Напорная характеристика центробежного насоса график. Основные типы и виды насосов, их характеристики. Гидротехнические средства пожаротушения

Рабочие органы насоса рассчитываются для определенного сочетания подачи, напора и частоты вращения, причем размеры и форма проточной части выбираются таким образом, чтобы гидравлические потери при работе на этом режиме были минимальными. Такое сочетание подачи, напора и частоты вращения называется оптимальным режимом. При эксплуатации насос может работать на режимах, отличных от оптимального. Так, прикрывая задвижку, установленную на нагнетательном трубопроводе насоса, уменьшают подачу. При этом также изменяется напор, развиваемый насосом. Для правильной эксплуатации насоса необходимо знать, как изменяется напор, к. п. д., мощность, потребляемая насосом, при изменении его подачи, т. е. знать рабочую часть характеристики насоса, под которой понимается зависимость напора, мощности и к. п. д. от подачи насоса при постоянной частоте вращения.

В то время как большинство быстрорастущих продавцов-ребята, желающих получить заказ, могут получить какое-либо приложение для калибровки насоса, которое достаточно близко, мало кто понимает реологические и флюидные свойства, которые входят в правильный выбор насоса. Само собой разумеется, что правильное применение санитарного насоса означает не только понимание процесса, но также понимание физических свойств перекачиваемой жидкости. Это сообщение предложит быстрый взгляд на два важных свойства - плотность и удельный вес - и как они влияют на размер и выбор насоса.

Если радиальную скорость жидкости (ср) в рабочем колесе насоса выразить через объемную подачу Q

то зависимость между теоретическим напором и подачей выразится в виде

где b2 — ширина лопастей на выходе рабочего колеса.

Для радиальных лопастей (угол β2 = 90°) уравнение принимает вид:

Для начала плотность жидкости представляет собой ее массу на единицу объема и обычно выражается в фунтах на галлон. Тесно связанная, но немного отличающаяся мера массы жидкости на единицу объема может быть выражена ее относительной плотностью к воде, иначе известной как удельный вес. Чтобы повторить, удельный вес жидкости представляет собой отношение плотности жидкости к плотности воды. Поскольку это отношение, удельный вес безразмерный. Жидкость с удельным весом менее 1 будет считаться «легче», чем вода, в то время как жидкость с удельным весом больше единицы будет считаться «более тяжелой», чем вода.

Как следует из предыдущего уравнения, напор не зависит от подачи.
На характеристике рис. 1 этому случаю соответствует горизонтальная линия 1.

Рис. 1. Теоретические характеристики центробежных насосов.
1 — при радиальных лопастях рабочего колеса;
2 — при загнутых вперед лопастях;
3 — при загнутых назад лопастях;
4 — с учетом конечного числа лопастей;
5 — с учетом потерь на трение в насосе;
6 — с учетом потерь на удар.

Загнутые вперед лопасти имеют угол β2 > 90°. Учитывая знак котангенса в этой четверти (ctg β2 < 90°), характеристику центробежного насоса запишем в следующем виде:

Так как же удельный вес и плотность влияют на размер и выбор насоса? При калибровке центробежного насоса большинство кривых насоса основаны на воде, а не на том жидком сахаре, который вы пытаетесь прокачать. Эти кривые насоса часто показывают пропускную способность насосов в галлонах в минуту по сравнению с разгрузочной головкой. Кривая насоса также будет иметь некоторые отрицательно наклонные, пунктирные линии, которые показывают требования к мощности насоса.

Формула, которую мы дали от головы, была. Уравнение для этого следующее. Как мы видим, если увеличится плотность, поток или голова, будет и объем работы. Это означает, что в то время как нам понадобится больше лошадиных сил для прокачки тяжелого раствора сахара, чем нам нужно будет прокачать бензин, нам не понадобится более крупный насос.

Из этого уравнения следует, что теоретический напор линейно растет с увеличением подачи (линия 2 (рис. 1)).

Загнутые назад лопасти имеют угол β2 < 90°. Поэтому теоретическая характеристика будет выражаться уравнением описывающим зависимость между теоретическим напором и подачей, из которого следует, что теоретический напор уменьшается по линейному закону с ростом подачи (линия 3).

В заключение, пока вязкость жидкости сравнима с вязкостью воды, удельный вес и плотность не будут влиять на мощность насоса. Однако удельный вес и плотность напрямую влияют на входную мощность, необходимую для перекачивания конкретной жидкости. Если у вас есть какие-либо вопросы о том, как физические свойства вашего насоса.

Мощность может считываться в соответствии с суммированием рабочей точки, добавляя дополнительные 10%. Погружной насос представляет собой насос вертикальной оси, предназначенный для достижения больших глубин благодаря длине его всасывающей трубы. Это не следует путать с погружным насосом, который характеризуется своим полностью герметичным двигателем, погруженным в самую жидкость, подлежащую закачке.

Может быть выбран насос, подходящий для рабочей скорости или рабочего диапазона.
Мощность может быть считана в конце кривой.
Используя кривые, все могут быть рассмотрены условия эксплуатации.
Погружной насос.

Расход.

Теоретические характеристики центробежного насоса соответствуют идеальной жидкости и рабочему колесу с бесконечным числом лопастей.

Конечное число лопастей учитывается введением поправочного коэффициента k < 1.

Графически теоретическая характеристика насоса с учетом конечного числа лопастей выразится не линией 3, а линией 4.

Количество жидкости, которое необходимо перекачивать, переносить или поднимать в определенный промежуток времени с помощью насоса: обычно выражается в литрах в секунду, литрах в минуту или кубических метрах в час. Высота головки, с которой поднимается жидкость: накачка подразумевает подъем жидкости с более низкого уровня на более высокий уровень. Он может быть выражен в метрах жидкой колонны или в барах. В этом последнем случае нагнетаемая жидкость не меняет высоту, а подается исключительно на уровне земли при заданном давлении.

Кривая производительности Специальный график, показывающий производительность насосов: на самом деле на диаграмме показана кривая, формируемая значениями расхода и головки, указанными в отношении конкретного типа рабочего колеса, диаметра и конкретной модели насоса.

При течении реальной жидкости в рабочих каналах насоса часть энергии расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений.

Рис. 2. Характеристика центробежного насоса.

Поступление жидкости на лопасти рабочего колеса сопровождается ударом, на что также расходуется энергия. С учетом потерь энергии на удар окончательно характеристика центробежного насоса изобразится линией 6.

Затопленное всасывание. Особая установка насоса, расположенная ниже вены, из которой вытягивается вода: таким образом вода самопроизвольно входит в насос без каких-либо затруднений. Грунтование Заполнение насоса или трубопровода для вытеснения воздуха внутри. В некоторых случаях самовсасывающие насосы могут использовать шины, то есть насосы, оснащенные автоматическим механизмом, который облегчает грунтование и, следовательно, запуск насоса, который в противном случае был бы невозможным или в любом случае очень медленным.

Кавитация. Явление, происходящее от неустойчивого потока тока. Кавитация проявляется в образовании полостей в перекачиваемой жидкости и сопровождается шумовыми колебаниями, уменьшением расхода и, в меньшей степени, эффективности насоса. Это вызвано быстрым прохождением небольших пузырьков пара через насос: их имплозия создает микроструй, что также может привести к серьезным повреждениям.

Построить точную характеристику центробежного насоса путем расчета невозможно, так как трудно учесть все действующие факторы. Поэтому характеристика (Н — Q) строится по данным испытания насоса.

Изготовленный на заводе насос испытывается на специальном стенде. Регулированием открытия нагнетательной задвижки при полностью открытой всасывающей задвижке устанавливают различные значения подачи и соответствующие давления при постоянной частоте вращения. Подача насоса определяется с помощью мерного бака или расходомера. Напор вычисляется по данным показаний вакуумметра и манометра.

Потери трения головки. Потери энергии из-за трения жидкости вдоль стенок трубы, пропорциональные длине трубы. Они также пропорциональны квадрату скорости потока и изменяются в зависимости от нагнетаемой жидкости. Любой случай замедления нормального потока жидкости, закачиваемой в любом случае, является источником потерь на трение, таких как резкие изменения направления или поперечные сечения труб. Чтобы правильно подобрать насос, сумма этих потерь добавляется к уже существующей дифференциальной головке.

Механическое уплотнение Механическое уплотнение для вращающихся валов. Используется всякий раз, когда не допускается внешнее капание жидкости. Он состоит из двух плоскопанельных колец, один стационарный и другой, вращающийся: две грани прижимаются друг к другу, оставляя только очень тонкую гидродинамическую пленку, состоящую из жидкости, подлежащей удержанию, имеющей функцию смазывания скользящих деталей.

Характеристика насоса подразделяется на электрическую и гидравлическую .

Гидравлическая характеристика определяется параметрами Q(м3/ч или л/мин) и H(м или бар).

Электрическая характеристика определяется несколькими параметрами. Например: потребляемая мощность обозначается как P1 и указывается в киловаттах (кВт). P2 - мощность насоса или мощность на валу мотора, т. е. мощность, отдаваемая мотором рабочему колесу насоса . P3 - полезная мощность или отдаваемая насосом перекачиваемой жидкости гидравлическая мощность

Вязкость Это характеристика прокачиваемой жидкости: она представляет способность жидкости противостоять движению. Вязкость изменяется в зависимости от температуры. Удельный вес Каждая жидкость имеет характерную плотность. Вода, используемая в качестве основы для сравнения, имеет условный удельный вес, равный 1. Удельный вес - это значение, используемое для сравнения веса определенного объема жидкости с весом того же количества воды.

Между характеристикой насоса и характеристикой сети трубопровода?

Характеристическая характеристика насоса показывает фиксированное соотношение между объемным потоком, подаваемым насосом, и давлением, создаваемым насосом. Каждый насос имеет свою характеристику. Он измеряется изготовителем на тренажере и опубликован в технической документации насоса. В основном, тенденция заключается в том, что при большем потоке доступно меньшее давление или в противоположном случае, насос может создавать большее давление, когда ему приходится немного стимулировать.

Подача насоса

Подача Q - это обеспечиваемый насосом расход (объем перекачиваемой жидкости) за единицу времени, например, л/мин или м 3 /ч. Подача для внутреннего охлаждения насоса или потери вследствие негерметичности трубопроводов относятся к дополнительным потерям, которые не являются составляющими подачи.

Плоская характеристическая кривая используется, когда давление насоса изменяется очень мало, несмотря на большие изменения расхода. Характеристика сети трубопровода описывает условия в трубопроводной системе. Чем больше жидкости, которая прокачивается через канал или воздух через канал, тем выше потеря давления. Эта зависимость представляет собой характеристику сети трубопровода. Объемный поток является квадратичным по зависимости. что при двойном потоке в четыре раза происходит потеря давления. Поэтому характеристика сети трубопровода имеет параболическую форму.

Напор насоса

Напор H насоса - это разность удельных энергий жидкости на выходе и входе насоса. Напор измеряется в м. Напор, который должен обеспечить насос , есть сумма геодезической разности высот и потерь напора (= высота потерь) в трубопроводах и арматуре.

Как и характеристики насоса, в характеристиках трубопровода также имеются плоские и крутые характеристики. Сети с более крутыми характеристиками содержат более высокие сопротивления потоку. Если вы рисуете характеристику насоса и характеристику сети трубопровода на общую диаграмму, тогда можно прочитать рабочую точку насоса на пересечении двух характерных кривых.

Центробежные гидравлические машины

Вопреки мнению многих людей, гидравлические насосы не способны создавать давление, они обеспечивают постоянный расход в контуре. Давление появляется, когда поток, подаваемый насосом, должен преодолевать некоторое сопротивление. Определенно, что гидравлический насос должен работать при высоком или оптимальном давлении. Насос выводит текучую среду, поступающую из цепи, в давление и должен работать с этим давлением, но не создает этого давления.

Форма характеристик насоса

На этом рисунке показана различная крутизна характеристик насоса, которая может зависеть, в частности, от частоты вращения мотора.

Крутизна характеристики и смещение рабочей точки влияет также на изменение подачи и напора:

пологая кривая
- большее изменение подачи при незначительном изменении напора
крутая кривая
- большое изменение подачи при значительном изменении напора

Характеристика системы

Гидравлические насосы с двигателями внутреннего сгорания с ископаемым топливом, будь то бензин или газойль, также могут эксплуатироваться, это в основном встречается в сельских районах для извлечения воды из колодцев или главным образом пожарных машин для наводнений, чтобы привести два примера. В промышленных случаях, на что мы имеем дело на этом веб-сайте, мы увидим, что гидравлические насосы с электродвигателями управляются как экономичные.

Технические соображения для гидравлических насосов

В гидравлических насосах мы должны учитывать определенные технические значения и другие соображения для правильного выбора насоса. Вытеснение - это объем жидкости, смещенной в соответствии с полным вращением вала насоса. Объемная производительность. Это никогда не бывает 100% по двум причинам: общая производительность и давление. Объемная эффективность - это соотношение между эффективным потоком и теоретическим потоком.

Трение, имеющее место в трубопроводной сети, ведет к потере давления перекачиваемой жидкости по всей длине. Кроме этого, потеря давления зависит от температуры и вязкости перекачиваемой жидкости, скорости потока, свойств арматуры и агрегатов, а также сопротивления, обусловленного диаметром, длиной и шероховатостью стенок труб. Потеря давления отображается на графике в виде характеристики системы. Для этого используется тот же график, что и для характеристики насоса .

Форма характеристики показывает следующие зависимости: Причиной гидравлического сопротивления , имеющего место в трубопроводной сети, является трение воды о стенки труб, трение частиц воды друг о друга, а также изменение направления потока в фасонных деталях арматуры. При изменении подачи, например, при открывании и закрывании термостатических вентилей, изменяется также скорость потока и, тем самым, сопротивление. Так как сечение труб можно рассматривать как площадь живого сечения потока, сопротивление изменяется квадратично. Поэтому график будет иметь форму параболы. Эту связь можно представить в виде следующего уравнения:

H1/H2=(Q1/Q2)2

Если подача в трубопроводной сети уменьшается в два раза, то напор падает на три четверти. Если, напротив, подача увеличивается в два раза, то напор повышается в четыре раза. В качестве примера можно взять истечение воды из отдельного водопроводного крана . При начальном давлении 2 бара, что соответствует напору насоса прим. 20 м, вода вытекает из крана DN 1/2 с расходом 2 м3/ч. Чтобы увеличить подачу в два раза, необходимо повысить начальное давление на входе с 2 до 8 бар.

Зависимость расхода при различном начальном давлении на входе

Рабочая точка

Изменяющаяся рабочая точка

Рабочая точка системы и насоса - точка, в которой пересекаются характеристики насоса и системы.
Это означает, что в этой точке имеет место равновесие между полезной мощностью насоса и мощностью, потребляемой трубопроводной сетью. Напор насоса всегда равен сопротивлению системы. От этого зависит также подача, которая может быть обеспечена насосом. При этом следует иметь в виду, что подача не должна быть ниже определенного минимального значения. В противном случае это может вызвать слишком сильное повышение температуры в насосной камере и, как следствие, повреждение насоса . Рабочая точка за пределами характеристики насоса может вызвать повреждение мотора. По мере изменения подачи в процессе работы насоса также постоянно смещается рабочая точка. Найти оптимальную расчетную рабочую точку в соответствии с максимальными эксплуатационными требованиями входит в задачи проектировщика. Такими требованиями являются:

для циркуляционных насосов систем отопления - потребление тепла зданием,
для установок повышения напора - пиковый расход для всех мест водоразбора.

Все остальные рабочие точки находятся слева от данной расчетной рабочей точки. На следующих двух рисунках показано влияние изменения гидродинамического сопротивления на смещение рабочей точки. Смещение рабочей точки по направлению влево от расчетного положения неизбежно вызывает увеличение напора насоса. В результате этого возникает шум в клапанах. Регулирование напора и подачи в соответствии с потребностью может производиться применением насосов с частотным преобразователем. При этом существенно сокращаются эксплуатационные расходы.