Вопрос 2.4. Подача центробежного насоса

Основой для подачи центробежного насоса, т.е. количества жид­кости, протекающего через рабочее колесо в секунду, может служить известное уравнение расхода жидкости:

Q=F·υ

Для рассматриваемого случая (рис. 2.5.):

Q_т=(π·D² - z·δ₂)·b₂· (2.11)

где D₂ - наружный диаметр колеса; z - количество лопаток;

₂ - толщина лопатки по окружности диаметром D₂;

₂ - ширина колеса на внешнем диаметре;

-47-

Рис. 2.5. Живое сечение на выходе жидкости из рабочего колеса

^Ст₂ - скорость выхода жидкости из колеса в меридиональном на­правлении.

В уравнении (2.11) площадь живого сечения колеса на внешней окружности можно выразить:

F=λ·π·D₂·b₂

где λ - коэффициент стеснения потока жидкости, учитывающий площади, занимаемые концами лопаток.

Этот коэффициент в зависимости от числа и толщины лопаток находится в пределах 0,92. ..0,95.

С учетом того, что

и

u₂= ,

после преобразований получим:

Q_т=

Следовательно, теоретическую подачу центробежного насоса мож­но представить формулой:

Q_т=

Отсюда видно, что подача центробежного насоса пропорциональ­на квадрату внешнего диаметра колеса, ширине его, числу оборотов и коэффициенту ψ зависящему от изменения углов α₂ и β₂. Пределы из­менения ψ= 0,09...0,13. Действительная подача Q несколько меньше Q_т:

-48-

Q= η₀·Q_Т

где η₀ - коэффициент утечки или объемный КПД, учитывающий щелевые потери жидкости через зазор между колесом и корпусом. Эти утечки жидкости обусловлены разностью давлений на выкиде и приеме колеса.

Следовательно, количество жидкости, протекающей через коле­со, больше действительной подачи насоса в напорную линию. Для уменьшения утечек указанный зазор делают небольшим - примерно 0,3...0,6лш. Величина η₀ в зависимости от конструкции и размеров насоса изменяется в пределах 0,92. ..0,98. Таким образом, подачу на­соса можно определить из выражения:

Q= (2.12)

Найденная величина подачи (2 будет примерно соответствовать нормальной подаче насоса при данном напоре Н, определяемом по формуле (2.10).

При других режимах работы насоса подача будет изменяться в зависимости от изменений напора согласно характеристике насоса.

Вопрос 2.5. Мощность и коэффициент полезного действия центробежного насоса

Полезная мощность лопастного насоса равна

N_n=H·g· Q (2.13)

где Н - действительный напор;

Q- действительная подача лопастного насоса ( формулы 2.10 и 2. 12).

Мощность, потребляемая лопастным насосом, включает потери мощности в насосе и зависит, в частности от КПД насоса η:

N= (2.14)

Потери мощности в лопастном насосе слагаются из механических потерь, потерь на дисковое трение, объемных и гидравлических потерь.

Таким образом, КПД лопастного насоса равен произведению че­тырех КПД, соответствующих указанным потерям:

(2.15)

Механические потери мощности происходят в местах трения - в опорах (радиальных и осевых), у ступиц рабочих колес, в уплотне­ниях насоса и зависят от конкретной конструкции, типоразмера и качества изготовления узла в котором происходит трение. Механи­ческий КПД лопастных насосов изменяется в пределах = 0,9. ..0,98

- 49 -

Потери мощности на дисковое трение происходят в результате взаимодействия потока жидкости с внешними поверхностями дис­ков рабочих колес, а также разгрузочной пяты. Дисковый КПД лопа­стных насосов изменяется в пределах = 0,85...0,95.

Объемные потери мощности обусловлены утечками через уплот­нения рабочего колеса в уплотнениях вала насоса, в разгрузочной пяте и т.д. О величине объемного КПД было сказано выше.

Гидравлические потери мощности происходят в результате пре­одоления сопротивлений в подводе, рабочем колесе и отводе при дви­жении жидкости через насос. Гидравлический КПД лопастных насо­сов изменяется в пределах = 0,7...0,95.

КПД лопастных насосов, с учетом рассмотренных выше механи­ческого, дискового, объемного и гидравлического КПД изменяется в пределах = 0,45...0,86. Максимальное значение КПД достигает 0,89 у наиболее мощных нефтяных центробежных магистральных насосов.

В зависимости от изменения величин множителей изменяется и величина общего КПД насоса. Обычно изменение общего КПД изоб­ражают кривой = f/(Q) в характеристике центробежного насоса.