3.2. Влияние направления рабочих лопастей

на характеристику насоса

Если лопасти загнуты вперед по отношению к направлению вращения, то β > 90⁰, tqβ < 0 и,как следует из уравнения (5), теоретическая характеристика приобретает вид прямой 1, показанный на рис.18. В этом случае поток на выходе из насоса обладает большей скоростью и меньшим статическим давлением; если β = 90⁰ (радиально расположенные лопатки, прямая 2), то . Большинство центробежных насосов имеет лопасти, загнутые назад (β<90⁰, tqβ>0).

3.3. Кпд центробежного насоса

В насосе наблюдается частичный переток жидкости из напорной полости во всасывающую через щель лабиринтного уплотнения, отделяющего эти полости. В результате расход воды, подаваемый в напорный трубопровод, Q_a меньше расхода, проходящего через рабочее колесо, Q_б. Объемный КПД η_о = Q_a/Q_б обычно имеет значение в пределах 0,95 -0,98.

За счет трения о шероховатые поверхности, завихрений потока и разностей скоростей в струях (явление «удара») происходит потеря энергии потока, и в выражение для мощности насоса вводится гидравлический КПД η_г, который может колебаться в пределах 0,7 - 0,9.

Часть энергии теряется за счет трения вала в подшипниках и в сальниковых уплотнениях вала, что учитывается механическим КПД η_м.

Общий коэффициент полезного действия

.

Необходимая мощность насоса на валу

.

Коэффициент полезного действия насоса зависит от режима работы, т.е. от величины подачи и напора. Пример такой зависимости приведен на рис.19. Область высоких значений КПД определяет на кривойQ-H рабочую зону, за пределами которой эксплуатация насоса нецелесообразна.

3.4. Высота всасывания насоса

Если в точке А (рис.20) создать с помощью даже весьма совершенного насоса нулевое абсолютное давление Р_А = 0, то вода во всасывающем трубопроводе 1 не поднимется выше, чем на предельную высоту .

Средняя величина атмосферного давления зависит от высоты расположения местности Z над уровнем моря:

Р_ат = Р_о· е^А,

где Р₀ = 101325 Па; А = -(_в·g·Z)/Р₀;

ρ_в≈1,2 кг/м³ - плотность воздуха.

При Р_ат = 100000 Па Н_пред ≈ 10 м. Реально в точке А абсолютное давление всегда будет выше нулевого за счет выделения водяных паров, давление которых в состоянии насыщения Р_нас зависит от температуры (табл.1).Кроме того, статическое давление в точке А понизится за счет перехода части удельной энергии в кинетическую V²·/2 и за счет гидравлических потерь h_в.

Давление насыщенных паров воды Таблица 1

Температура	0	10	20	40	60	80	100
Рнас,Па	590	1180	2350	7360	19910	47380	101325

Таким образом, высота подъема воды окажется не выше

. (6)

Несовершенство конструкции насосов также необходимо учитывать, в связи с этим допустимую максимальную высоту всасывания еще понижают на величину δ и уравнение (6) приобретает вид:

.

Выражение называют «кавитационным запасом», его величина приводится в характеристиках реальных насосов (криваяН_д на рис. 19).

Пример 2. Определить допустимую высоту всасывания для насоса, установленного на отметке 1500 м и перекачивающего воду с температурой 60⁰ С. Потери напора во всасывающем трубопроводе – 0,5 м, кавитационный запас - - 2,5 м. Атмосферное давление

А = -(1,2·9,81·1500)/101325 = -0,174;

Р_ат = 101325·е^-0,174 = 85120 Па.

Давление насыщенных водяных паров при 60⁰С Р_нас = 19910 Па, допустимая высота всасывания

Н_доп = (85120-19910)/(1000·9,81) – 0,5-2,5=3,64м.