Лекция 2 Параметры насоса

Параметры насоса

	Pатм	Const
3		3

Pатм

Hст

1

2 2

										Z2
						1 Const
									Z1
0								Pатм 0

Расход насоса – количество перекачиваемой жидкости в единицу времени, [л/с, м3/час, м3/час].

Напор насоса – приращение удельной энергии перекачиваемой жидкости на участке от входа в насос до выхода из него, выраженное в метрах.

Полная удельная энергия перекачиваемой жидкости при входе в насос (сечение 1-1):

E1 z1 p1 V12

g 2g

Полная удельная энергия перекачиваемой жидкости при выходе из насоса (сечение 2-2):

E2 z2 p2 V22

g 2g

Приращение удельной энергии (напор насоса) перекачиваемой жидкости на участке 1-1 – 2-2 будет равно:

p2

p1

2

2

H E

E z

2

z

2V2

1V1

(*)

2

1

1

g

2g

2g

g

Незначительная величина

Разница отметок z1-z2 в реальных конструкциях насосов незначительна и составляет ориентировочно 0,2÷1,5 м.

Разница скоростных напоров имеет еще более малые значения. Скорости в сечении 2-2 находятся в диапазоне 1,5 ÷2 м/с, а в сечении 1-1 в диапазоне

0,8 ÷1,5 м/с.

P2=Pатм+Pм P1=Pатм-Pv

				p	м	p		V 2	V 2
H z		z				v		2	1
	2									(**)
		1			g			2g

В практических задачах для оценки состояния системы насос – сеть можно пользоваться значениями манометра и вакуумметра, установленных со стороны нагнетания и со стороны всасывания.

Пользуясь уравнением (**), на экспериментальном стенде получают значения создаваемого напора, которые представляются в виде графической зависимости Н = f (Q) или H - Q:

Н, м

Стенд насосной установки.

Q, л/с

Гидравлическая лаборатория СПбГАСУ

На практике наиболее часто приходится сталкиваться с понятием потребного напора, который необходимо создать, чтобы подать воду в самую неблагоприятную (расчетную) точку рассматриваемой сети.

Составим уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1:

p

p

атм

p

V 2

(***)

атм

z1

v

1 1

h0 1

2g

g

g

Аналогично для сечений 2-2 и 3-3:

p

атм

p

м

V

2

p

z

2

2

2

H

ст

атм

h

(****)

g

2g

g

2 3

Выражаем из уравнений (***) и (****) Pм/ρg и Pv/ρg:

p

V

2

v

z

1 1

h

g

1

2g

0 1

p

м

V

2

H

ст

z

2

h

2 2

g

2 3

2g

и подставим данные зависимости в уравнение (**):

H Hст h0 1 h2 3 Hст h0 3

Мощность насоса. Коэффициент полезного действия

Насос подает за 1 секунду из нижней емкости в верхнюю объем жидкости массой m. Совершаемая в данном случае полезная работа равна m∙g ∙H, [Дж]

Массу жидкости можно представить m = ρ∙Q, а полезная мощность будет равна:

Nп g Q H

[Вт]

Мощность на валу насоса

В насосе происходят потери энергии:

-гидравлические потери (трение жидкости о стенки, вихреобразование);

-механические потери (трение при вращение вала в подшипниках и сальниках, трение вращающихся частей о жидкость);

-объемные (перетекание жидкости через зазоры из области высокого давления в область низкого давления);

Потери энергии учитываются коэффициентом полезного действия η:

			Nп		Удельная	мощность	–	мощность,
			Nв
					затрачиваемая	насосным		агрегатом и
Nв		g Q H			электродвигателем на подъем 1000 т воды на
					1 метр
					Nуд. =2,724/ηнасос∙ηэлектродвигатель

Частота вращения рабочего колеса

Частота вращения n определяет подачу и напор насоса, [1/мин].

Вакуумметрическая допустимая высота всасывания

hдоп	- допустимый кавитационный запас, [м]

Данные параметры позволяют определить безкавитационную работу насосного агрегата.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ НАСОСА

1.Оптимальный режим работы – соответствует максимальному значению КПД.

2.Номинальный – режим работы, соответствующий заданным параметрам в рабочей зоне насоса.

3.Кавитационный режим – режим, соответствующий условиям кавитации, при которых происходит резкое падение значений напора и расхода, сопровождающееся шумом и гидравлическими ударами.

Высота всасывания насоса

Любой насос, перед запуском его в работу, должен быть обязательно залит водой или перекачиваемой жидкостью. В зависимости от взаимного расположения отметки оси насоса и уровня жидкости в резервуаре возможны следующие случаи:

1. Уровень воды находится ниже отметки оси насоса.

z0

1

P

V 2

P

V 2

атм

0 0

z

1

1 1

g

2g

1

g

2g

P

P

V 2

H

Г

атм

1

1

h

g

g

2g

0 1

V 2

P

P

Hвак

атм

1

1

g

2g

h0 1

HГ – геометрическая высота всасывания

HВАК – величина вакуума во входном сечении

		1	Const	HГ			HГ Hвак h0 1
							При данной схеме высота
0					Pатм 0 подъема определяется значением

Hвак, т.е. вакуумом создаваемым насосом при вращении рабочего колеса.

2. Уровень воды находится выше отметки оси насоса.

	Pатм	Const
0		0

1

HГ

1

z0

Pатм

0V02

z1

P1

1V12

h0 1

H Г

Pатм

P1

1V12

h0 1

2g

g

2g

g

g

2g

g

HГ h0 1 Hвак

Отрицательную геометрическую высоту всасывания обычно называют подпором. При достаточном подпоре давление на входе в насос может оставаться больше атмосферного на всех режимах его работы, что очевидно

затрудняет возникновение кавитации.

В формуле Нвак не должно превышать некоторое значение при котором в насосе может возникнуть кавитационный режим, т.е. давление P1/ρg должно быть выше некоторого критического давления, при котором процесс кавитации не возникает.

Величина геометрической высоты всасывания Нг в зависимости от конструкции насоса отсчитывается по-разному:

-горизонтальный насос – от оси насоса;

-вертикальный насос – от середины лопаток рабочего колеса;

-многоступенчатые насосы – от первого нижерасположенного колеса (в случае если насос установлен вертикально);

Кавитация в насосах

Условия возникновения кавитации:

-понижение уровня жидкости в приемном резервуаре в процессе эксплуатации;

-принят меньший диаметр трубопроводов при реконструкции;

-принята большая длина всасывающих водоводов;

-увеличивается температура перекачиваемой жидкости.

Кавитация – это процесс нарушения сплошности течения жидкости, который происходит в тех участках потока, где давление понижаясь, достигает некоторого критического значения.