Лабораторная работа 15. Энергетические испытания шестеренного насоса

15.1 Цель работы

Ознакомиться с установкой насоса, измерительной аппаратурой, методикой проведения испытаний и обработкой опытных данных.

15.2 Задачи работы

• провести энергетические испытания шестеренного насоса и построить рабочую характеристику при постоянном числе оборотов и постоянной вязкости перекачиваемой жидкости.

15.3 Краткие теоретические сведения

Энергетические испытания проводят с целью получения рабочих характеристик насоса. Рабочие характеристики шестеренного насоса представляют собой кривые зависимости подачи, потребляемой мощности, к. п. д. от полного давления нагнетания, развиваемого насосом при постоянном числе оборотов и постоянной вязкости перекачиваемой жидкости. Вязкость влияет на величину утечек через малые зазоры между подвижными элементами машины, на мощность трения между ними, а, следовательно, и на характеристику машины. Если характеристики снимают на рабочей жидкости, вязкость которой существенно изменяется с температурой (минеральные масла, синтетические теплостойкие жидкости), в опытной установке необходимо поддерживать условия .

При испытаниях в рабочей жидкости не должно быть пузырьков нерастворенного газа. Эмульсирование ведет к большим ошибкам при измерении расхода, к резкому возрастанию сжимаемости жидкости. Полученные в таких условиях характеристики недостоверны. Одним из условий уменьшения количества нерастворенного газа является соблюдение режима .

При энергетических испытаниях насосов задвижку на всасывающем трубопроводе полностью открывают и положение ее не меняют в течение всего эксперимента, а задвижкой на напорном трубопроводе меняют величину сопротивления внешней сети. Основным условием работы насоса в сети является соответствие давления, развиваемого насосом, сопротивлению сети. Поэтому изменения сопротивления сети неизбежно приводит к изменению давления насоса. В связи с этим изменяются и прочие параметры насоса: подача , мощность и КПД .

Задавая 8–10 положений задвижке на напорном трубопроводе с равными интервалами изменения давлений, получают 8–10 режимов, т. е. 8–10 точек для каждой кривой.

На рис. 15.1 в качестве примера приведена рабочая характеристика насоса типа РЗ-7,5 (горизонтальный, предназначен для перекачки масел, нефти и мазута).

Рисунок 15.1 – Рабочая характеристика шестеренного насоса

Буквы и цифры, составляющие марку насоса, означают: Р – роторный, 3 — зубчатый, 7,5 — подача насоса в литрах за 100 оборотов вала. Нормальное число оборотов 1450 об/мин. Давление нагнетания 3,3 кГ/см² при подаче 44 л/сек.

Анализируя характер изменения подачи, мощности и к.п.д. шестеренного насоса в зависимости от давления нагнетания, можно сделать следующие выводы. Характер зависимости определяется в основном нарастанием утечек с увеличением давления . При больших значениях сказывается также и уменьшение подаваемого объема вследствие сжимаемости жидкости.

Нарастание утечек носит характер, близкий к линейному до определенной величины давления. Это объясняется тем, что большинство уплотнений объемных машин имеет вид узких протяженных зазоров, где режим течения близок к ламинарному, при котором зависимость расхода от перепада давлений линейная.

Вид зависимости определяется структурой баланса энергии насоса. При малых значениях величина мала и соизмерима с мощностью механических потерь. Поэтому при кпд быстро уменьшается. В некоторой зоне изменения давления нарастание утечек и механических потерь приблизительно пропорционально нарастанию мощности. При этом кпд высок и стабилен. Дальнейшее увеличение давления ведет к ускорению возрастания утечек и особенно механических потерь. Последнее вызвано ухудшением режима трения в подвижных соединениях из-за перегрузки, что снижает кпд. При некотором в подвижных соединениях нарушается режим жидкостного и совершается переход к граничному трению. Это вызывает резкое увеличение мощности механических потерь и быстрое снижение к. п. д. Давление является пределом работоспособности, машины.