Характеристики центробежных насосов

Зависимости между основными параметрами лопастных насосов для различных режимов работы принято представлять графически в виде характеристик.

Характеристикой насоса называют графические зависимости основных его параметров от подачи (для объемных насосов - от создаваемого давления) H=f₁(Q), N=f₂(Q), h_н=f₃(q) и Н_в=f₄ (Q) при постоянных числах оборотов вала двигателя насоса и неизменных свойствах жидкости на входе. Характеристики насоса (рис. 2.30) получают только экспериментально.

ŋ=const

Нмакс

Нопт

HB

Q

QHмакс

H

N

HB

Низм

Nном

Nопт

HBном

HBдоп

NB

QT

Q

N

P

ŋ=const

0

0

ŋ

ŋ

ŋопт

ŋном

H,N,ŋ

N,ŋ,Q

а) б)

Рис. 2.30. Характеристики лопастных (а) и объемных (б) насосов

Кривые H=f₁(Q), N=f₂(Q) и h_н=f₃(q) характеризуют энергетические качества насоса, кривая Н_в=f₄ (Q) дает представление о его всасывающей способности. Кри­вую H=f₁(Q) называют напорно-расходной характеристикой; она имеет особое значение при эксплуатации насосов.

Рабочая часть характеристики — зона характеристики насоса, в пределах которой рекомендуется его длительная эксплуатация. Рабочая часть характеристики определяется допустимым значением снижения КПД на 2—3% максимального его значения.

Форма характеристики насоса зависит от конфигурации проточной части насоса, соотношения кинематических параметров потока в проточной части, вязкости и т. п.

В общем случае напорная характеристика H=f₁(Q) представляет собой кривую, показывающую изменение напора при увеличении подачи. Характеристика h_н=f₃(q) имеет максимум, по которому устанавливается оптимальный режим эксплуатации насоса.

Характеристикой сети называют графическую зависимость напора в сети Н_c от расхода Q. Графически установившееся рабочее состояние системы «насос — сеть» определяется точкой пересечения характеристики насоса с характеристикой сети (рис. 2.31), которую называют рабочей точкой.

Для характеристик насоса и сети может быть только одна рабочая точка, определяющая устойчивый рабочий режим системы. По условиям эксплуатации расход сети может изменятьcя. При этом будет изменяться напор в сети и, следовательно, положение рабочей точки. Всякое новое положение рабочей точки может быть получено изменением формы и положения характеристик насоса и сети.

а) б) в)

Рис. 2.31. Характеристики насоса и сети с двумя последовательными (а) и параллельными (б) горизонтальными участками и с двумя параллельными участками, расположенными на различных отметках (в)

Работу насосной установки регулируют с целью изменения параметров работы—подачи и напора; при этом меняются также значения N и h. Регулирование может осуществляться воздействием на элементы сети или на насос. В общем случае ординаты характеристики сети представляют собой сумму напоров - статического H_ст и динамического, равного гидравлическому сопротивлению сети R (сумма гидравлических сопротивлений на трение по длине и местных сопротивлений).

Трубопроводная сеть может состоять из нескольких участков разной длины, различного диаметра, расположенных на различных отметках, соединенных последовательно или параллельно.

При последовательном соединении участков характеристику сети получают суммированием их сопротивлений при данной подаче. На рис. 2.31, а приведена работа насоса на сеть при статическом напоре H_ст и гидравлических сопротивлениях двух последовательно включенных участков трубопроводов R₁ и R₂:

.

При параллельном соединении участков трубопроводов абсциссы характеристики сети получают суммированием расходов жидкости, проходящей через отдельные участки при постоянном напоре.

На рис. 2.31, б показан график работы насоса на сеть, состоящую из двух параллельно соединенных горизонтальных участков трубопроводов с гидравлическими сопротивлениями R₁ и R₂.

Характеристика сети Q может быть найдена суммированием произвольно выбранных подач Q₁ и Q₂.

На рис. 2.31, в рассмотрен случай, где каждый из параллельно соединенных участков с гидравлическими сопротивлениями R₁ и R₂ имеет свой статический напор и , поскольку участки расположены на разных отметках. В этом случае характеристика сети представляет собой ломаную кривую, которая состоит из характеристики R₂ до пересечения ее с линией статического напора , а затем из кривой, получаемой суммированием подач.