Пересчет характеристик центробежных насосов с воды на вязкую жидкость

 

При перекачке высоковязких жидкостей рабочие характеристики центробежных насосов Q–H, Q–N и Q–η значительно отличаются от аналогичных характеристик, полученных на воде, если .

Пересчет характеристик рекомендуется выполнять по методу М.Д.Айзенштейна [8,9]. Величина коэффициентов пересчета зависит от числа Рейнольдса, которое вычисляется по формуле

 

(21)

 

где – подача (производительность) насоса при минимальном к.п.д., л/с;

– кинематический коэффициент вязкости перекачиваемой жидкости при температуре перекачки, см²/с;

– эквивалентный диаметр рабочего колеса, см;

– ширина лопатки рабочего колеса на внешнем диаметре, см;

–коэффициент сужения площади выходного сечения рабочего колеса лопатками;

Z – число лопаток;

– протяженность лопатки по внешней окружности рабочего колеса, см.

 

Если отсутствуют данные для вычисления коэффициента сужения сечения, то его значение может быть принято равным К=0,9+0,95. Более точно данный коэффициент можно определить, руководствуясь [10].

Численные значения коэффициентов пересчета (К_Q, K_H, K_η) определяются по графикам, приведенным в литературе [8, 9], и могут быть приняты постоянными при подаче насоса в диапазоне Q=(0,8 + 1,2) .

Новые характеристики центробежного насоса при работе его на вязкой жидкости Q_вж-H_вж и Q_вж-η_вж строят по значениям:

 

	(22)
	(23)
	(24)

 

Характеристику Q_вж-N_вж строят, вычисляя потребляемую насосом мощность N_вж по формуле

 

(25)

Если подача насоса в режимной точке превышает заданную не более чем на 5%, а напор, развиваемый насосом в режимной точке, превышает расчетное сопротивление сети также не более чем на 5%, то заданную подачу в этом случае получают, применяя дроссельное регулирование насоса.

Если же эти отклонения превышают 5%, то для получения заданной подачи производят обточку рабочего колеса насоса [11].

 

Регулирование работы насоса

 

Дроссельное регулирование насоса

Физическая сущность этого метода заключается во введении дополнительного балластового сопротивления с помощью напорной задвижки в характеристику сети.

Балластное сопротивление , м определяется по рисунку 3:

, (26)

Коэффициент дроссельной кривой , ч²/м⁵ определяется по формуле:

, (27)

Для построения дроссельной кривой можно воспользоваться уравнением:

(28)

Тогда, задавшись несколькими значениями подачи Q, м³/ч, определяется напор Н_Д, м, для каждого из них. Данные расчетов по уравнению (28) сводятся в таблицу 5. По этим данным строится дроссельная кривая на комплексной характеристике насоса.

Таблица 5. Регулирование работы центробежного насоса методом дросселирования

 

,

,

,

,

,

, м

К.п.д. насоса после регулирования , % определяется по формуле:

, (29)

где – к.п.д насоса, соответствующий режимной точке;

Н_Р – напор в режимной точке, м;

– напор, создаваемый насосом в точке Р^/, м.

Степень закрытия задвижки , % определяется по формуле:

, (30)

 

Обточка рабочего колеса

 

В тех случаях, когда для выбранного рабочего колеса насоса после пересчета его характеристики на вязкую жидкость подача насоса и развиваемый им напор (определение по режимной точке) отличаются от заданной подачи и расчетного сопротивления сети Н_с более чем на +5%, следует произвести обточку рабочего колеса и изменить характеристику насоса таким образом, чтобы она прошла через режимную точку с координатами и Н_с.

При стачивании внешнего диаметра колеса характеристики насоса при сохранении постоянного числа оборотов n изменяются следующим образом:

 

	(31)
	(32)
	(33)

где со штрихом – параметры после обточки.

 

Посредством этих формул можно построить новые характеристики насоса для различных значений внешнего диаметра рабочего колеса .

Режимы, удовлетворяющие точкам Q, H и , , располагаются на кривой

(34)

носящей название параболы оболочки (рис.4).

 

 

Рис.4

Следовательно, при расчете обточки рабочего колеса режимные точки перемещаются по квадратной параболе с вершиной в начале координат.

Допустим, что характеристика насоса (с выбранным диаметром рабочего колеса) пересекается с характеристикой сети в точке А (см. рис. 4). При этом и требуется произвести обточку рабочего колеса.

В связи с тем, что парабола режимных точек (парабола обточки) проходит через точку В () из уравнения (34) можно определить параметр параболы

 

(35)

 

Для построения параболы обточки выбирают и и, зная параметр параболы k вычисляют

 

(36)

и

(37)

 

Используя полученные данные, строят параболу обточки, которая пересекает характеристику насоса в точке D. Искомый диаметр рабочего колеса насоса после обточки может быть определен из уравнения (31).

 

(38)

 

При обточке колеса уменьшается также к.п.д. насоса. Измерение к.п.д. насоса можно рассчитать по формуле [10]:

 

(39)

 

Экспериментальное исследование показывает, что при обточке колеса к.п.д. изменяется незначительно в зависимости от коэффициента быстроходности. С достаточной степенью точности можно принять, что к.п.д. насоса уменьшается на 1% на каждые 10% обточки колеса при коэффициенте быстроходности и на 1% на каждые 4% обточки при

В зависимости от коэффициента быстроходности рекомендуются следующие пределы обточки колес: