Побудова характеристик Q-H, Q-N, Q- лопатевого насосу

«Насосні та повітродувні станції»

«Гідравлічні та аеродинамічні машини»


ЗМІСТ

Вступ

  1. Побудова характеристик Q-H, Q-N, Q- лопатевого насосу
  2. Вивчення явища кавітації лопатевого насоса
  3. Побудова сумісної (паралельної) роботи декількох насосів

Список літератури


ВСТУП

У системах водопостачання і каналізації для підйому й переміщення води й інших рідин найчастіше використаються відцентрові насоси, що відносяться до типу лопатевих гідравлічних машин.

Робота відцентрового насоса характеризується системою трьох функціональних рівнянь (робочих характеристик), що встановлюють зв'язок між напором Н, потужністю N, ККД і подачею (продуктивністю) Q. Для насоса даної марки такі характеристики виходять проведенням випробувань на установці. Результати випробування відцентрового насоса звичайно зображуються на поле одного графіка у вигляді трьох кривих: Н=f1(Q); N=f2(Q); = f3(Q).

Відцентрові насоси в установках і насосних станціях можуть групуватися й установлюватися паралельно або послідовно. Паралельна робота насосів застосовується для підвищення продуктивності насосних станцій, а послідовна - для збільшення напорів. Спільна робота насосів представляється сумарними головними характеристиками.


ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК Q-H, Q-N, Q- ЛОПАТЕВОГО НАСОСУ

Насосний агрегат (насос 2- двигун 3) і система трубопроводів (який всмоктує 4, напірний 7) з вимірювальними приладами (вакуумметр 6, манометр 9) змонтовані на стенді-резервуарі 1, заповненому водою до проектної відмітки.

9 10

3

2

6

13

11

7

8

Ратм

4

12 14

5 1

Мал.1 Схема установки: 1 - стенд-резервуар; 2 - відцентровий насос; 3 - електродвигун; 4 - усмоктувальний трубопровід; 5 - прийомний клапан; 6 - вакуумметр; 7 - напірний трубопровід; 8 - вентиль регулювальний; 9 - манометр; 10 - патрубок перекидний; 11 - мірний бак; 12 - зливальний патрубок; 13 - кран для заливання насосом перед пуском; 14 - кран для зливу води з мірного бака

Відцентровий насос 2, забираючи воду усмоктувальним трубопроводом 4 з резервуара 1, подає її по напірному трубопроводі 7 на висоту геометричного напору, а потім через мірний бак 11 вода скидається в той же резервуар 1. На усмоктувальному трубопроводі 4 установлений прийомний клапан 5, необхідний при заливанні насоса водою перед пуском, і вакуумметр 6. На напірному трубопроводі 7 установлений манометр 9 і регулювальний вентиль 8. Напір насоса визначається за показниками вакуумметра 6 і манометра 9. Подача насоса визначається за допомогою мірного бака 11, об'ємним способом.

Визначення основних параметра насоса

Визначення напору насоса. Напір насоса Н, м, по показанню приладів насосної установки визначаються по формулі

,

де V – показання вакуумметра, м;

– показання манометра, м;

z - різниця установки манометра й вакуумметра по вертикалі, м;

- різниця швидкісних напорів у входу й виходу в насос, м.

При d2 =d1 =0.

Таким чином, в установці 1 напір насоса Н, м, визначається по формулі

.

Визначення подачі насоса. Подача (продуктивність) насоса Q, л/с, визначається об'ємним способом:

,

W - обсяг мірного бака, л, W=46, 8 л;

Т - час наповнення об'єму (визначається секундоміром), с.

Визначення потужності насоса. Потужність насоса N, кВт, визначається по формулі

,

де – щільність рідини (=1000 кг/м3);

g – прискорення сили ваги (g=9,81 м/с2);

Q – подача насоса, м3/з;

Н - напір насоса, м.

Визначення ККД насоса. Коефіцієнт корисної дії насоса , %, визначається по формулі

,

де N – потужність насоса, кВт;

N0 – потужність двигуна насоса, кВт N0, споживана електродвигуном з мережі (замірюється ваттметром).

Результати досліджень заносяться в табл. 1.1 й обробляється.

Таблиця 1.1

Основні параметри відцентрового насоса

№ досліду

Визначення напору

Визначення подачі

Потужність

ККД

Показання

манометра

N1

Показання

вакуумметра

V

Напір

H

W

Т

Q

N

м вод.

ст.

мм рт.

ст.

м вод.

ст.

м

вод.

ст.

л

с

л/с

кВт

%

Побудова характеристик відцентрового насоса

За даними табл. 1.1 будуються характеристики відцентрового насоса (мал.1.2).


ВИВЧЕННЯ ЯВИЩА КАВІТАЦІЇ ЛОПАТЕВОГО НАСОСУ

Н, м

Q- Н

Нопт

Q-N

Nопт

Q- опт

Q, л/сек

Мал.1.2. Характеристики відцентрового насоса

Установка являє собою циркуляційну систему (мал.2.1).

9 10

3

2

6

16

17

18 11

7

Ратм 13 8

4 15

14 12 1

5

Мал. 2.1. Схема лабораторної установки 2: 1 - резервуар, 2 - відцентровий насос; 3 - електродвигун, 4 - усмоктувальний трубопровід, 5 - прийомний клапан, 6 - вакуумметр, 7 - напірний трубопровід, 8 - вентиль регулювальний, 9 - манометр, 10 - патрубок перекидний, 11- мірний бак, 12 - зливальний патрубок, 13 - кран для заливання насоса перед пуском, 14 - кран для зливу води з мірного бака, 15 - бачок, 16 - кран для випуску повітря в період заливання насоса й усмоктувального трубопроводу, 17 - термометр, 18 - вентиль.

Насосний агрегат (насос 2 - двигун 3) і система трубопроводів ( який всмоктує 4, напірний 7) з вимірювальними приладами (вакуумметр 6, манометр 9) змонтовані на стенді - резервуарі 1, заповненому водою до проектної оцінки.

На усмоктувальному трубопроводі 4 установлений бачок 15, у якому гасяться кавітаційні явища; віддаляється з води повітря, що виділилося в усмоктувальному трубопроводі 4 і вентилі 18; вирівнюється розподіл швидкостей у потоці.

Зняття кавітаційної характеристики виробляється при постійній подачі насоса. При випробуванні число обертів насоса й електродвигуна повинне бути постійним.

Передбачається проведення 6 - 7 дослідів, що розрізняються величиною вакууму в усмоктувальному трубопроводі (ступенем відкриття вентиля 18).

У кожному досліді знімаються показання приладів: манометра 9, вакуумметра 6, термометра 17, визначається час наповнення мірного бака 11.

За допомогою вентиля 8, установлюється подача Q, при якій знімається кавітаційна характеристика (час наповнення мірного бака 11).

У першому досліді вентиль 18 на усмоктувальному трубопроводі 4 відкритий повністю.

Новий вакуум у входу в насос установлюється прикриттям вентиля 18. У зв'язку з тим, що при цьому змінюється подача насоса, за допомогою вентиля 8 відновлюється колишня подача. Час наповнення мірного бака 11 залишається постійним.

Визначення основних параметрів

На підставі кавітаційних випробувань лопатевого насоса - визначаються наступні основні параметри: напір Н, подача Q, потужність N, температура t, кавітаційний запас у кожному з дослідів h.

Визначення напору насоса. Напір насоса Н, м, визначається по формулі

,

де М - показання манометра, м;

V - показання вакуумметра, м;

z1 – положення вакуумметра, м;

z2 – положення манометра, м.

Визначення подачі насоса. Подача (продуктивність) насоса Q, л/с, визначається об'ємним способом:

,

де W - об'єм мірного бака, л (W=46,8 л);

Т - час наповнення об'єму Т, с, (визначається секундоміром).

Визначення потужності насоса. Потужність на валу насоса N, кВт, визначається по формулі

,

де N0 – потужність, споживана електродвигуном з мережі (замірюється ваттметром);

дв – ККД електродвигуна (визначається по його характеристиці залежно від навантаження).

Визначення кавітаційного запасу. Кавітаційний запас h, м, визначається по формулі

- - - ,

де P6 – барометричний тиск, обумовлений по табл. 2.1, залежно від висоти установки насоса над рівнем моря, м;

V - показання вакуумметра, м;

- швидкісний напір в усмоктувальній трубі у входу в насос, м;

Pп – тиск насичених пар (пружність насиченої пари), визначається по табл. 2.2, залежно від температури.

Таблиця 2.1. - Барометричний тиск

Висота над рівнем моря, м

Атмосферний тиск, м

-600

11,3

0

10,3

100

10,2

200

10,1

300

10,0

400

9,8

500

9,7

600

9,6

700

9,5

800

9,4

900

9,3

1000

9,2

1500

8,6

2000

8,4

Таблиця 2.2 - Тиск насиченої пари залежно від температури

Температура t, 0С

Тиск насиченої пари, Pп, м

5

0,009

10

0,12

20

0,24

30

0,43

40

0,75

50

1,25

60

2,02

70

3,17

80

4,82

90

7,14

100

10,33


Побудова кавітаційної характеристики

У результаті обробки експериментального матеріалу кавітаційних випробувань для кожного режиму роботи насоса одержують кавітаційну характеристику, що являє собою залежність напору й потужності від кавітаційного запасу

і

при постійній частоті обертання робочого колеса n і подачі Q

/n=const, Q= const/

(див. мал.2.2).

Н, м

60 Н

50

40 hдоп

N, кВт30

20 20

15 10 N

10 0

Q, л/с

13 Q

10

7

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 h, м

Мал.2.2. Кавітаційна характеристика насоса

При більших кавітаційних запасах кавітаційні явища відсутні й величини напору Н, потужності N від кавітаційного запасу не залежать. На графіку Н - h, N - h лінії Н=f1 (h) і N=f2 (h), осереднюючи дослідні крапки, горизонтальні.

Виникнення кавітації приводить до зменшення напору Н і потужності N насоса: лінії Н=f1 (h) і N=f2 (h) викривляються. Режим, при якому починається спадання напору й потужності, що відбивається на графіку Н - h, N - h, називають кавітаційним запасом hкр.

Щоб насос не працював у режимі кавітації, призначають невелике перевищення припустимого кавітаційного запасу над критичним:

.

Припустима висота усмоктування

,

де Р1 – тиск в усмоктувальній трубі у входу в насос, м;

hw вс - втрати напору в усмоктувальній трубі, м.

Для контролю за кавітаційними умовами роботи насоса, за допомогою вакуумметра, визначають величину вакууму на вході в насос - вакуумметричну висоту усмоктування

.

Результати досліджень - кавітаційних випробувань лопатевого насоса заносяться в табл.2.3 й обробляються.

Таблиця 2.3

Основні параметри лопатевого насоса

№ досліду

Визначення напору

Потужність на валу насоса

Температура

Кавітаційний запас

Показання манометра

Показання вакуумметра

Напір Н

м вод. ст.

N0,

кВт

дв,

%

N,

кВт

t ,

С

h,

м

кг/см2

мм рт. ст.

мм рт. ст.


Побудова сумісної (паралельної) роботи декількох насосів

Установка являє собою циркуляційну систему (мал.3.1). Відцентрові насоси 2 однієї марки забирають воду усмоктувальними трубопроводами 4 з резервуара 1 і подають її на висоту геометричного напору, а потім через мірний бак 4 вода скидається в той же резервуар 1. На усмоктувальних трубопроводах 4 установлені п'ятові клапани 5 і вакуумметри 6. На напірному трубопроводі 7 установлені манометри 9 й пускові 15 і регулювальний 8 вентилі. За показниками вакуумметрів 6 і манометрів 9 визначається напір насосів. Подача насосів 2 визначається об'ємним способом, за допомогою мірного бака 11.

7 8 10

3 9 3 6

9

6 15

11

2 2 14

4

4

5 5 1

Мал. 3.1 Схема лабораторної установки 3:1 - стенд - резервуар; 2 - відцентровий насос; 3 - електродвигун; 4 - усмоктувальний трубопровід; 5 - прийомний клапан; 6 - вакуумметр; 7 - напірний трубопровід; 8 - вентиль регулювальний; 9 - манометр; 10 - патрубок перекидний; 11 - мірний бак; 12 - зливальний патрубок; 13 - кран для заливання насосів перед пуском; 14 - кран для зливу води з мірного бака (після визначення витрати води); 15 - пусковий вентиль.

Визначення основних параметрів.

Визначення основних параметрів ( напору Н, подачі Q,, потужності N, ККД ) виробляється за методикою, викладеної в лабораторній роботі 1.

Результати досліджень обробляються за допомогою табл. 1.1.

Побудова характеристик відцентрових насосів

На підставі експериментальних досліджень відцентрових насосів необхідно:

побудувати характеристики спільної роботи двох насосів при паралельній роботі (за результатами першого циклу дослідів);

побудувати характеристики одного з насосів (за результатами другого циклу дослідів);

використовуючи характеристики одного насоса, побудувати сумарні характеристики двох паралельно працюючих насосів графічно й зіставити їх з характеристиками, отриманими експериментально.

У першому циклі дослідів, за даними табл. 1.1, будуються характеристики двох паралельно працюючих насосів.

У другому циклі дослідів, за даними табл. 1.1, будуються характеристики одного відцентрового насоса, а потім виробляється їхнє графічне підсумовування (мал. 3.2).

Мал.3.2. Характеристики паралельної роботи двох однакових насосів

Так, для одержання головної сумарної характеристики двох насосів однієї марки варто скласти абсциси крапок кривій Н=f(Q) обох насосів, узятих при одній і тій же ординаті, тобто варто скласти криві напорів Q-HI,II обох насосів по горизонталі.

Шляхом побудови рівняються характеристики спільної роботи двох насосів, що працюють паралельно, отримані експериментально й графічно.


Список літератури

  1. Карелін В.Я., Мінаєв А.В. Насоси й насосні станції. - М, : Стройіздат, 1986.
  2. Каталог современного насосного оборудования. Редакция 2005 года, выпуск 2, ТМ «ТЕХНОМАШ»
  3. СНіП 2.04.02 - 84. Водопостачання. Зовнішні мережі й спорудження. - М.: Стройіздат. 1989.
  4. Шевелев Ф.А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб. – М.: Стройиздат, 1973.

Побудова характеристик Q-H, Q-N, Q- лопатевого насосу