Материал: 2471

значено через Ро и Рн. Расстояние между вакуумметром и манометром определяется величиной Zо.

Перед началом работы установки всасывающая труба и насос заполняются жидкостью. Во избежание большого пускового момента на валу двигателя включают насос при закрытом дросселе 8.

Напор, развиваемый насосом, – разность удельных энергий при выходе из насоса и входе в него. Если всасывающий и напорный трубопроводы имеют одинаковые диаметры, то скорости движения жидкости в них будут равны. Тогда напор, развиваемый насосом, определится выражением

метрах столба перекачиваемой жидкости.

Если установка перекачивает воду и манометр при 20 0С показывает избыточное давление 0,2 МПа (2 атм), то это примерно соответствует напору в 20 м вод. столба.

Подача насоса (расход) регулируется дросселем 8, определяется по показанию счетчика или по тарировочной диаграмме мерной шайбы (зависимость расхода от перепада давления на шайбе).

Объемную подачу насоса, м3/с, можно найти расчетным путем по формуле

щадь проходного сечения мерной шайбы, м2; Р – перепад давления на мерной шайбе, Н/м2; – плотность жидкости (для нефтепродук-

тов 700 − 950 кг/м3, воды − 1000 кг/м3).

Потребный напор – это энергия, которую необходимо сообщить единице веса жидкости для перемещения ее из приемного (всасывающего) резервуара в напорный. Если Ро и Рн равны Ратм , то потреб-

где ∑hп – сумма потерь во всасывающей и напорной магистралях.

Потребный напор насоса определяют по результатам гидравлического расчета (определение потерь) трубопровода (сети), в которую нагнетается жидкость.

Характеристика сети представляет собой графическую зависимость между подачей насоса и сопротивлением трубопровода.

Суммарные потери напора во всасывающей и нагнетательной магистралях находят по формуле

где к – постоянный коэффициент, зависящий от значений коэффициента гидравлического сопротивления , длины трубы, ее диаметра, количества и значений местных сопротивлений .

Уравнение (14.16) представляет собой характеристику трубопровода (сети). Суммарные потери сети пропорциональны объемному расходу в квадрате.

14.3. Совмещенная характеристика насоса и трубопровода

Если на график Н – Q нанести (рис. 14.3) характеристику насоса и трубопровода, то совместный график называется совмещенной характеристикой.

Точка пересечения характеристик насоса 1 и трубопровода 2 является рабочей точкой насоса 3, которая соответствует потребной подаче Qп и потребному напору Нп. Рабочая точка определяет максимально возможный расход и напор при работе насоса на данную сеть. При проектировании трубопроводов и подборе насосов необходимо стремиться к тому, чтобы рабочая точка насоса находилась в зоне максимального КПД.

На рис.14.3 представлены совмещенные рабочие характеристики насоса и трубопровода. Рабочая характеристика трубопровода (сети) приведена при геометрическом напоре, равном высоте подъема жидкости НГ . По величине потребных (требуемых) значений Qп и Нп определяют мощность на валу насоса по формуле

Рис. 14.3. Определение рабочей точки насоса:

1 – характеристика центробежного насоса; 2 – характеристика сети

Мощность двигателя, приводящего в движение насос, равна

14.4. Регулирование режимов работы насоса

Характеристике насоса и сети (см. рис. 14.3) соответствует только одна рабочая точка. Между тем требуемая подача может изменяться. Для изменения режима насоса центробежного типа изменяют либо характеристику насоса, либо сети.

Регулирование сети может осуществляться при помощи задвижки (дросселированием). На рис. 14.4 путем изменения проходного сечения задвижки характеристика сети изменяется. Рабочим точкам 1, 2, 3 будет соответствовать измененный расход Q1, Q2, Q3.

Рис. 14.4. Регулирование насосной установки путем изменения характеристики сети

На рис. 14.5 показано регулирование насосной установки путем изменения частоты вращения насоса. При частотах вращения вала насоса n1, n2, n3 происходит изменение расхода жидкости. Для этой цели необходим двигатель с переменной частотой вращения. Данный способ регулирования сложный, но экономичный.

Рис. 14.5. Регулирование насосной установки путем изменения характеристики насоса

При изменении частоты вращения вала насоса с n1 до n2 изменяются его главные показатели – расход Q, напор H и мощность N.

Примерные соотношения частот вращения и соотношения расходов, напора и мощности следующие [22]:

При расчете и выборе центробежных насосов вначале определяют степень быстроходности, затем размеры колеса, форму и число лопаток, строят планы скоростей, определяют КПД, расход, напор и мощность.

14.5. Выбор основных параметров центробежного насоса

Центробежные насосы различают:

1)по числу рабочих колес – с одним колесом и многоколесные;

2)типу лопастного колеса – с открытыми, полузакрытыми и закрытыми колесами;

3)числу входа жидкой среды в колесо насоса – с односторонним

идвухсторонним входом;

4)форме лопаток – радиальные (с выходом по радиусу), загнутые назад и загнутые вперед (по направлению вращения);

5)способу отвода жидкости – спиральные насосы и турбинные, в которых жидкость из колеса поступает в спиральную камеру через направляющий аппарат, представляющий собой неподвижное колесо с лопатками;

6)развиваемому напору – с малым напором (до 20 м), средненапорные (20 − 60 м) и высоконапорные (более 60 м);

7)степени быстроходности – тихоходные (40 − 60 мин-1), нормальные (80 − 150 мин-1), быстроходные (150 − 300 мин -1).

Степень быстроходности nS представляет собой число оборотов в минуту эталонного насосного колеса, перекачивающего воду, которое при затрате мощности 0,736 кВт (1 л. с.) развивает напор 1 м.

Степень быстроходности насоса определяют из выражения

Из анализа формулы (14.20) следует, что при данном числе оборотов (частоте) n (мин-1), увеличении подачи Q (м3/с) и уменьшении напора Н (м) величина быстроходности nS увеличивается и наоборот. По этой причине типы колес малой быстроходности приспособлены для создания больших напоров при малой подаче, а колеса большой