Определение рабочей характеристики центробежного насоса

Задание: 1. Изменяя подачу центробежного насоса определить его подачу, напор, полезную мощность и КПД.

2. Построить графические зависимости изменения напора, полезной мощности и КПД в зависимости от подачи.

Общие сведения

Рассмотрим наиболее простой по конструкции одноколёсный центробежный насос с односторонним входом (рис. 8.1).

В корпусе 1 в виде улитки, внутренняя поверхность которого описывается спиралью Архимеда, на валу 3 вращается рабочее колесо 4 с криволинейными лопатками. Вал с колесом приводится во вращение электродвигателем. Корпус насоса состоит из рабочей камеры и двух патрубков: всасывающего 5 и нагнетательного 2.

Всасывающий патрубок находится в центре насоса, а нагнетательный – на периферии и является продолжением улитки.

Всасывающий патрубок насоса соединён с подводящим трубопроводом, на конце которого обычно устанавливается фильтр, предохраняющий насос от попадания посторонних предметов и загрязнения, а также обратный клапан, предупреждающий обратное движение жидкости. Нагнетательный патрубок присоединён к напорному трубопроводу, отводящему жидкость от насоса к месту подачи, например к резервуару.

Рабочее колесо передаёт механическую энергию от двигателя потоку жидкости, протекающему через каналы рабочего колеса, которое увеличивает энергию потока.

Полезная мощность насоса определяется по формуле:

N , кВт (8.1)

где Q – подача насоса, ;

Н – полный напор, м.в.ст.;

– объёмный вес перекачиваемой жидкости, кГ/м³.

Эффективную мощность или мощность на валу насоса находят при помощи моторвесов или по показаниям электрических приборов. В этом случае измеряется мощность электрического тока, питающего электродвигатель.

По показаниям вольтметра и амперметра мощность на валу насоса может быть определена по формуле:

= , кВт (8.2)

где J_a – линейная сила тока в амперах, а;

U_B – линейное напряжение в вольтах (обычно величина постоянная 380 В)

cosj – коэффициент мощности рекомендуется принять 0,8;

– КПД электродвигателя (можно принять равным 0,85).

Тогда мощность на валу можно определить по формуле:

= 0,0012×Ja×Uв, (8.3)

В том случае, если электродвигатель однофазный, мощность на валу можно определить по формуле:

N , кВт (8.4)

Полный КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности на валу насоса, т. е.:

Характеристика насоса – это графическое изображение зависимостей основных технических показателей, его напора Н (или давления Р), полезной мощности насоса N_п, КПД- от подачи (производительности) Q, построенные при постоянной частоте вращения вала рабочего колеса. Таким образом, это будут зависимости H=f (Q); N_п.=f (Q); , по-строенные по данным эксперимента при n = const.

Зависимость напора от подачи H=f (Q) при n=const, характеризую-щая работу насоса называется напорной или главной характеристикой центробежного насоса.

Рабочая характеристика даёт возможность судить об изменении режима работы, т.е. изменении напора, мощности и КПД при изменении подачи. Рабочая характеристика позволяет определить оптимальный режим работы насоса, т. е. такой режим, когда КПД насоса имеет максимальное значение.

Лабораторная установка

Схема лабораторной установки представлена на рис.8.2. Из бака 1 вода насосом 2 подаётся в напорный трубопровод 3, по которому поступает в промежуточный бак 5.

Из промежуточного бака вода самотёком возвращается по трубопроводу 4 в бак 1.

Манометрическое давление в напорном трубопроводе измеряется манометром 8 (1 кгс/см² =10 м. вод. ст.), а подача насоса с помощью расходомера 7. Линейное напряжение и сила тока измеряются вольтметром 9 и амперметром 10 соответственно. Изменение подачи насоса регулируется краном 6.

Порядок проведения работы

Проверяется наличие воды в баке 1. При наличии воды не менее 3/4 бака начинать работу. Запуск насоса необходимо производить при режиме работы, соответствующем наименьшей потребляемой мощности, т.е. при закрытом кране 6. на нагнетательном трубопроводе.

Включить насос, измерить силу тока при холостом ходе по амперметру 9. Постепенно открывая кран 6 установить его крайнее положение (полностью открыт). После 2-3 минут работы (для удаления воздуха) приступают к проведению замеров по приборам.

Устанавливая краном 6 различные режимы работы насоса, по показаниям амперметра 9 фиксируют силу тока J, по показаниям манометра 8 напор, создаваемый в трубопроводе – Нман., по показаниям расходомера 7 измеряют объём перекачиваемой жидкости, а по секундомеру время прохождения данного объема через трубопровод. Для построения рабочей характеристики насоса, последовательным закрытием крана 6 на напорном трубопроводе, установить 5–6 режимов работы насоса.

Обработка опытных данных

Записать исходные данные:

– диаметр всасывающего патрубка насоса d_B = 60мм;

– диаметр напорного патрубка насоса d_n = 30 мм;

– геодезическая высота подъёма жидкости Н_г= 1,54м.

Н – полный напор определяется суммой:

H=H_Г , м. вод. ст., (8.6)

где υ_H – скорость в нагнетательном патрубке, м/сек;

υ_B – скорость во всасывающем патрубке, м/сек.

Полезная мощность насоса определяется по формуле (8.1). Затраченная мощность, т.е. мощность на валу электродвигателя определяется по формуле (8.4) или (8.2).

Полный КПД насоса определяется по формуле (8.5).

Результаты измерений и расчетные данные записываются в табл.8.1.

По полученным данным значениями Q, H, N_п, построить рабочую характеристику насоса (см. рис. 8.3).

Таблица 8.1.

Контрольные вопросы

1. Объяснить принцип действия и устройство центробежного насоса?

2. Что называется напором насоса и как его определить?

3. Полезная мощность насоса, как её определить?

4. Что называется общим КПД насоса, какие потери он учитывает?

5. Что такое рабочая характеристика насоса? Как она строится?

6. Какой режим работы насоса является оптимальным?

7. Как изменяется рабочая характеристика насоса при изменении частоты вращения?

8. Порядок запуска и остановки центробежного насоса.

Лабораторная работа №9

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: