рабочий вентиль и проливают правую трубку, для чего открывают правый продувочный вентиль.

7. Включить дифманометр в работу. Для этого открыть уравнительный вентиль и медленно открывать один из рабочих вентилей. Установленный на приборе пружинный манометр при этом покажет соответствующее открытому рабочему вентилю давление в рабочем трубопроводе. Затем открыть второй рабочий вентиль. При закрывании уравнительного вентиля надо все время наблюдать за уровнем ртути в трубках, с тем чтобы приостановить включение прибора, если измеряемый перепад окажется больше 700 мм. рт.ст.

8. Освободить стопорный винт 8 (рис.2.12) крепления статора балансирного электродвигателя.

9. Включить весы в рабочее положение переводом стопорной ручки из положения «2» в положение «0», при этом осветиться шкала весов на матовом стекле.

10. Включить импульсную лампу строботахометра.

11. Закрыть задвижку на напорной линии рабочего трубопровода и приступить к испытаниям. Следует иметь в виду, что продолжительная работа насоса при закрытой задвижке вследствие перегрева жидкости не рекомендуется.

Обработка результатов эксперимента

 

При снятии характеристики количество подач, на которых проводят замеры, должно быть не менее 16, включая точку при нулевой подаче, причем подачи в соседних точках должны отличаться друг от друга не более, чем на 8 % от номинальной подачи.

Для обеспечения равномерного распределения точек по подаче составляется табл.2.12 режимо-показаний расходомера, которые нужны для проведения очередного замера.

Таблица 2.12

i							n + 1
D hi

Для этого необходимо установить предельные расходы (максимальный и минимальный) с помощью задвижки на нагнетательном трубопроводе. Замерить показания дифференциального манометра D h _max и D h _min, соответствующие предельным расходам, и определить значения между и на 8-16 равных участков.

,

где D h _min и D h _max – показания дифманометра, мм; i – порядковый номер замера (i = 1,2,3, …, +1); n – число участков разбивки.

Снятие характеристики нужно начинать с режима минимальной мощности, т.е. для центробежных насосов – с нулевой подачи, для вихревых и осевых – с наибольшей подачи. Новая подача устанавливается по мере все большего открытия регулирующей задвижки и контролируется по показанию дифференциального манометра расходомера в соответствии с таблицей режимов.

При каждом режиме снимаются показания (см.рис.2.12): В – вакуумметра 5 или М_в – манометра 4 на подводящем трубопроводе насоса, М_н – манометра 10, D h _i – дифференциального манометра 12 расходомера 11, G – балансирного электродвигателя 7 и частоты вращения n по строботахомтеру 9.

Во время и