Расчетные и рабочие характеристики

Центробежных насосов

 

Главной характеристикой центробежного насоса называют зависимость его напора от производительности при n = const (рис. 53). Эта зависимость может быть найдена с помощью уравнения Эйлера:

                                

Из треугольника скоростей на выходе из рабочего колеса (рис. 51) получаем:

 

 

По уравнению расхода (на выходе из колеса):

                                   Q = c _{2 r} ^. S _вых;  ; →   

 

                                     

 

u ₂ = const  при n = const,  ctg β₂ и S_вых определяются конструкцией рабочего колеса и для данного насоса постоянны. Отсюда

 

                          

         При n = const параметры А и В для данного насоса также постоянны.

При β₂ < 90° (лопатки отогнуты назад) ctg β₂ > 0, а  зависимость H_т∞ от Q  графически  выражается  в  виде нисходящей прямой (где при

  Q = 0 ), которая представляет собой теоретическую  характеристику  насоса.

 

Рис. 53. Зависимость различных видов напора от

         производительности центробежного насоса

 

При конечном числе лопаток зависимость H_т от Q также линейна. При этом напор H_т меньше, чем при бесконечном числе лопаток,  поэтому прямая H_т = f (Q) лежит ниже, чем прямая H_т∞= f (Q) (при этом прямые приближенно параллельны друг другу). Действительный напор Н меньше теоретического на  величину потерь напора внутри насоса (H = H_т - ∆h_нас).

При развитом турбулентном режиме потери напора внутри насоса пропорциональны квадрату скорости жидкости (а значит, и квадрату расхода). Поэтому кривая ∆h_нас = f (Q) имеет вид квадратичной параболы.  Тогда кривая H = f (Q), полученная вычитанием из ординат H_T(Q) ординат ∆h_нас(Q),   называется расчетной характеристикой насоса. Но поскольку характер движения жидкости в рабочем колесе и в улитке весьма сложен, то точность определения потерь напора  в  насосе ∆h_нас весьма невелика, в результате чего построение приемлемой расчетной характеристики насоса представляет собой довольно сложную задачу. Поэтому на практике предпочитают получать характеристики центробежных насосов опытным путем и называют их рабочими.

Рабочими характеристиками называются зависимости напора, мощности и полного КПД от производительности насоса при постоянном числе оборотов рабочего колеса, полученные при испытаниях насоса. При этом производительность насоса изменяют с помощью задвижки, установленной на нагнетательной линии насоса.

Примерный вид полученных кривых представлен на рисунке 54.

Мощность, потребляемая насосом, увеличивается с ростом подачи. При закрытой задвижке (Q = 0) потребляемая мощность минимальна (она затрачивается на циркуляцию жидкости внутри насоса). Этот режим используется  при пуске насоса, чтобы не допустить перегрузки электродвигателя. Затем задвижка  плавно открывается, постепенно

увеличивая нагрузку на двигатель.

Рис. 54. Рабочие характеристики                                                                         

   центробежного насоса (n = const)                                      

                                              

Главной характеристикой насоса, как уже указывалось выше, принято считать зависимость H = f (Q). При этом напор уменьшается с ростом подачи, и насос способен работать, создавая на различных режимах разнообразные пары значений H и Q.

КПД насоса сначала растет с ростом подачи, затем начинает уменьшаться. Режим работы, при котором КПД близок к максимальному, называется оптимальным.

Для выбора оптимального режима работы насоса необходимо иметь его главную характеристику при различных числах оборотов рабочего колеса. Имея полученную в результате испытаний зависимость H = f (Q) при числе оборотов n, можно построить графики данной зависимости для других чисел оборотов. Для этого используются формулы пропорциональности. Абсциссы точек экспериментальной кривой пересчитываются пропорционально числу оборотов в первой степени, а ординаты – пропорционально числу оборотов во второй степени. Получается семейство главных характеристик насоса при различных числах оборотов. При этом кривые, сохраняя свою форму, располагаются выше или ниже экспериментально полученной кривой (рис. 55).

    Для решения вопроса о том, какое число оборотов выгодней использовать, на полученных кривых наносят точки, соответствующие определенным значениям КПД, которые соединяют плавными кривыми. Совокупность кривых на данном графике называется универсальными характеристиками центробежных насосов.

Рис. 55. Поведениеглавных характеристик центробежного

           насоса при различном числе оборотов