ДАВЛЕНИЕ  НАСОСА, ОПРЕДЕЛЯЕМОЕ ПО ПОКАЗАНИЯМ ПРИБОРОВ 

    Насос по отношению к уровню жидкости может  быть установлен двумя способами:

1. насос находится над уровнем жидкости водоёма

 

                                                                 М

                                В 

 
 
 
 

     Напор  насоса определяется по формуле:

Н_н = 10Рм+10Рв+

z_м.в. [м],

где:  Р_м, Р_в показания манометра и вакуумметра в кгс/см² ;

      ω₂,ω₁ – скорость жидкости на выходе и входе насоса;

         Z_м.б. – расстояние между отметками манометра и вакуумметра . 

2 Насос находится «под заливом», т.е. с избыточным давлением на всасывании

 

                                                                                              
 

                                                                                             М₂

                                М₁

 

 

          Н_н = 10Рм₂ – 10Рм₁ +

         Z_м.2м1 – расстояние между отметками манометров;    

         Р_м1,  Р_м2 –показания манометров. 

   

ЗАКОН ПРОПОРЦИОНАЛЬНОСТИ 

    Соотношение, описывающее зависимость расхода  напора и мощности от числа оборотов называется законом пропорциональности.

    n₁ – ν₁, W₁, u₁

    n₂ – ν₂, W₂, u₂

    n₂>n₁

    u = ωR =

    

    Q = Fω

    Подача  насоса изменяется пропорционально  радиальной составляющей скорости на выходе.

    Q = Fν_2nη₀

    

    Объёмный  к.п.д. (η₀) остаётся практически неизменным при изменении числа оборотов в пределах 50%.

      

    Из  этой формулы видно, что u_2, ν₂ каждый из которых зависит от числа оборотов

      где κ₂ и η_г при изменении числа оборотов в пределах 50% остаются неизменными, поэтому формула принимает виды:

      

ЗАКОН ПОДОБИЯ 

    При конструировании и эксплуатации центробежных насосов пользуются законами их подобия и в первую очередь подобием рабочих колёс этих насосов. Различают геометрическое и кинематическое подобие рабочих колёс.

    Геометрическое  подобие означает пропорциональность соответствующих размеров их проточной  части (d, ширины лопаток, радиусов кривизны лопаток и т.д.)

    Кинематическое подобие предопределяет одинаковое направление векторов скорости в сходственных точках потока.

    Если  геометрическое подобие колеса d₂ и d₁ вращаются с одинаковым числом оборотов, то получают следующие зависимости.

    Подача  пропорциональна площади выходного сечения рабочего колеса и радиальной составляющей скорости на выходе. Если рабочие колёса подобны, то площадь выходного сечения пропорциональна d², а скорость на выходе пропорциональна d, поэтому:

    

    Коэффициент быстроходности – число оборотов в одну минуту рабочего колеса, которая геометрически подобна рассматриваемому колесу и при подачи жидкости Q = 75 л/сек обеспечивает напор Н = 1м.

    n_s = 3,65 , где n – число оборотов в 1 мин. 
       Q [м³/с]

    Примечание: для насосов с двухсторонним  подводом жидкости на рабочее колесо в формулу подставляется Q/2. 

    n_s=50 – 80     насосы тихоходные;

    n_s= 80 – 150 насосы нормальной быстроходности;

    n_s= 150 – 300 насосы быстроходные.

    При увеличении быстроходности уменьшается величина отношения диаметра рабочего колес к диаметру входа на рабочее колесо с3-2,5 (тихоходные) до 1,8 – 1,4 (быстроходные).

        n_s ↑   -  Q↑ H↓

         n_s↓   -  Q↓  H↑

ОСЕВОЕ  УСИЛИЕ И СПОСОБЫ  ЕГО УМЕНЬШЕНИЯ 

      Р2   
 

     Схема возникновения

                                                                                       осевого давления:

                                                               1-зал;

                                                                                    2-рабочее колесо;

                                                                                       3 и  4-зазоры между

             Р1                                                               Д2          рабочим  колесом

                                                                                         и корпусом насоса.

    

    

 На  рабочее колесо центробежного насоса с односторонним входом жидкости

действует осевая сила, направленная в сторону входа. Она возникает из-за неодинаковости сил давления, действующих справа и слева на рабочее колесо.

В полости между  корпусом и рабочим колесом, заполненной  перекачиваемой жидкостью, давление равно  давлению на выходе из рабочего колеса.

Сила давления направлена вправо: 

    F₁=p₁

    Сила  давления направлена влево:

                                                            F₂=p₂

    F=F₂-F₁= (p₂-p₁)

Осевое  давление может быть уравновешенно несколькими  способами. 

1. применением 2^х сторонних колёс, у которых благодаря симметрии не возникает осевого усилия; для фиксации вала в осевом направлении и восприятии случайных осевых сил применяют радиально-упорные подшипники;
2. установкой дополнительных уплотнительных колец и просверливанием разгрузочных отверстий ступицы, благодаря чему почти полностью выравниваются давления, действующие с обоих сторон рабочего колеса;
3. установкой гидравлической пяты в многоступенчатых насосах секционного типа.

    КАВИТАЦИЯ

    ВЫСОТА  ОСТАНОВКИ НАСОСА 

    Обычно  при работе насоса на его всасывающей стороне создаётся повышенное давление. Если это разряжение такого, что давление на входных кромках рабочих колёс ниже давления паров перекачиваемой жидкости при данной температуре, то наступает парообразование жидкости в полости рабочего колеса. Возникающее при этом явление (эрозия, коррозия, вибрация, шум, падение напора) называют кавитацией.

    Поэтому необходимо чтобы давление на всасывании было больше давления паров жидкости при данной температуре.

    Явление кавитации сильно действует на чугун и углеродистую сталь. Наиболее устойчивые в этом отношении нержавеющая сталь и бронза. В последнее время для предохранения от явления кавитации наиболее подверженные детали кавитации покрывают защитными твёрдыми сплавами.

    Для предупреждения явления кавитации необходима правильная высота установки насоса, которую можно определить из следующей формулы:      

Н_вак.=Н _г.в.+Н _{п.н .}+

    Для каждого насоса в характеристике указывается линия Н_вак.^доп., поэтому Н_вак. Н_вак.^доп.. 

    ХАРАКТЕРИСТИКА  ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА 

    Графическая зависимость основных технических  показателей (напора, мощности, к.п.д., Δh_доп. ) от подачи при постоянных значениях числа оборотов рабочего колеса, вязкости и плотности жидкости называется характеристикой насоса.

    Различают теоретические и экспериментальные (действительные, рабочие) характеристики насосов.

    Теоретические характеристики получают пользуясь  основными уравнениями центробежного  насоса, которые вводят поправки на реальные условия работы насосной установки. Так как на работу насоса влияет большое число факторов, которые трудно, а иногда и невозможно учесть, теоретические характеристики насосов неточны и ими практически не пользуются.

    Истинные  зависимости между параметрами  работы центробежного насоса определяют экспериментально в результате заводских (стендовых) испытаний насоса или его модели.

    После пуска насоса подачу регулируют изменением степени открытия задвижки на напорной линии. Таким образом, устанавливают  несколько значений подачи и измеряют соответствующие этим значениям значения величины напора и потребляемой мощности.

    По  полученным в результате экспериментов  данным строят графики – характеристики насосов.

                                                                                                        Nквт

                         Нм 
 
 
 
 
 

      
 

                                                                                                               Qм³/ч 

    Характеристика  трубопровода 

    Для построения характеристики трубопровода необходимо определить следующие величины:

    Н _г – геометрическая высота подъёма жидкости

    Н _г=Н _г.в.+Н _г.н.

    Н_н=Н _г+h _пот.=Н _г+SQ² – учитывая квадратичную зависимость потерь                     

                     напора от скорости (расхода) жидкости

    h _пот=h _пот.вс.+h _{пот.нагн.} 
 
 

           

    1 –  характеристика трубопровода при  открытой задвижке;

    2   – характеристика трубопровода  при прикрытой задвижке;

    3    -  характеристика  насоса. 

    Действительная  подача жидкости определяется точкой пересечения характеристики трубопровода и характеристики насоса.