10. Критерии подобия.

Теор-ие и эксперем-ые исследов-ия работы насоса показали, что основные показатели насоса одного и того же типа связаны м/у собой опред-ми зависимостями.

Насос применяемый за исходный называется моделью. А зависимость, связывающая параметры 1-го типа критериями подобия или безразмерными комплексами.

Насосы считаются подобными, если соблюдаются геом-ое, кинематическое и динамическое подобия.

Геометрическое подобие предполагает, что насосы принадлежат к одному и тому же типу и имеют сходные размеры, соотношение размеров, зазоров, шероховатостей.

Кинематическое подобие заключается в подобии планов скоростей в лопаточной системе, т. е. пропорциональности м/у соответ-ми скоростями потока и скоростями переносного движения (подобие планов скоростей в лопаточной системе).

Динамическое подобие выражается равенством критериев Рейнольдса, т. е. сил вязкости, сил инерции.

Следствием законов или критериев подобия яв-ся соот-ния получаемые при работе одного и того же насоса на одинаковой жидкости, но при разной частоте вращения. Эти соот-ния наз-ся законами пропорциональности.

Из общей теории подобия выводятся частные формулы кинематического подобия:

11. Коэффициент быстроходности.

Коэффициентом быстроходности или удельным числом оборотов n_s называется число оборотов в минуту такого эталонного насосного колеса, перекачивающего воду, которое, имея одинаковое с ним гидтав-ие и объемные кпд, создает напор равный H_s = 1 м, развивает подачу 70 л/мин, гидрав-ую мощность в 1 лошадиную силу.

Коэф-т n_s связывает м/у собой основные пар-ры машины (Q, H, кпд) с геометрией рабочих колес и яв-ся основным пар-ром характер-м конструкцию насоса (проточная часть) и исп-ся в машиностроении.

п – частота вращения, об/мин; Q – расход или подача насоса, м³/с; Н – напор создаваемый насосм, м.

Коэф-т n_s хар-ет форму проточной части рабочего колеса насоса, кпд, соот-ние геометрических размеров и поведение харак-к насоса.

Коэф-т n_s не зависит от технолог-х пар-ов (вязкость перекач-ой жид-ти, скорость натекания потока на лопатки и режим течения), св-в перекачиваемой жидкости и числа оборотов привода. При этом величина коэф-т n_s рассчит-ся д/номинальных значений Q, H рассчит-х на воде.

При подсчете коэф-та д/колеса с 2-х сторонним входом в рабочем колесе в формулу подставляют Q/2, а при расчете многоступенчатого насоса Q берется на одну ступень.

Коэф-т дает возможность сгруппировать насосы всех типов по сериям геометр-ки подобных, но имеющих различные размеры основных элементов проточной части и раб колеса.

Позволяет: 1. классиф-ть лопастные насосы; 2. сопоставлять различные типы раб колес; 3. изучать большие по габаритам насосы по их уменьшенным моделям; 4. подбирать насосы наиболее пригодные д/заданных Q, H.

Все насосы в зависимости от их быстроходности делятся на пять основных типов (рис)

13. Способы регулирования режима работы насоса

Под регулированием понимается изменение основных параметров работы машины: подачи и напора.

Изменение подачи можно обеспечить следующими способами:

1) изменением степеней открытия задвижки на трубопроводе (дросселированием жидкости); 2) изменением числа оборотов машины; 3) изменение диаметра колес; 4) изменение числа ступеней; 5) совместная работа насосов; 6) комбинированные методы; 7) перепуск жид-ти.

Регулирование дросселированием жидкости. Данный способ регулирования сводится к прикрытию или открытию задвижки на нагнетательном трубопроводе. Регулировать подачу с помощью задвижки на всасывающей магистрали насоса не рекомендуется, так как это может привести к срыву работы насоса. Кроме того, дросселирование задвижкой на всасывающей линии нарушает плавность потока и создает неравномерное распределение потока жидкости при входе во всасывающее отверстие рабочего колеса с соответствующими потерей напора и уменьшением расхода. Высокий вакуум даже при отсутствии кавитации является причиной быстрого износа деталей насоса. Регулирование дросселированием сводится к изменению гидравлического сопротивления задвижки т. е. к изменению крутизны характеристики системы.

Этот способ регулирования простой, однако мало экономичный, вследствие дополнительных потерь напора в задвижке, затраты мощности на преодоление добавочного гидравлического сопротивления.

И зменение частоты вращения вала предполагает применение двигателя с измняемой частотой вращения либо каких-то устройств. Сущность способа заключается в переходе насоса на другую характеристику Q-H. При этом способе потери на дросселирование отсут-ют, КПД практически не измен-ся и он значительно экономичнее прежнего.

Регулирование изменением диаметра колес. Такое регулирование выгодно отличается от ранее рассмотренных способов, так как при этом не затрачивается лишней энергии. Наружный диаметр D₂ рабочих колес уменьшается обтачиванием при этом широко изм-ся хар-ка насоса, величина обтачивания зависит от коэф-та быстроходности. С уменьшением внешнего диаметра рабочего колеса, уменьшается окружная скорость на выходе потока из колеса, что ведет к снижению напора. Недостатком указанного способа является невозможность такого регулирования в процессе работы насоса, однако само регулирование по кривой Q—Н насоса остается. При необходимости регулирования значительными периодами, например в зависимости от вязкости жидкости (сезонности года), следует иметь несколько комплектов рабочих колес разного наружного диаметра D₂ для различных подач Q насоса.

Регулирование изменением числа ступеней. Применяется для многоступенчатых насосов собираемых из одинаковых секций (ЦНС, ЭЦН). Добавлением секции увеличивается напор.

Совместная работа центробежных насосов может быть осуществлена путем параллельного и последовательного соединений.

Как было показано, при последовательном соединении однотипных насосов создаваемые ими напоры складываются.

При параллельном соединении складываются подачи. Если пренебречь потерями, можно считать, что при последовательном соединении одинаковых насосов напор удваивается, а при параллельном соединении одинаковых насосов, хотя подача возрастает и распределяется поровну между обоими насосами, она получается меньше, чем сумма подач тех же насосов, работающих на заданный трубопровод в отдельности. Таким образом, переклю­чением центробежных насосов с последовательного соединения на параллельное и наоборот можно изменять подачу жидкости в трубопровод.

Комбинирование. Изменение частоты вращения и дросселирование.

Регулирование перепуском. Такое регулирование подачи насоса посредством обводной линии (байпаса) с напорного патрубка во всасывающий чаще всего приходится иметь при работе на неустойчивой части характеристики. При подключенной обводной линии общая подача центробежного насоса увеличивается, а напор в соответствии с характеристикой снижается. Пользуясь перепуском, можно уменьшить подачу жидкости, протекающей по напорному трубопроводу. Этот способ регулирования также неэкономичен.

12. Хар-ка сети. Рабочая точка.

Насос работает в сов-ти с сетью образуя единую систему.

В общем случае эта сис-ма может включать трубопроводы, змеевики и др. каналы, а также резервуары, запорные и регулирующие устройства и т. п.

Система м. б. однолинейной или разветвленной, каждый эл-т гидравлической системы обладает своей харак-кой, т. е. зав-ть потерь напора в этом элементе от расхода жид-ти.

Потребный напор насосной установки д/разгона жид-ти в трубопроводе складывается из:

1. напора затрачиваемого д/подъема жид-ти на геом-ую высоту Н₂, т.е. разности м/у высотами напорного и всасывающего трубопровода,

2. напора необ-го д/преодоления разности давлений в напорном и нагнетательном трубопроводе,

3. напора затрачиваемого на преодоление гидравлических сопротивлений.

Н=кQ², к – коэф-т сопротивлений в трубопроводе или const трубопровода, хар-щий его размеры, материал, шероховатость, среднюю скорость жид-ти. Графический вид зависимости Н_потр-Q выражается параболой с вершиной в точке соот-щей статическому напору.

Кривая определяет хар-ку сети с подъемом жидкости на статическую высоту Н_ст. кривая имеет три положения:

1. если уровень напорного резервуара выше исходног, то геом-кий напор +.

2. если приемный или напорный трубопровод расположены на одном уровне, то весь напор насосной установки затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений.

3. если напорный уровень ниже кривой, то геометрический напор – (лучший вариант).

Равновесное состояние насоса и сети опр-ся энергетич-м и матер-м далансом.

Матер-ый баланс – это равенство подачи насоса расходу сети.

Энергетический - рав-во напора насоса напору потребляемого сетью.

Точку пересечения характеристики сети и хар-ки насоса наз-ют рабочей точкой.