Методічні вказівки

Основи теорії та експлуатаційні розрахунки лопатевих насосів розглянемо на прикладі відцентрових насосів.

Відцентровий насос складається з таких основних частин: підводу, робочого колеса і спірального відводу. Робоче колесо має задній і передній диски, між якими розташовані зігнуті лопаті. Задній диск закріплений на валу.

Під час роботи насоса колесо обертається в бік, протилежний напрямкові згину лопатей. Крапельки рідини, що є на лопатях, обертаються разом з ними і під дієї відцентрових сил відкидаються в спіральний відвід, а потім потрапляють у напірний патрубок. У ньому швидкість рідини зменшується, а тиск збільшується. Навколо маточини робочого колеса створюється область зниженого тиску, завдяки чому виникає сталий потік рідини через підвід, пов’язаний з всмоктувальним трубопроводом.

Точка К, що є на лопаті (Мал. 26.), буде рухатися разом з колесом з коловою швидкістю u й одночасно під дією відцентрових сил з відносною швидкістю w. Колова швидкість u спрямована перпендикулярно до радіуса R обертання точки К в бік обертання колеса, відносна швидкість w – по дотичній до лопаті в точці К. У результаті векторного додавання двох швидкостей u i w отримаємо абсолютну швидкість v, з якою рухається рідина в точці К.

Розкладемо абсолютну швидкість v на дві складові: v _u – колову складову абсолютної швидкості та v _м – меридіональну швидкість, спрямовану по радіусу.

Мал. 26.Швидкості рідини в робочому колесі

відцентрового насоса.

Кут між напрямком швидкостей v i u позначимо a, а між напрямком швидкості w і зворотнім напрямком швидкості u - b.

Індексом 1 позначимо величини, що стосуються входу на лопать, індексом 2 – виходу.

Подачу відцентрового насоса обчислюють за формулою

Q=2pR₂b₂y₂h₀v_м2,

де 2pR₂b₂ –площа зовнішньої циліндричної поверхні робочого колеса;

v_м2 – меридіональна швидкість на виході з робочого колеса;

y₂ – коефіцієнт обмеження потоку на виході з робочого колеса,

,

де z – кількість лопатей;

d₂ – товщина лопатей на виході.

Для обчислення теоретичного напору використовують основне рівняння відцентрового насоса – рівняння Ейлера, дійсне при безмежній кількості лопатей, товщина яких прирівняна до нуля,

.

У багатьох конструкціях відцентрових насосів потік рідини на вході не закручується, a₁=90°, тому в цих випадках

.

Дійсни напір насоса обчислюють за формулою

,

де k – коефіцієнт впливу лопатей:

k= ,

j - коефіцієнт напрямного апарата;

z – кількіість лопатей.

Для насосів з напрямним апаратом j=0,8…1,0; без нього j=1,0…1,3.

Робочою характеристикою насоса називається залежність напору, потужності, ККД і допустимого кавітаційного запасу Dh_доп від подачі при сталій частоті обертання. Характеристику отримують експериментально.

Питання для самоперевірки.

1. Поясніть принцип дії центробіжних насосів.

2. Зобразіть паралелограм швидкостей на вході і виході із робочого колеса.

3. Напишіть рівняння подачі центробіжного насоса.

4. Напишіть рівняння дійсного напору насоса.

5. Що таке характеристика центробіжного насоса?