1.3.4. Определение рабочих параметров центробежного насоса, работающего в составе системы

После построения суммарной напорно-расходной характеристики системы - Н_сист, рис. 1.3, на оси абцисс откладывается заданное значение подачи - Q_зад. Точка А на графике напорно-расходной характеристики системы - Н_сист (рис. 1.3) соответствует оптимальному напору насоса для данной системы при заданной подаче - Q_зад.

На оси ординат снимается значение напора, соответствующее точке А на графике напорно-расходной характеристики системы.

Рис. 1.3. Определение параметров насоса

Построение напорно-расходной характеристики системы

Для построения характеристики необходимо:

1. Произвести расчет статической составляющей напора Н_ст в соответствии с уравнением 1.6 и данными из условия задания; полученное значение отметить на ординате - Н. Данная точка является исходной для построения динамической составляющей напора.

2. Для построения динамической составляющей необходимо значение подачи разбить на пять-шесть частей (0,25; 0,5; 0,75; 1,0; 1,25) и подставить в уравнение (1.7); для удобства построения графика значения свести в табл. 1.

Т а б л и ц а 1

Qзад	%	25	50	75	100	125
Qзад	м3/c
Hдин	м. ст.перек. жид.

3. Для сложного трубопровода динамическая составляющая рассчитывается отдельно для каждого из последовательных и параллельных участков (l₂, l₃ и l₄, l_i, рис. 1.1) по уравнению: Н_дин = k_iQ_i (в целом динамическая составляющая может быть рассчитана по уравнению: Н_дин = k₂Q_зад + (k₃Q₃+ + k₄Q₄), где Q₃ и Q₄ для параллельных участков рассчитывается от заданного или рассчитанного значения диаметра трубопровода (d₃ и d₄)).

Построение графиков производится в соответствии с п. 2 для каждого участка, графически суммируются и строится общая характеристика (см. рис. 1.2).

Часть 2. Гидравлический расчет рабочего колеса центробежного насоса

Исходные данные:

Назначение, тип насоса: по прототипу, в соответствии со схемой задания.

Подача насоса: [м³ /ч], по заданию.

Напор насоса: Н [м], определяется в первой части РГР.

Давление во всасывающем патрубке: р_вс [кПа], по заданию.

Температура воды: t (°C), по заданию.

Значения данных приведены в [23, c. 12].

2.1. Выбор принципиальной схемы насоса

Выбор принципиальной схемы насоса производится по его коэффициенту быстроходности n_s с учетом назначения насоса:

n_s = (2.1)

где Q - задается по условию задания, м³/с;

Н - определяются в первой части расчета, м вод. ст.;

n - принимается по прототипному насосу или задается по условию, об/мин.

Центробежные насосы существуют при n_s = 40...350, однако приближаться к крайним значениям не рекомендуется.

При n_s < 50 следует разрабатывать схему многоступенчатого насоса. Форму каждого колеса будет определять его коэффициент быстроходности.

Коэффициент быстроходности рабочего колеса

n_sк = (2.2)

где H_i = H/i - напор, создаваемый одним рабочим колесом (i - количество рабочих колес).

Высоконапорные центробежные насосы, как правило, имеют два и более последовательно работающих колеса (насосы типа ПТА 3750 - 75, ПЭА 150 - 85, КсВА 1000 - 190, ЦН 60 - 180 и др.). В этом случае напор ступени определяется из выражения Н_i = Н/2, где i - количество ступеней. Многоступенчатые насосы АЭС имеют равномерное распределение напора по ступеням, т.е. H_і = H/i .

В случае n_s > 300 может быть разработан двухпоточный насос по схеме работы насоса ПТА 3800 - 20 и ему подобных. Коэффициент быстроходности рабочего колеса в этом случае

n_sк = (2.3)

где Q_i - подача одного колеса, Q_i = Q/2 .

Вместе с тем, в расчете при выборе конструктивной схемы рассчитываемого насоса, количества ступеней и их компоновки (последовательная или параллельная сборка), следует ориентироваться на предложенный прототипный насос энергетической установки АЭС.

Во всех случаях дальнейшему учебному расчету подвергается только одно напорное колесо, форма которого определяется найденным значением n_sк, поэтому во всех расчетах, кроме определения мощности насоса, следует брать подачу и напор только рассчитываемого колеса (Q и Н_i или Q_i и Н).

Выбор значения n (об/мин) производится в основном по прототипным данным насосов аналогичного назначения с проверкой на отсутствие кавитации.

Значения частоты вращения (n) насосов АЭС указаны в табл. I.

Проверка на кавитацию производится расчетом предельного значения частоты вращения n_кав, при достижении которого возможно возникновение кавитации в насосе. Расчет ведется по формуле профессора С.С. Руднева:

n_кав ≥ об/мин, (2.4)

где С - кавитационный коэффициент быстроходности, выбор которого определяется и обосновывается конструктивными элементами рабочего колеса первой ступени и подвода жидкости (см. табл. I);

Р_нп - давление насыщенного пара перекачиваемой жидкости, кПа (табл. 3 и 4);

γ - удельный вес перекачиваемой жидкости, кН/м³ (см. табл. 3 и 4);

с_вс - скорость жидкости во всасывающем патрубке, м/c (см. табл. 1);

Q - подача рабочего колеса, м³/c.

В наиболее тяжелых условиях работают конденсатные насосы, для обеспечения их бескавитационной работы дав­ление во всасывающем патрубке увеличивают до Рза счет создания подпора, для чего насос опускают на h [м] ниже конденсатора:

= P_вс + ρgh, (2.5)

Если в расчете получено n_кав < n, то величину подпора определяют из следующего выражения, задавшись n_кав = 1,1n, решив его относительно нового значения

h_кав = . (2.6)

В зависимости от выбранной принципиальной схемы и с учетом выбранной позже схемы разгрузки от осевых сил разрабатывается и вычерчивается эскиз ротора насоса.