Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО « Магнитогорский государственный технический

университет им. Г.И. Носова»

Институт энергетики и автоматики

Кафедра теплотехнических

и энергетических систем

Определение напора центробежного насоса

Методические указания по выполнению

лабораторной работы для студентов всех

специальностей, изучающих теплотехнические

дисциплины

Магнитогорск

2012

Составители: Ю. И. Тартаковский

Т.П. Семенова

Измерение расхода жидкости и газа. Методические указания по выполнению лабораторной работы для студентов всех специальностей, изучающих теплотехнические дисциплины. Маг­нитогорск: ГОУ ВПО «МГТУ», 2012. 11 с.

Рецензент

© Ю. И. Тартаковский,

Т.П.Семенова,

Измерение давления жидкости и газа

1. Цель работы

Исследование экспериментальным путем методов измерения полного давления и мощности лабораторного насоса.

.

2. Используемое оборудование

Гидравлический стенд №2.

3. Теоретическая часть

Насосом называют гидравлическую машину, предназначен­ную для подачи жидкости . В насосах механическая энергия двигателя преобразуется в энергию жидкости, В настоящее время насосы применяют во многих отраслях: они являются неотъемлемой частью систем водоснабжения, центрального отопления, вентиляции, и теплофикации

Наибольшее распространение получили лопастные насосы. Лопастными называют насосы, в которых передача энергии от рабочего колеса жидкости осуществляется путем динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жид­костью. Лопастные насосы в свою очередь делят на две груп­пы: центробежные и осевые. Центробежными называют лопастные насосы с движением жидкости через рабочее колесо от центра к периферии, осевыми — с движением жидкости через рабочее колесо в направлении его оси.

Общий вид и схема центробежного насоса представлена на (рис 1.)

Рис.1. Общий вид (а) и схема (б) центробежного насоса:

1 — всасывающий патрубок; 2 — рабочее колесо; 3 — корпус; 4 — напорный патрубок.

Основными элементами, общими для всех разнообразных конструкций центробежных насосов, являются всасывающий патрубок, рабочее колесо с лопатками, корпус спиральной фор­мы и напорный патрубок. Рабочее колесо насажено на вал и состоит из двух дисков с расположенными между ними изогнутыми лопатками, в количестве от шести до восьми. Рабочее колесо вращается от двигателя. Отверстие в корпусе, через которое проходит вал герметично изолировано, для предотвращения перетекания жидкости внутри корпуса насоса имеются лабиринтные уплотнения. Всасывающий патрубок выполнен в виде конического насадка, а напорный в виде диффузора.

Принцип действия центробежного насоса заключается в сле­дующем. При вращении рабочего колеса жидкость, находящаяся между лопатками, благодаря развиваемой центробежной силе выбрасывается через спиральную камеру в напорный труб провод. Уходящая жидкость освобождает занимаемое ею пространство в каналах на внутренней окружности рабочего коле­са, поэтому у входа в рабочее колесо образуется вакуум, а на периферии — избыточное давление.

Движение жидкости в рабочем колесе является сложным С одной стороны, жидкость перемещается вдоль лопаток рабочего колеса с линейной или относительной скоростью движения (относительно рабочего колеса). С другой стороны, жидкость вместе с лопатками вращается вокруг оси вала насоса с некоторой окружной скоростью. Векторная сумма относительной и окружной скоростей дает абсолютную скорость.

При работе насоса разность давлений в приемном резерву­аре и в корпусе насоса должна быть достаточной, чтобы преодолеть давление столба жидкости и гидравлические сопро­тивления во всасывающем трубопроводе, поэтому расчет и про­ектирование всасывающей линии представляют собой одну из самых ответственных задач при общем проектировании насос­ной установки.

Центробежный насос может работать только в том случае, когда его внутренняя полость заполнена перекачиваемой жид­костью, поэтому, если уровень жидкости в приемном резервуа­ре находится ниже оси насоса, насосную установку оборудуют устройством для залива насоса.

Схема установки насоса представлена на ( рис. 2). Вертикальное расстояние от уровня жидкости в приемном резервуаре, до центра рабочего колеса насоса называется гео­метрической высотой всасывания . Вертикальное расстояние от центра насоса до уровня жидкости в напорном резервуаре называется геометрической высотой нагнетания

Запишем уравнение Бернулли для сечений 0-0 и 1-1

, Па (1)

где - сумма потерь насоса на всасывающем и нагнетательном трубопроводе.

Рис. 2. Схема установки насоса

Если давление опустится до давления насыщения паров перекачиваемой жидкости при данной температуре, то наступит кавитация. При кавитации жидкость начинает вскипать, происходит разрыв потока и подача жидкости насосом прекращается. При длительной работе насоса в условиях кавитации разрушается рабочее колесо, поэтому кавитация в насосе недопустима.

Практически давление на входе в насос выбирают несколько больше, чем давление насыщения паров, т.е. создают режим, гарантирую­щий от наступления кавитации, для чего необходимо уменьшить потери во всасыва­ющем трубопроводе, скорость на входе в насос и давление на­сыщения паров. В связи с этим, всасывающую линию насоса изготовляют возможно короче, большого диаметра, с минимумом пе­регибов и местных сопротивлений.

Высота всасывания центробеж­ных насосов обычно не превышает 6—7 м. Снизить значение в боль­шинстве случаев невозможно, так как оно определяется только температурой перекачиваемой жидкости. Однако если пред­ставляется такая возможность, то эту температуру необходимо уменьшать.

Если по расчету по­лучается , то насос необходимо ставить ниже уровня жид­кости в приемном резервуаре (затопленный насос).

В каталогах и паспортах насосов приводится допустимая вакуумметрическая высота всасывании или допустимый кавитационный за­пас.

(2)

Полный напор насоса для установки, изображенной на схеме 2 определяется по формуле:

(3)

Скоростными напорами можно пренебречь, а ,

Мощность, подводи­мая к валу насоса, определяется по формуле :

(4)

Где - объемный расход жидкости, ; - коэффициент полезного действия насоса, характеризует совершенство конструкции насоса и степень его изношенности.

Максимальный КПД крупных современных насосов достигает 0,9, а малых насосов составляет 0,6-0,7;

- коэффициент запаса, учитывающий случайные перегрузки двигателя

При небольшой мощности насоса от2 до 5 кВт, коэффициент запаса принимается равным 1,5- 1.25.