Исследование режимов течения жидкости: Методические указания к выполнению лабораторной работы, страница 15

Основным элементом насосной установки является насос 4. В большинстве установок это центробежный насос, который отличается высокими производительностью и напором. Используют и объемные гидронасосы. Например, в системах смазки различных машин часто используют шестеренные насосы.

Насос из бака 1 перекачивает жидкость в бак 7 по всасывающему 2 и нагнетающему 6 трубопроводам, которые снаб­жены вентилями 3 и 5 соответственно, позволяющими регу­лировать производительность и напор установки.

Основными характеристиками насосной установки являются характеристика сети Н_сети =f(Q) и характеристика насо­са Н_нас =f(Q).

Характеристикой сети является уравнение, по которому определяется напор, необходимый для перемещения жидко­сти по трубопроводам насосной установки (подъема ее на нужную высоту, преодоления противодавления и сопротивле­ния в трубопроводе) с заданной производительностью [1].

Для насосной установки, изображенной на рис.1, урав­нение характеристики сети имеет вид

,

где р_вх, р_вых - абсолютные давления соответственно на входе и выходе насосной установки;

r - плотность перекачиваемой жидкости;

Н_в, Н_н - геометрические высоты соответственно всасывания и нагнетания;

A_трQ² - потери напора в трубопрово­дах сети, обусловленные потерями по длине трубопроводов и на местных сопротивлениях.

Уравнение вида h = AQ² называется характеристикой тру­бопровода и для насосной установки складывается из харак­теристики всасывающего и нагнетающего трубопроводов:

   или   .

Коэффициент А называют удельным сопротивлением тру­бопровода, которое может быть определено расчетным путем [2, 3] или экспериментально. Графики характеристик трубо­проводов имеют вид, представленный на рис. 2.

Характеристика сети служит основной для выбора насоса. Задача выбора сводится к нахождению в каталоге такого насо­са, который при требуемом напоре обеспечивает заданную производительность (точка А характеристики сети на рис.2). Обращение к каталогам насосов обусловлено тем, что теоре­тический расчет насоса сложен и не дает требуемой для прак­тики точности. Поэтому характеристики насосов определяют экспериментально и представляют в каталогах.

Типичная характеристика насоса Н_нас имеет вид, пред­ставленный на рис. 3.

При выборе насоса необходимо, чтобы его характеристи­ка проходила через точку А (рис.2 и 3), соответствующую ра­бочему режиму насосной установки. Практически это условие выполнить удается очень редко. Обычно характеристика насоса пересекает характеристику се­ти вблизи точки А. Очевидно, что эта точка пересечения рас­полагается правее точки А (рис.3, точка Б).

В насосных установках, в которых не требуется регулиро­вать подачу (Q_тр = const), необходимый режим получают за счет изменения характеристики насоса. Для этого либо обта­чивают рабочее колесо насоса, либо изменяют частоту вращения вала насоса до величины, обеспечивающей пересечение характеристики сети и изменившейся характеристики насоса в режимной точке А.

В регулируемых по производительности насосных установках заданную подачу Q_тр получают изменени­ем характеристики сети. Это производится при помощи вен­тилей (преимущественно вентилем в напорной магистрали). На графике (рис.3) новая характеристика сети показана пунк­тирной линией. Она получается путем открытия вентиля и пересекается с характеристикой насоса в точке, соответст­вующей требуемой подаче. Однако видно, что возрос требуе­мый напор, так как введено дополнительное сопротивление проходу жидкости прикрываемым вентилем. Как результат этого, возрастет потребляемая мощность установки и снизится ее КПД. Поэтому диапазон регулирования рекомендуется делать небольшим, чтобы существенно не снизить КПД уста­новки. Регулирование вентилем на всасывающем трубопрово­де возможно еще в меньшем диапазоне, т. к. в этом случае снижаются всасывающие свойства насоса. В частности возрас­тает опасность возникновения кавитации и быстрого выхода из строя насоса.