методичка по гидравлика № 130

ЛЕКЦІЯ 17

Технічні характеристики і робота відцентрових насосів

17.1 Технічні характеристики

Основними технічними характеристиками відцентрових насосів є продуктивність Q , напір H , споживна потужність N , коефіцієнт корисної дії

Kн і вакуумметрична висота усмоктування Hвак . Вони встановлюються

шляхом заводських випробувань насоса на різних режимах його роботи. Такі характеристики одержують при різних ступенях перекриття засувки на напірному патрубку насоса при постійному числі обертів.

Результати випробувань насоса зображують у вигляді кривих залежності H , N , Kн , Hвак від продуктивності Q . Такі криві прийнято

називати кривими Q - H , Q - H , Q - Kн , Q - Hвак відповідно, а їх сукупність – робочими характеристиками насосу. Вони вказані в паспортних даних насосу.

Для прикладу на рисунку 17.1 зображені робочі характеристики одноколісного відцентрового насосу типу 8К-12 при n 1450 об/хв. Користуючись кривими, зображеними на цьому рисунку, можна визначити значення усіх характеристик даного насосу, необхідні для забезпечення найвигіднішого режиму роботи насоса. Наприклад, заданій продуктивності Q 70 л/с відповідають значення характеристик: Hвак =5м, N =35к.с. (25,7кВт),

H =24м, Kн =0,77.

Рисунок 17.1

111

Слід зауважити, що для одних відцентрових насосів крива Q - H є пологою, а для других має максимум. У випадку пологої кривої Q - H насоси

працюють в стійкому режимі і їх продуктивність можна регулювати за допомогою засувки. Насоси, крива Q - H яких має максимум (наприклад,

точка А на рисунку 17.1), характеризуються нестійким режимом роботи в області лівої (до максимуму) частини кривої, оскільки одному значенню напора H відповідають два значення продуктивності Q . У такому разі

використовують лише другу частину кривої Q - H , розташовану праворуч від максимуму.

17.2 Робота насоса на трубопровід

При виборі відцентрового насосу для перекачки рідини по даному трубопроводу необхідно, щоб насос за своєю робочою характеристикою Q -

H відповідав результатам гідравлічного розрахунку трубопроводу, тобто його характеристиці Q - Hтр . Якщо розрахунок трубопроводу і вибір насоса

проводяться без врахування їх сумісної роботи, то можливі випадки невдалих рішень.

Зрозуміло, що сумісна робота насосу і трубопроводу буде забезпечена лише тоді, коли криві Q - Hтр і Q - H , представлені на одному графіку,

перетинаються. Точка їх перетину є граничною робочою точкою насоса у тому розумінні, що, працюючи на даний трубопровід, насос не може дати продуктивність, більшу, ніж продуктивність, що відповідає точці перетину. Для зменшення продуктивності насосу потрібно частково перекрити засувку.

Аби створити у кінцевому перерізі нагнітального трубопроводу жаданий тиск, на початку цього трубопроводу необхідно мати у загальному випадку напір Hтр :

Hтр Hг Hв hвт,

(17.1)

де Hг – геометрична висота підняття, яка дорівнює геометричній висоті усмоктування H0 плюс різниці відміток кінцевого перерізу трубопроводу і осі насосу; Hв – так званий вільний напір, який відповідає жаданому тиску в кінцевому перерізі трубопроводу і забезпечує подачу рідини споживачу; hвт – сумарні втрати напору в усмоктувальному і нагнітальному трубопроводах:

	8						l	2
hвт								Q	.		(17.2)
	g	2	d	4			d
Так як для заданих умов водопостачання значення Hг ,										H0 , l , d ,	і

зазвичай відомі, то рівняння (17.1) можна переписати, зважаючи на (17.2), у вигляді

Hтр A BQ2 ,	(17.3)
112

		8						l
де A Hг	H0 і B									– сталі величини.
		g	2	d	4			d
Отже, залежність Hтр									від Q має вигляд параболічного рівняння.
На	рисунку	17.2					нанесені			криві залежності Q - H і Q - Hтр , які

пересікаються у точці С. Даній робочій точці насосу відповідає продуктивність Qроб , яку максимум може дати вибраний насос, працюючи

сумісно з трубопроводом.

Рисунок 17.2

Якщо продуктивність трубопроводу Q Qроб , то насос вважається вибраним правильно. Якщо Q Qроб , то надлишковий напір насосу повинен

гаситися шляхом відповідного перекриття засувки, завдяки чому понижується крива Q - H . Накінець, у випадку, коли необхідна

продуктивністьQ Qроб , можна прийняти будь-який із заходів:

1)вибрати насос з іншою характеристикою Q - H , яка задовольняє поставленим вимогам;

2)підібрати нову характеристику Q - H даного насосу шляхом збільшення

числа обертів, що здійснюється за допомогою електродвигуна постійного струму;

3)зменшити втрати напору в трубопроводі за рахунок збільшення діаметра трубопроводу.

17.3 Сумісна робота двох відцентрових насосів.

Інколи, через нестачу продуктивності чи напору одного насосу, до трубопроводу підключають такий самий другий насос. Обидва насоси при сумісній роботі з’єднуються між собою паралельно (рисунок 17.3, а) або послідовно (рисунок 17.3, б).

Розглянемо, насамперед, паралельну роботу двох насосів, які подають рідину в один і той самий трубопровід. У даному випадку спільну

113

характеристику Q - H одержують збільшенням продуктивності одного насосу

у два рази для кожного значення напору (рисунок 17.4, а). Робоча точка А2 двох паралельно з’єднаних насосів дає продуктивність Q2 дещо більшу, ніж

продуктивність Q1 одного насосу, але меншу від сумарної продуктивності

обидвох насосів. Паралельна робота насосів рекомендується лише у випадках, коли крива Q - Hтр досить полога (крива Hтр Q ), що дає

можливість значно збільшити продуктивність.

Рисунок 17.3

У випадку сумісної роботи двох відцентрових насосів, з’єднаних між собою послідовно, при побудові спільної характеристики Q - H збільшують

напір одного насосу удвоє для кожного значення продуктивності (рисунок 17.4, б). Послідовне з’єднання насосів використовують переважно для значного збільшення напору. Це вдається досягти лише при досить крутому підйомі кривої Q - Hтр (крива Hтр Q ). При пологих кривих Q - Hтр (крива

Hтр Q ) послідовна робота насосів малоефективна.

Приклад. Відцентровий насос, перекачуючи воду при числі обертів n1 1450 об/хв, розвиває напір H1 25 м при Q1 95 л/с. Припустимо, що цей

насос повинен працювати з такою самою продуктивністю, але із збільшеним напором H2 30 м при коефіцієнті корисної діїKн 0,76 . Визначити необхідне

число обертів n2 і споживну потужність насосу N2 .				H2
Розв’язування. За умовами	задачі відношення напорів					30	1, 2 .
Зважаючи на (16.10), знаходимо:				H1		25
n2	H2		1, 2 1, 42 .
n	H	1
1

Звідси

n2 1, 42 n1 1, 42 1450 2059 об/хв.

Споживна потужність насосу у новому режимі його роботи буде рівною:

114

N2 H2Q2 1000 30 0,095 36,8 кВт. 102Kн 102 0,76

Рисунок 17.4

Контрольні питання

1.Робочі характеристики відцентрового насосу? Як вони встановлюються?

2.Як визначається робоча точка насосу, який працює на трубопровід?

3.Паралельна робота двох однакових відцентрових насосів, їх спільна характеристика Q - H ?

4.Послідовна робота двох однакових відцентрових насосів, їх спільна характеристика Q - H ?

115

Література

1.Большаков В.А., Попов В.Н. Гидравлика. Общий курс. – К.: Вища школа, 1989. – 214с.

2.Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы /

Башта Т.М., Руднев С.С. и др. – М.: Машиностроение, 1982. – 423с.

3.Киселев П.Т. Гидравлика. Основы механики жидкости. – М.: Энергия, 1963. – 424с.

4.Константинов Ю.М. Гидравлика. – К.: Вища школа, 1981. – 358с.

5.Справочник по гидравлике / Под ред. В.А. Большакова. – К.: Вища школа, 1984. – 344с.

6.Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. – Харьков: Издат. Харьковского университета. 1970. – 394с.

7.Угинчус А.А., Чугаева Е.А. Гидравлика: Учебник для ВУЗов железнодорожного транспорта. – М.: Стройиздат, 1971. – 350с.

115

Д О Д А Т К И

116

Додаток 1

Одиниці вимірювань механічних та фізичних величин в СІ

Величина і її позначення	Одиниця вимірювання
Довжина l, L, d, H , h	м
Маса M , m	кг
Час T , t	с
Швидкість u , V	м/с
Прискорення u / T	м/с2
Прискорення вільного падіння g	9.81 м/с2 10 м/с2
	м3/с
Об’ємна витрата Q, q
	кг·м/с2 (H)
Сила F, R
	Н/м2 (Па)
Тиск P
Робота A	Н·м (Дж)
Потужність N	Н·м/с (Вт)
Густина	кг/м3
	Н/м3
Питома вага
Динамічна в’язкість	Па·с
	м2/с
Кінетична в’язкість

117

Додаток 2

Співвідношення між одиницями вимірювань механічних і фізичних величин в СІ та в інших системах

1 м=103 мм=102 см=10-3 км; 1 кг=103 г;

1 м/с=102 см/с=3600·10-3км/год; g =9.81 м/с2=981 см/с2 10 м/с2;

1 м3/с=106 см3/с=103 л/с;

1 Н= 9.181 кгс≈10-1 кгс; 1 Па=10-3 кПа=10-6 МПа=10-5 ат(10-5 кгс/см2)= 10-1 кгс/м2=10-4 м.вод.стовпа; 1 Дж=10-3 кДж;

1 Вт=10-3 кВт=10-6 МВт; 1 кг/м3=10-3 г/см3; 1 Н/м3≈10-1 кгс/м3;

1 Па·с=10 г/(см·с) (10 Пуазів);

1м2/с=104 см2/с (104 Стоксів);

=103 кг/м3=1 г/см3; =103 кгс/м3≈104 Н/м3;

=10-3 Па·с=10-2 г/(см·с);
Для води :	при температурі 20°С
=10-6 м2/с=10-2 см2/с

118

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

Кріль Степан Іванович

ГІДРАВЛІКА І ГІДРАВЛІЧНІ МАШИНИ

(конспект лекцій)

для студентів спеціальності „Вагони” усіх форм навчання

Відповідальний за випуск : Кріль С.І., д-р техн.. наук., проф.

Редактор: Ю.В. Задерновська

Підписано до друку 00.00.2006. Формат паперу А5, папір для тиражувальних апаратів, друк – на різографі. Замовлення № 59-07 Тираж 120

Надруковано Видавництвом Київського університету економіки і технологій транспорту,

03049, м.Київ – 49, вул Миколи Лукашевича, 19

119