Характеристики лопастных насосов

Характеристикой динамического насоса называется зависимость основных его технических показателей от подачи при постоянных: частоте вращения рабочего органа, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос.

Характеристики центробежных насосов. Различают теоретическую и действительную, относительную, безразмерную и кавитационную характеристики. Зависимость напора от подачи называется главной характеристикой.

Рис. 5.12. Характеристики насоса: теоретическая напорная (а) и мощности на валу (б); рабочая (в)

Наклон теоретических характеристик напора и мощности определяется выходным углом лопасти β_2л. (рис. 5.12, а и б). Т.к. в насосе при его работе возникают потери энергии на закручивание потока, на преодоление гидравлических сопротивлений и утечки жидкости через пазухи рабочего колеса, поэтому реальная рабочая характеристика (рис. 5.12, в) отличается от идеальных теоретических характеристик.

Рассмотренные характеристики являются частными, т.к. получены при определенной частоте вращения рабочего колеса. Универсальная характеристика насоса (рис. 5.13, а) – это характеристики насоса полученные при разных частотах вращения рабочего колеса.

Для построения этих характеристик пользуются формулами подобия. При этом гидравлический и объёмный КПД можно считать одинаковыми. Следовательно, можно построить кривую подобных режимов (точки 1 – 7), которая будет являться кривой равных объёмных и гидравлических КПД насоса.

Рис. 5.13. Универсальная характеристика центробежного насоса (а) и характеристика при обточке рабочего колеса (б)

Предположим, что от насоса требуется получить подачу Q′ и H′, причём режимная точка A лежит ниже характеристики насоса (рис. 5.13, б). Для того чтобы работа насоса соответствовала точке A, следует так изменить его характеристику, чтобы она прошла через эту точку. Если нельзя решить эту задачу изменением частоты вращения насоса, то применяют обточку рабочего колеса по наружному диаметру.

Определим, до какого диаметра необходимо обточить рабочее колесо, чтобы характеристика насоса прошла через режимную точку с координатами Q′ и H′. Проведём через эту точку параболу обточек (рис. 26, б). На пересечении этой кривой с характеристикой насоса находим режимную точку В с координатами Q и H. Для точек A и B справедливы формулы подобия из которых, подставив значения Q и H, и зная D₂, определяем D′₂ обточенного колеса.

При больших обточках рабочего колеса КПД насоса понижается, что уменьшает обточку. Предельная величина обточки рабочего колеса зависит от коэффициента быстроходности n_s:

ns						> 350
	0,2	0,15	0,11	0,09	0,07	0,00

Характеристики осевого и вихревого насосов.

Напор осевого насоса максимален при Q = 0 (рис. 5.14, а). При малых подачах кривая H = f (Q) круто падает вниз, имея характерный изгиб в точке А. Т.к. напор, сообщаемый колесом жидкости на разных радиусах различен, поэтому, при малых подачах на части рабочего колеса возникает обратное движение жидкости из отвода в рабочее колесо. Многократное прохождение жидкости через колесо приводит к дополнительной передаче ей энергии от лопастей.

Чем меньше подача насоса, тем больше разница окружных скоростей в колесе и канале, тем больше центробежные силы, вызывающие продольный вихрь, тем больше напор (рис. 5.14, б). Если скорость движения жидкости в канале будет равна окружной скорости рабочего колеса, то вихревое движение прекратится и напор станет равным нулю.

Рис. 5.14. Характеристики осевого (а) и вихревого (б) насосов