 |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
Центробежные насосы
|
|
В центробежных насосах (рис. 15) вода входит из всасывающего патрубка в рабочее колесо параллельно оси вращения и затем попадает на лопасти, при вращении колеса вода приобретает дополнительную энергию и с большой скоростью выбрасывается в спиральный корпус, заканчивающийся расширением (диффузором), в котором большая часть кинетической энергии потока преобразуется в потенциальную энергию давления, и выходит в напорный патрубок.
 |
В системах водоснабжения и водоотведения более 95% всех насосов – центробежные. Их производительность – от нескольких десятков литров в час до десятков тысяч кубических метров в час; напоры – до 100-120 м на одном рабочем колесе.
3.1. Основное уравнение центробежного насоса
Примем, что траектория частиц воды внутри рабочего колеса совпадает с очертанием лопасти (рис.16). На выходе из вращающегося колеса суммарная скорость С2 складывается векторно из скорости V2 (вдоль лопасти) и тангенциальной скорости U2. Аналогичный параллелограмм скоростей можно наблюдать на входе в колесо, где скорости обозначены С1, V1, U1.
Для потока воды в колесе масса воды, кг 
где t – время. Импульс силы равен произведению массы на скорость, или 
и 
, а моменты импульса равны I2L2 и I1L1,где L2, L1 – плечи сил; 
.
Согласно известной теореме, изменение момента импульса силы за время t равно приложенному моменту:
или 
,
. (2)
Произведение момента на окружную скорость ω равно приложенной мощности на валу: 
.
В то же время мощность выражается через расход и напор: N = Q·ρ·g·H.
Умножив обе части уравнения (2) на ω, получим
N = Q·ρ·g·H = 
(3)
Из параллелограмма скоростей следует, что произведение 
равно проекции скорости С2 на U2: 
; аналогично 
. Тангенциальная скорость U2 = ω·R и U1 = ω·r.
Выражение (3) приобретает вид
.
Это основное уравнение центробежного насоса, уравнение Эйлера. В конструкциях рабочих колес угол β1 подбирают таким, чтобы равнодействующая С1 была направлена радиально, тогда проекция С1u=0 и уравнение упрощается
. (4)
Расход воды через рабочее колесо можно выразить как произведение площади боковой поверхности колеса на радиальную скорость W2:
где 
,
здесь D – диаметр наружной окружности колеса;
в – ширина выходной щели колеса;
m - число лопастей;
δ - толщина лопастей.
Из параллелограмма скоростей следует
W2 = (U2 – C2U).tgb.
Из уравнения Эйлера (4):
, 
.
Преобразование этого уравнения дает выражение
. (5)
 |
С помощью этой зависимости при известных геометрических размерах колеса и заданном числе оборотов n1, U = p·D·n1, можно построить теоретическую характеристику центробежного насоса в координатах Q – H: при Q = 0
; при Н = 0 
.
Реальные характеристики центробежных насосов существенно отличаются от теоретических из-за ряда факторов (рис.17).
В реальных колесах ограниченное число лопастей, поэтому траектории не всех частиц совпадают с формой лопаток, за счет этого теоретическая характеристика понижается (кривая 1 рис.17).
В колесе происходят гидравлические потери за счет трения hг, пропорциональные квадрату скорости (и квадрату расхода), что выражается кривой 2. Конструкция рабочего колеса рассчитывается на определенный расход Qp и скорость Vp, при отклонении от которых возникают так называемые потери на удар hу, пропорциональные величине 
(кривая 3). Кроме того, в насосе из-за зазоров и неплотностей часть жидкости перетекает из выходной полости во входную и подача насоса уменьшается. В результате всех этих потерь реальная характеристика 4 проходит существенно ниже теоретической.
Дата публикования: 2015-01-13; Прочитано: 233 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!
