Лабораторная работа № 5 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: напорН, подача или производительностьQ, полезная мощностьNи мощность на валу насосаN_l, коэффициент полезного действия.

Величины, характеризующие работу насоса при постоянном числе оборотов, обычно представляют в виде графических зависимостей Н=f₁(Q);N=f₂(Q);=f₃(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;_н– скорость в нагнетательном трубопроводе,м/с;_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gQединиц 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

, (2.38)

где N_lопределяется 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 наполнения бака 6 объемомW(метки внутри бака 6).

5. Открыть кран 9.

6. Снять показания манометра 4 и вакуумметра 3.

7. Замерить время tвращенияnоборотов 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	рм ,Па	рв,Па	W,л	, с	n, обор. диска	t,с	,с^-1

Обработка результатов эксперимента

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

1. Подача насоса Q,м³/с

.

2. Напор, развиваемый насосом Н,м, рассчитать по формуле (2.36).d_вс= 0,025м;d_н= 0,020м;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 _эл–КПДэлектропередачи, равный 0,95;- частота вращения диска счетчика,с^-1(1200 – число оборотов счетчика соответствует 1кВт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	, %

По данным табл.2.9строят характеристики насоса. По оси абсцисс откладывают производительность насоса, по оси ординат – в соответствующих масштабах напор, мощность иКПД. 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].