Лабораторная работа
Анализ работы центробежных консольных насосов
по курсу «Энергопреобразующие машины»
Минск 2012
Цель работы:
- закрепить теоретические знания по основным эксплуатационным характеристикам насосов;
- изучить принципиальное устройство основных видов центробежных насосов;
- изучить устройство и правила эксплуатации насосов центробежных консольных К 45/30, 1К8/18, 1К20/30;
- провести анализ характеристик насоса К 45/30.
Основные эксплуатационные характеристики насосов
Основные параметры. Основными параметрами (величинами), характеризующие работу нагнетательных машин, являются подача (расход), давление и напор. Энергия, сообщаемая потоку жидкости или газа нагнетательной машиной, определяется указанными величинами и плотностью подаваемой среды. Гидродинамическое и механическое совершенство машины характеризуется ее полным КПД.
Подача (расход) – количество жидкости (газа), перемещаемое машиной в единицу времени. Количество газа, подаваемого вентилятором и компрессором, принято называть производительностью.
Если подачу измеряют в единицах объема, то ее называют объемной и обозначают Q. Системой СИ введена массовая подача М (кг/с) – масса жидкости (газа), подаваемая машиной в единицу времени. Очевидно, что
где ρ – плотность среды, кг/м3; Q – объемная подача, м3/с.
Давление, развиваемое насосом, определяется уравнением сохранения энергии (уравнение Бернулли).
(1)
где р н, рк – соответственно давление жидкости на входе (начальное) и выходе из насоса (конечное), Па; ρ – плотность жидкости, подаваемой насосом, кг/м3, с н, ск – средние скорости потока на входе и выходе, м/с; z н, z к – высоты расположения центров входного и выходного сечений, м.
Формула (1) может быть использована и для вентиляторов, в этом случае последним членом из-за его малости можно пренебречь. Напор, развиваемый нагнетателем, определяется формулой
где р – давление нагнетателя.
Напор представляет собой высоту Н столба жидкости или газа, уравновешивающего давление р.
Разделим все члены уравнения (1) на ρg:
(2)
где Н – полный напор, развиваемый нагнетателем и исчисляемый обычно в метрах.
Уравнение (2) поясняет рис.1.
Рис. 1. Схема определения напора,
развиваемого нагнетателем
Для нагнетателей, подающих жидкости, влияние второго и третьего членов уравнения незначительно, поэтому можно пользоваться в этих формулой
Напор вентиляторов принято выражать условно в миллиметрах водяного столба. Давление, развиваемое вентиляторами, измеряется в паскалях (Па).
Следует иметь в виду, что напор в 1 мм вод. ст. эквивалентен давлению 9,81 Па.
Энергетическое совершенство нагнетателей характеризуется их удельной полезной работай L n (Дж/кг), т.е. расходом энергии на 1 кг массы подаваемой жидкости (газа):
(3)
Работа L (Дж/кг), подводимая на вал нагнетателя, называется удельной работой. Из-за потерь энергии в нагнетателе L > L n
На вал работающего нагнетателя непрерывно подводится мощность от приводного двигателя. Введем понятие полезной мощности и мощности нагнетателя.
Полезная мощность нагнетателя N n – это работа, сообщаемая нагнетателем рабочему телу в 1 с.
Руководствуясь формулой (3), с учетом размерности для насосов и вентиляторов можно записать
Мощность, подаваемую на вал нагнетателя от приводного двигателя, называют мощностью нагнетателя и обозначают буквой N (кВт).
Потери энергии в рабочем процессе нагнетателя определяются неравенством N n< N или N n = N – N пот.
Энергетическое совершенство насосов и вентиляторов оценивается коэффициентом полезного действия η = N n/ N .
В рабочих условиях КПД нагнетателя зависит от многих факторов – конструкции и размеров машины, рода рабочего тела, режима нагрузки установки, характеристики системы трубопроводов, подключенной к нагнетателю.
Эффективность установки, состоящей из нагнетателя, промежуточной передачи и приводного двигателя. Оценивается коэффициентом ее полезного действия ηуст = N n/ N эл, где N эл – электрическая мощность, подводимая к двигателю.
