Теоретическая характеристика ЦБН

Графически изображённые зависимости H = f₁(Q), N = f₂(Q), h = f₃(Q) при постоянном числе оборотов называются рабочими характеристиками насоса.

Основное уравнение центробежных насосов с радиальным входом жидкости с учётом соотношений, и можно представить в виде:

и тогда гидравлическая мощность будет равна:

На рис. 1 изображены теоретические характеристики центробежных насосов с бесконечным числом лопастей для различных их форм , но с одинаковыми геометрическими размерами и . Устойчивая работа насоса, благоприятные условия работы двигателя, ввиду сравнительно слабо изменяющейся гидравлической мощности, обеспечиваются только для рабочих колёс с лопастями, загнутыми назад (b₂ < 90^о, ctgb₂ > 0^о).

Действительные рабочие характеристики центробежных насосов отличаются от теоретических тем больше, чем больше подача насоса, ввиду увеличения потерь напора в проточной части насоса и отклонения картины течения от струйной модели.

 

 

Рис.1. Теоретические рабочие характеристики

центробежных насосов для различных форм лопастей

Изготовленные насосы подвергаются стендовым испытаниям, в задачу которых входит определение действительной зависимости напора, потребляемой мощности, КПД насоса от его подачи, т.е. определение рабочих характеристик насоса.

Баланс энергии в насосах

Баланс мощности в насосе наглядно можно представить в виде схемы, представленной на рис 1.

Рис. 1. Баланс мощности насоса

Мощность, которая подводится к валу насоса называется подведенной. Она равна произведению крутящего момента на валу на его угловую скорость

N_П = M_КРω

Мощность, которую мы получаем от насоса в виде потока жидкости под давлением называется полезной мощностью насоса (в дальнейшем просто мощностью)

N_П = Q_HP_H

Отношение мощности насоса к подведенной мощности называется общим КПД насоса

а разность N_П - N_H = N_пот называется потерями мощности в насосе. Потери мощности в насосе делятся на объемные, механические и гидравлические.

Потери мощности на внутренние утечки и неполное заполнение камер насоса

N_об = (Q_ут + Q_неп)P_H

Объемный КПД насоса определится из соотношения

Для современных насосов объемный КПД находится в пределах 0,92…0,96. Значения КПД приведены в технических характеристиках насосов.

Механические КПД характеризует потери на терние в подвижных соединениях между деталями насоса. При относительном перемещении соприкасающихся поверхностей в зоне их контакта всегда возникает сила трения, которая направлена в сторону, противоположную движению. Эта сила расходуется на деформацию поверхностного слоя, пластическое оттеснение и на преодоление межмолекулярных связей соприкасающихся поверхностей.

Мощность, затраченная на преодоление сил трения, определяется

N_тр = M_трω,

где М_тр - момент трения в насосе;
ω - угловая скорость вала насоса.

Механический КПД определяется из соотношения

Для современных насосов механический КПД также находится в пределах 0,92…0,96.

Гидравлический КПД характеризует потери на деформацию потока рабочей жидкости в напорной камере и на трение жидкости о стенки сосуда. Эти потери примерно на порядок ниже механических потерь на трение и часто в инженерных расчетах не учитываются или объединяются с механическими потерями на трение. В этом случае объединенный КПД называется гидромеханическим.

Мощность, затраченная на гидравлические потери, определится

N_г = Q_H ( P_K - P_H ),

где P_К - давление в напорной камере насоса;
P_Н - давление в напорной гидролинии на выходе из насоса.

Гидравлический КПД определяется из соотношения

Общий КПД насоса равен произведению КПД объемного, гидравлического и механического

η = η_об + η_мех + η_г

Таким образом, баланс мощности насоса дает представление о потерях, возникающих в насосе, общем КПД и всех его составляющих.

Характеристика ЦБН

Центробежные нагнетатели

Центробеж­ные нагнетатели - самые распространенные механизмы на судах. Они получили широкое применение благодаря ряду положительных качеств, таких, как: высокая надежность; быстроходность, что позво­ляет непосредственно сочленять их с электродвигателями; равномер­ность подачи перекачиваемой жидкости или газа; малая масса и габа­ритные размеры.

На рис. 11.1 показано устройство схема центробежного нагне­тателя.

Принцип действия нагнетателя основан на взаимодействии лопасти рабочего коле Са 1 с потоком жидкости или газа.

В центробежном на­гнетателе повышение давления жидкости (газа) в колесе достигается в основном благодаря действию центробежных сил; вход у таких на­гнетателей осевой, выход радиальный.

Значение напора, создаваемо­го в центробежном нагнетателе, непосредственным образом зависит от внешней окружной скорости рабочего колеса, являющейся функцией частоты вращения и диаметра колеса.

Рис. 11.1. Устройство центробежного нагнетателя: 1- рабочее колесо; 2 – корпус

( спиральный отвод )

9. Рабочие характеристики центро­бежных нагнетателей

Под рабочими характеристиками центро­бежных нагнетателей понимают зависимости напора Н, мощности Р, ко­эффициента полезного действия η и других параметров от подачи Q. Основные виды рабочих характеристик показаны на рис. 11.2.

Рис. 11.2. Рабочие характеристики центробежного вентилятора:

индекс 1 – для нагнетателей с радиальными лопатками;

индекс 2 – для нагнетателей с лопатками, отогнутыми назад.

Как видно из рисунка, при нулевой подаче ( Q = 0 ), т. е. при перекрытом нагнета-

тельном канале, приводной электродвигатель работает с пони­женной мощностью и поддерживает напор Н .

Теоретический расчет характеристик Н (Q) и η(Q) пред­ставляет большие трудности, поэтому на практике пользуются экспе­риментальными зависимостями, которые приводятся в каталогах. Обыч­но эти характеристики даются для неизменной номинальной угловой скорости ω . Получить характеристику Н - Q для угловой скорости, отличной от номинальной, возможно, используя для этого следующие законы пропорциональности:

= ( 11.3 ); = ( 11.5 ); = ( 11.4 )

На рис. 11.3. показаны Н - Q характеристики центробежных нагнета­телей.

Рис. 11.3. Н – Q – характеристики центробежных нагнетателей

Для получения характеристики Н - Q при угловой скорости, отличной от стандарт-

ной, используются приведенные выше законы пропорциональности.

Для этого задаются рядом значений Q - Q , которым соответствуют напоры Н - Н на характеристике Н - Q при ω = const.

Например, для получе­ния точки а при ω = const необ­ходимо вычислить Q_a и Н_а :

Q_a = Q ( 11.5 ); Н_а = Н ( 11.6 );

В соответствии с соотношением

= ( 11.7 );

рассчи­тываются параболы, проходящие через выбранные точки на задан­ной характеристике (при ω = const). Соединяя точки парабол с одинаковыми скоростями, полу­чают Н - Qхарактеристику для по­стоянной скорости ω = const.

Одновременно полученные параболы – это линии постоянного КПД нагнетателя η = const.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: