Теоретические сведения.
Жидкость подходит в осевом направлении с некоторой скоростью с0 к центральной части рабочего колеса насоса. У входа в канал лопатки рабочего колеса изменяют осевое направление струи на радиальное, и скорость с0 возрастает до скорости с1. В канале рабочего колеса происходит дальнейшее повышение скорости до значения с2.
Частица жидкости, двигаясь в канале рабочего колеса, совершает сложное движение. Она вращается вместе с колесом с окружной скоростью и и одновременно двигается относительно рабочего колеса со скоростью w. Таким образом, скорость движения частицы –
это результат сложения по правилу параллелограмма окружной и относительной w скоростей. На рис. показаны параллелограммы скоростей на входе и на выходе из канала рабочего колеса.
Для того чтобы колесо работало с высоким к. п. д., выбирают соответствующие значения углов входа (β1) и выхода (β2).
Основное уравнение центробежного насоса, связывающее напор, развиваемый рабочим колесом, со скоростями, имеет вид:
В этом уравнении:
- гидравлический к.п.д., изменяется в пределах от 0,85-0,95;
К - коэффициент, зависящий от числа лопаток рабочего колеса;
g - ускорение свободного падения g=9,81 м/с2.
Остальные обозначения объяснены на рис. 1.
Лопатки рабочего колеса центробежного насоса делают отогнутыми назад (в сторону, противоположную направлению вращения). При лопатках, отогнутых назад, каналы рабочего колеса расширяются более плавно и менее искривлены, чем каналы других профилей, что приводит к снижению гидравлических потерь внутри центробежного насоса и благоприятно отражается на к. п. д.
Теоретическую производительность центробежного насоса определяют по формуле
Большое значение для нормальной работы центробежных насосов имеет высота всасывания. Различают геодезическую (или геометрическую) высоту всасывания и вакуумметрическую высоту всасывания.
Задание.
1. Начертить рабочее колесо ЦБН.
2. На чертеже указать движение жидкости в колесе.
3. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.
1. Как классифицируются центробежные насосы?
2. Объясните устройство и принцип действия центробежных насосов.
3. Какими параметрами характеризуется работа центробежного насоса?
4. Как определяется полный напор, развиваемый насосом?
5. Приведите расчетную формулу мощности на валу насоса.
6. Что такое рабочая и универсальная характеристики центробежного насоса?
Практическая работа №4
Тема: Работа центробежного насоса.
Цель: Научиться рассчитывать напор, мощность ЦНБ.
Пример.
Необходимо рассчитать напор, расход и полезную мощность центробежного насоса, перекачивающего жидкость (маловязкая) с плотностью 1020 кг/м3 из резервуара с избыточным давлением 1,2 МПа резервуар с избыточным давлением 2,5 МПа по заданному трубопроводу с диаметром трубы 20 см. Общая длина трубопровода (суммарно с эквивалентной длинной местных сопротивлений) составляет 78 метров (принять коэффициент трения равным 0,032). Разность высот резервуаров составляет 8 метров.
Решение:
Для маловязких сред выбираем оптимальную скорость движения в трубопроводе равной 2 м/с. Рассчитаем расход жидкости через заданный трубопровод:
Q = (π·d²) / 4·w = (3,14·0,2²) / 4·2 = 0,0628 м³/с
Скоростной напор в трубе:
w²/(2·g) = 2²/(2·9,81) = 0,204 м
При соответствующем скоростном напоре потери на трение местные сопротивления составят:
HТ = (λ·l)/dэ · [w²/(2g)] = (0,032·78)/0,2 · 0,204 = 2,54 м
Общий напор составит:
H = (p2-p1)/(ρ·g) + Hг + hп = ((2,5-1,2)·105)/(1020·9,81) + 8 + 2,54 = 23,53 м
Остается определить полезную мощность:
NП = ρ·g·Q·H = 1020·9,81·0,0628·23,53 = 14786 Вт
Параметр | Вариант | ||||
ρ, кг/м3 | |||||
Р1, МПа | 1,0 | 1,25 | 1,2 | 1,2 | 1,25 |
Р2, МПА | 2,0 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | |
d, мм | |||||
l, м |
Лабораторная работа №1