Определение характеристик центробежного насоса

Министерство образования и науки Российской Федерации

Архангельский государственный технический университет

Факультет промышленной энергетики

Отчёт по лабораторной работе №3

“Определение характеристик центробежного насоса”

Выполнили студенты

ФПЭ 3-1 , ,

, , .

Архангельск 2004

1.ОБЛАСТЬ ПРИМЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Насосами называются гидравлические машины, сообщающие жидкости механическую энергию для обеспечения перемещения ее по трубопроводам. Перемещаемые насосами капельные жидкости практически несжимаемы, они обладают значительной плотностью, большой вязкостью и другими физическими особенностями, отличающими их от газов.

Физические особенности капельных жидкостей обуславливают ряд конструктивных особенностей насосов. Требуются большая прочность рабочего колеса и корпуса, плотность соединения.

В теплоэнергетике наибольшее распространение получили центробежные насосы. Основными частями центробежного насоса (рис.1) являются корпус насоса 6 с всасывающим 1 и нагнетательным 3 патрубками. Внутри корпуса имеется рабочее колесо 4, жестко посаженное на вал 2. В корпусе вокруг рабочего колеса смонтирован направляющий аппарат 5. Корпус насоса с патрубками служит для подвода жидкости к рабочему колесу и  отвода жидкости в нагнетательный трубопровод после воздействия на нее рабочего колеса. При вращении рабочего колеса его лопасти непосредственно воздействуют на жидкость, а также создают внутри насоса поле центробежных сил за счет энергии двигателя.

Рабочее колесо центробежного насоса (рис.2) представляет собой два диска: один плоский со втулкой 1, а второй имеет вид широкого кольца 2. Между дисками смонтированы лопасти 3 рабочего колеса, образующие расширяющиеся каналы. В центральной части колеса имеется втулка 4, при помощи которой колесо монтируется на валу.               

Принцип работы центробежного насоса состоит в следующем. При пуске корпус насоса должен быть заполнен капельной жидкостью. При вращении рабочего колеса его лопасти оказывают непосредственное воздействие на частицы жидкости. Кроме того, создается поле центробежных сил в жидкости, находящейся в межлопастном пространстве рабочего колеса жидкость, подвергаясь силовому воздействию лопастей рабочего колеса, с большой скоростью перемещается от центра к периферии, освобождая межлопастные каналы рабочего колеса. Поэтому в центральной части рабочего колеса давление снижается, и под действием внешнего давления, чаще всего атмосферного, жидкость входит во всасывающий патрубок и вновь подводится к центральной части рабочего колеса.

Жидкость, выходящая из каналов рабочего колеса по его выходному диаметру, попадает в межлопастное пространство неподвижного направляющего аппарата. В направляющем аппарате жидкость, имеющая большую скорость, как бы тормозится, ее кинетическая энергия частично преобразуется в потенциальную энергию давления. Если направляющий аппарат отсутствует, то преобразование кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления происходит в спиральном корпусе насоса.

В многоступенчатых центробежных насосах для повышения  напора жидкость, выходящая из первого рабочего колеса, поступает во второе рабочее колесо, затем в третье и т.д. Общий напор, создаваемый многоступенчатым насосом приблизительно равен сумме напоров, приобретенных жидкостью в каждом рабочемколесе.

Основными рабочими параметрами, характеризующими работу центробежного насоса при заданной частоте вращения, являются подача Q , напор Н, мощностьN и коэффициент полезного действия η_н. Подача насоса Q(м³/с) определяется объемом жидкости, подаваемым в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Напор H(м) характеризует удельную энергию, сообщаемую насосом единице массы перекачиваемой жидкости. Его можно представить как высоту, на которую поднят I кг перекачиваемой жидкости за счет энергии, сообщаемой ей рабочим колесом насоса. Полезная мощностьN_п(Вт), затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии давления,

N_п=ρ_жgQH                                                                                       (1)

Мощность на валу насоса N_в больше N_в из-за потерь энергии, относительная величина которых оценивается кпд насоса η_н.

                                                                          (2)

Мощность, потребляемая электродвигателем, N_дв, превышает значение N_в на величину механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе. Эти потери учитываются путем введения механического кпд η_мех  и кпд электродвигателя η_эл :

                                                                          (3)

Опытным путем, изменяя площадь сечения трубопровода и измеряя расход жидкости, можно определить зависимость подачи насоса от развиваемого им давления при n=const. Эта зависимость, построенная в системе координат HQ, называется