- •Результаты измерений и наблюдений
- •Лабораторная работа №2 Построение эпюры скоростей турбулентного потока в круглой трубе
- •Лабораторная работа №3 Графическое представление уравнения Бернулли для трубопровода переменного сечения
- •Лабораторная работа №4 Исследование истечения жидкости через малые отверстия и насадки
- •Испытание центробежного насоса
- •Лабораторная работа №6 испытание шёстереного и пластинчатого насосов
- •Теоретическая часть
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Обработка экспериментальных данных
Испытание центробежного насоса
Цели работы:
изучение конструкции, принципа действия насоса, параметров, характеризующих его работу;
проведение испытаний насоса, построение и анализ его рабочих характеристик H = f (Q) , N = f(Q), η = f(Q).
Теоретическая часть. Центробежные насосы относятся к группе лопастных. Передача механической энергии от двигателя к жидкости осуществляется за счет воздействия лопаток рабочего колеса на жидкость, проходящую через насос. Центробежный насос состоит из следующих основных чаcтей (рис. 14): рабочего колеса 1, корпуса 2, нагнетательного патрубка 3, всасывающего патрубка 4.
Принцип действия насоса: при включении электродвигателя рабочее колесо приводится во вращение с помощью вала, на котором оно жестко закреплено. Если корпус насоса заполнен жидкостью, то при вращении рабочего колеса 1 жидкость, находящаяся в нем, приобретая энергию от лопаток, также приходит во вращение и под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к корпусу 2, выполненному в виде спирального отвода. В результате в центре рабочего колеса создается разряжение, обеспечивающее всасывание жидкости через всасывающий патрубок 4 в рабочее колесо. В спиральном отводе происходит преобразование кинетической энергии потока в потенциальную. Затем жидкость поступает в напорный патрубок 3.
Д ля предотвращения утечек жидкости через зазоры применяются уплотнения. При сопряжении вала с корпусом используются сальниковые уплотнения. Уплотнение зазора между корпусом и рабочим колесом, предназначенное для разделения областей низкого и высокого давлений в рабочей полости насоса, осуществляется сменными уплотняющими кольцами.
Работа центробежного насоса характеризуется следующими параметрами: подачей Q , напором Н , потребляемой мощностью N , частотой вращения n , коэффициентом полезного действия (КПД) η.
Подача насоса Q – количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени (м3/с).
Напором Н называется удельная энергия приобретенная единицей веса жидкости, прошедшей через насос. Величина Н определяется как разность удельных энергий жидкости на выходе из насоса и на входе в него:
(19)
где , и – соответственно геометрический, пьезометрический и скоростной напоры в сечении 1–1 в месте подключения манометра (рис 15); , , – то же в сечении 2–2 в месте подключения вакуумметра. Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопровода одинаковы, то уравнение (19) после несложных преобразований можно записать в следующем виде:
, (20)
где – показание манометра, подключенного к нагнетательному трубопроводу (переведенное в меры жидкостного столба); – показание вакуумметра, подключенного к всасывающему трубопроводу (переведенное в метры жидкостного столба); – вертикальное расстояние мезду точками подключения манометра и вакуумметра.
Потребляемой мощностью N называется энергия, подводимая к насосу от двигателя в единицу времени.
Полезная мощность насоса Nп – это мощность, приобретаемая жидкостью при прохождении через насос. Полезная мощность определяется по формуле
, (21)
где – плотность жидкости.
Полезная мощность насоса всегда меньше потребляемой. Отношение полезной мощности к потребляемой называется коэффициентом полезного действия :
. (22)
Часть подведенной мощности теряется (превращается в тепло). Потери мощности в насосе делят на потери механические, объемные и гидравлические, общий КПД насоса определятся как произведение:
(23)
где м – механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках, сальниках и потери на трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость; о – объемный КПД, который учитывает утечки жидкости из нагнетательной во всасывающую область через уплотнение между корпусом и колесом; г – гидравлический КПД, учитывающий потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.
Зависимости H = f (Q) , N = f(Q), η = f(Q).называются рабочими характеристиками насоса. Для их построения необходимо провести опытное испытание насоса и получить значения Q , Н , N и η.
Описание лабораторной установки
Установка (рис. 15) состоит из бака 1 с водой, всасывающего трубопровода 2, вакуумметра 3, центробежного насоса 4 с приводом от электродвигателя 5 и муфтой 6, манометра 7, нагнетательного трубопровода 8, снабженного регулировочным краном 9 и счетчиком расхода жидкости 10, ваттметра 11 для измерения мощности электродвигателя.
Рис. 15. Схема лабораторной установки
Порядок выполнения работы
Ознакомиться с лабораторной установкой, записать марку насоса и его техническую характеристику.
Заполнить насос водой и включить его в работу.
Полностью открыть кран 9 и записать в таблицу показание вакуумметра 3, манометра 7, ваттметра 11 и счетчика расхода жидкости 10.
Прикрывая кран 9, установить 5–6 различных расходов и произвести те же измерения.
Закрыть кран 9 и при Q = 0 записать показания всех приборов.
Записать исходные данные: род жидкости, частоту вращения насоса , расстояние z между точками подключения вакуумметра и манометра.
№ опытов |
Рвак , кгс\см2 |
Нвак, , м. вод.ст |
Рман , кгс\см2 |
Нман, м.вод.ст |
Объём воды, перемещаемый насосом V, м3 |
Время перемещения объёма t,с |
Показание ваттметра N1, кВт |
Полный напор насоса Н,м.вод.ст. |
Подача насоса Q, м3\с |
Потребляемая мощность N, кВт |
Полезная мощность Nп, кВт |
КПД насоса,η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Обработка экспериментальных данных
Показания вакуумметра и манометра перевести в метры водного столба, по формуле (20) рассчитать напор насоса Н.
Определить подачу насоса Q = V\t; потребляемую насосом мощность N = N1·ηэдв, где N1 – показания ваттметра; ηэдв – КПД электродвигателя;
Определить полезную мощность насоса по формуле (21); КПД насоса по формуле (22).
Построить графики H = f (Q) , N = f(Q), η = f(Q) и провести их анализ.