Лабораторная работа №1. Определение условий всасывания центробежным насосом

Цель работы:

- исследовать всасывающую линию насосной установки: определить геометрическую высоту всасывания Н_гв, вакуумметрическую высоту всасывания Н_вак, гидравлические сопротивления во всасывающей линии и допустимую геометрическую высоту всасывания ;

- уяснить физический смысл геометрической высоты всасывания Н_гв, вакуумметрической высоты всасывания Н_вак, допустимой геометрической высоты всасывания насоса, а также установить связь между этими величинами для дальнейшего их использования в учебном процессе, во время проектирования насосных станций и их эксплуатации.

Теоретический материал к лабораторной работе изложен в литературе (4, с. 338-341; 1; 2).

Для проверки своей готовности к выполнению лабораторной работы необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Каков принцип действия центробежного насоса?

2. Что такое геометрическая и вакуумметрическая высоты всасывания насоса?

3. Для чего необходимо знать геометрическую высоту всасывания насоса?

4. Что Вы понимаете под кавитацией насоса и каковы причины ее возникновения?

5. Что такое допустимая геометрическая высота всасывания?

6. Чем обусловлены путевые и местные сопротивления в трубопроводе и как они определяются?

Содержание работы:

1. Изучение теоретического материала.

2. Выполнение экспериментальной части.

3. Оформление отчета по лабораторной работе.

Общие сведения

Геометрической высотой всасывания центробежного насоса с горизонтальным валом называется расстояние по вертикали между уровнем воды в водоисточнике и осью насоса (рис. 2) Для центробежного насоса с вертикальным валом – расстояние по вертикали между уровнем воды в водоисточнике до середины входной кромки лопаток рабочего колеса.

Рис. 2. Схема насосной установки:

1 – насос; 2 – задвижка; 3 – вакуумметр; 4 – манометр; 5 – кран для продувки подводящей трубки; 6 – обратный клапан; 7 – всасывающая труба

Движение жидкости по всасывающему трубопроводу и подвод ее к рабочему колесу осуществляется за счет разности давления над свободной поверхностью жидкости в водоисточнике и абсолютного давления в потоке у входа на рабочее колесо. Давление в потоке жидкости на входе рабочего колеса не является постоянным, оно определяется расположением насоса по отношению к уровню воды в водоисточнике, потерям напора во всасывающем трубопроводе и величины скоростного напора. Разница между атмосферным давлением и давлением у входа на рабочее колесо равна величине вакуума, которая измеряется вакуумметром. Эта величина носит название вакуумметрической высоты всасывания Н_вак, которая определяется по формуле:

+ , (1)

где - геометрическая высота всасывания, м;

- гидравлические потери напора во всасывающем трубопроводе, м;

- скорость движения жидкости во всасывающем трубопроводе, м/с;

- ускорение свободного падения, 9,81 м/с².

Таким образом, при работающем насосе вакуумметрическая высота всасывания складывается из геометрической высоты всасывания Н_гв потерь напора во всасывающем трубопроводе и скоростного напора . С увеличением подачи насоса увеличиваются гидравлические потери напора и возрастает скоростной напор, поэтому показания на вакуумметре будет расти. Для нормальной работы насоса необходимо, чтобы абсолютное давление на входе в рабочее колесо было выше упругости насыщенных паров жидкости при данной температуре. В противном случае насос будет подвержен кавитации. Для предупреждения кавитации насос не следует располагать слишком высоко относительно минимального уровня в водоисточнике.

Высота допустимой геометрической высоты всасывания, по условиям кавитации, может быть определена по формуле:

, (2)

где - атмосферное давление, м;

H_ТВ- сумма путевых и местных сопротивлений во всасывающем трубопроводе, м;

- давление насыщенных водяных паров, принимается в зависимости от температуры воды, м;

- допустимый кавитационный запас, м.

Давление насыщенных водяных паров зависит от температуры перекачиваемой жидкости:

	0,6	0,12	0,24	0,43	0,75	1,26	2,03	3,18	4,82

Допустимый кавитационный запас можно определить теоретически по формуле:

, (3)

где - коэффициент запаса;

- критический кавитационный запас, при котором начинается кавитация.

Критический кавитационный запас определяется по формуле С.С.Руднева:

, (4)

где - число оборотов рабочего колеса в минуту, об/мин;

- подача насоса, м³/с;

- критический кавитационный коэффициент, принимается в зависимости от быстроходности насоса:

, об/мин	50…70	70…80	80…150	150…250
Скр	600…750		800…1000	1000…1200

Коэффициент запаса определяется по зависимости:

, (5)

где - коэффициент, зависящий от критического кавитационного запаса :

	1,6	1,37	1,2	1,13	1,1	1,09	1,08	1,07	1,06	1,06

- коэффициент, зависящий от рода перекачиваемой жидкости, для воды ;

- коэффициент, зависящий от соотношений диаметров выхода и входа :

	1,0	1,25	1,5	2,0	2,5	3,0
	1,1	1,1	1,094	1,052	1,014	1,0

Значение допускаемого кавитационного запаса для насосов приводится в каталогах, на основании производственных испытаний. В связи с тем, что для насосов с малой подачей трудно установить границы падений напора, расхода и мощности на 2% кавитационные испытания в лаборатории проводиться не будут.

Порядок проведения лабораторной работы:

1. Прочитать общие указания к выполнению лабораторных работ (стр. 4-9).

2. Ознакомится с насосной установкой, и изучить теорию (стр. 10-14).

3. Подготовить насос №2 к пуску (стр. 7).

4. Пуск насоса и измерения:

Испытание насоса в этой лабораторной работе проводятся на насосной установке №2.

Перед началом выполнения лабораторной работы необходимо проверить наличие всех приборов и их исправность. С помощью мерной рейки определить геометрическую высоту всасывания, при этом измерить по вертикали расстояние от оси насоса до пола и от пола до уровня воды в подземном резервуаре. Полученные данные сложить.

Залить насос и всасывающий трубопровод водой, закрыть задвижку на напорном трубопроводе и нажать кнопку «Пуск» магнитного пускателя (так же №2). После запуска насоса следует убедиться в нормальной его работе по давлению на манометре, которое должно быть 3,5 кгс/см². При закрытой задвижке на напорном трубопроводе записывают показания манометра и вакуумметра (табл. 1).

Затем с помощью задвижки на напорном трубопроводе устанавливают различные режимы, уменьшая давление на манометре ступенями через 0,25 или 0,3 кгс/см². В каждом опыте, надо выдержать 10-15 сек., чтобы вода дошла до напорного бака, дать отмашку студенту, включающему секундомер, остальные члены бригады при этом снимают показания приборов: манометра и вакуумметра. Для этого берется наполнение напорного бака по 10 или 20 см и записывается время наполнения.

Результаты опытов записывают в таблицу измерений (табл.1)

Таблица 1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: