Файл: Чарей В.Е. Гидравлические машины учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 04.04.2024

Просмотров: 49

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

- 24 -

Эта мощность равна

 

 

 

 

 

КВ1’

(18)

 

где

р

-

коэффициент полезного

действия

насоса; у

поршневых насосов

 

рн

= 0 ,7 -0 ,8 5 ; у центробежных

рн =

= 0 ,5 -0 ,9 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

?н=?о?г?м 1

<19>

 

 

.

А

-

коэффициент

объемного наполнения, учиты -

вающий потери

(утечки

жидкостей и д р .);

р0 =

0,8 -0,95;

 

рг - гидравлический к .п .д ., учитывающий затрату

энергии на трение

и скоростные

потери в насосе; рг

= 0 ,7 -0 ,9 ;

 

рп - механический к .п .д .; учитывающий потери на

трение в подшипниках и д р .;

рн - 0 ,5 -0 ,9 .

 

 

Насосы обычно работают от двигателя через какую-либо пере­ дачу. Поэтому (эффективная) мощность на валу или шкиве двига­ теля равна (с учетом перегрузки двигателя)

 

 

 

 

м н

 

К В Т ,

( 20)

 

 

где

пер ■*

K# П 4д •

 

?пер

для

непосредственного соа-

передачи

динения

Рг,

и

насоса

через

упругую муфту^

 

для

двигателя

I;

 

 

 

 

 

 

 

 

пер

 

ременной передачи

 

уп вр ~

0,95;

для

зубчатой передачи

рпе/}

= 0 ,95 Л

‘ , где

п

- число

сцеплений;

 

 

 

к - коэффициент запаса мощности (на случай перегрузки)

для двигателей мощностью до 10 квт;

к = 1 ,5 -1,15;

для

двига

гелей мощностью свыше 10 квт

 

к

=

1,10.

 

 

Пример 3 . За время 'Т =

5 час.40 мин. насос подал Q =

= .255 м3 воды; показания приборов при этом были: вакуумметра

hSaK = 4,5

м ВОД.ОТ., манометра Нман= 6,5

м вод.ст. Насос

приводился

от двигателя через

ременную

передачу. Определить

необходимую мощность двигателя.

 

 

 

Р е ш е н и е

 

Принимая к = 1 ,1;

рн = 0,8

ш?пер= 0»95, по Формуле (20)

получим 4 * = к

= 1,1

 

--------- = 12,3каг.

*

 

1ог&?пер

5,67«Зб00.102‘0,8-0,95


- 2b

Г л а в а

2 .

Лопастные насосы

I . Центробежные насосы

В настоящее время выпускается бояьаое количество различ­ ных центробежных насосов, которые классифицируются по различ­ ным признакам.

1) Со числу рабочих колес з насоса -г на одноступенчатые (одноколесные), двухступенчатые (двухколесные), многоступен­ чатые (многоколесные);

2)по. наличию лопастного отвода - на насосы с направляю­ щим аппаратом (лопастным отводом) и без направляющего аппа - рата;

3)по расположению.оси насоса - на горизонтальные и вер­ тикальные;

4)по температуре перекачиваемой жидкости - на горячие а холодные;

5)по быстроходности - на тихоходные, нормальные и быст­ роходные. Кроме этого, насосы классифицируются и по другим признакам.

Основными частями центробежного насоса (рис. 20) являются

корпус I и рабочее колесо 2, вращающееся в корпусе вместе с валом. Отличительной особенностью центробежных насосов являет­

ся то, что они для начала

 

всасывания требуют предвари­

тельной заливки, для чего

на конце всасывающей линии устанав­

ливается всасывающий клапан 3.

При отсутствии клапана иногда

Рис. 20. Схема установки центробеж­ ного насооа.

гб -

ставят специальный вакуум-насос,, который отсасывает воздух из воасывающех’о трубопровода, в результата происходит залив­ ка наоооа. Рабочее колесо приводят во вращение (500-3000 об/мин); при этом развивается центробежная сила, отбрасываю­ щая жидкость от центра к периферии (по промежуткам между

изогнутыми лопатками). Таким образом, возникает ток жидкости из всасывающего трубопровода в напорный. Жидкость получает энергию, достаточную для преодоления давления столба жидкости в напорной трубе.

Центробежный насос пускают при закрытой задвижке 4 на на­ порной линии. Каждое рабочее колесо насоса способно выбросить жидкость на высоту приблизительно 25-100 м. Для подачи жид - кости на большую высоту на один вал насаживают несколько ко­ лес.

Жадность, выброшенная одним колесом, подхватывается вто­ рым и выбрасывается с удвоенным напором и т . д . , поднимаясь кап бы по ступенькам.

В некоторых более совершенных насосах для уменьшения • гидравлических потерь в насосе (для повышения к .п .д .) приме­ няют направляющий аппарат, в виде обода колеса с криволиней­ ными лопатками, плавно подводящими жидкость с одного колеса на другое, турбинные насосы (рис, 21J_.

Рио. 21. Схеме четырехстуиенчатого центробежного насоса:

X - рабочее колесо; 2 - нё' правляющий аппарат.

Центробежные нвсосы могут быть и.вертикальные, если насос врэщаетоя в вертикальной плоскости (рис. 22), например глубоководные центробежные насосы.

2. Основное уравнение центробешого насоса

Движение жидкости в каналах рабочего колеса имеет весьма



-27 -

-S

Рше. 22. Схека вертикального ( погружного} центробежного насоса:

1- электродвигатель: 2геатка;

3- насоо; ^-напорный трубопровод?

5 - обсадная труба.

сложный вид. Изобразим охеизтично рабочее колесо насоса (рис.

 

 

 

Рис. 23. Схема центробежного насоса.

 

 

Частица

iij

 

передвигается к выходу по лопатка

М£.

Эта ча­

стица движется

с

о т н о с и т е л ь н о й , скоростью W

,

меняясь

от

W,

 

до W3 ; кроме того,

она вращается с

коле

-

сом с постоянной

угловой скоростью ш

и имеет

переносную

 

(окружную)

скорость:

 

 

 

 

Uf = № t f и U2 = со г2 ,

 

 

 

 

 

 

28 ~

 

 

 

 

 

Абсолютная скорость

С

частицы

равна

диагонали

паралле­

лограмма, построенного на этих скоростях

w

и U

, причем

переносная

скорость

U

. направлена по

касательной к окру»-

пости.

Угол между С и

U

 

обозначим

сС

(обычно для

плавного

входа

на лопатки принимают

ос =90°=(-^-).

 

 

 

 

Абсолютную скорость можно разложить на две составляющих:

а)

по

направлению переносной скорости

( окру жной) ^ С

CosА

(эта скорость характеризует .напор насоса)

-

т а н г е н

ц и ­

а л ь н а я

с о с т а в л я ю щ а я ;

 

 

 

 

б)

по

направлению

радиуса

Cz = CSifict

(эта скорость харак­

теризует производительность)

- м е р и д и а л ь н . а я

с о ­

с т а в л я ю щ а я.

По уравнению Бернулли напор выражается разностью удельных энергий при выходе с лопатки и входе на нее

НМ + c j _ А c l

Л2§ р д + г д

ИЛЙ

н

И

+

с 1 - с и \

.

 

(21)

 

или

 

 

 

 

 

Разность

энергий

положения 7S - 2 t не

влияет на

напор

 

На частицу

н действует

ц е н т р о б е ж н а я

с и -

л а ,

равная

массе,

умноженной на

угловое

ускорение

( т с д 2 ) .

 

Элементарная

работа в радиальном направлении равна

 

 

 

 

йД = т оог г й .1 ,

 

 

 

а работа на

пути

от

7, до

равна

 

 

Д=/ moo2zctz=rmo7J

\йг=

г,

 

так как

.

U s= c o 2z 2

,

то

 

 

Ч- ~ w с

 

 

 

я * Ч ? К - и ‘ ) .

 

'

Относя

раооту

в единице

силы тяжести G=mg; т - д

- д ,

получим

 

 

 

 

 

 

 

 

9

9

 

 

 

Й --

ц

( 22)

 


- 29 -

Представим себе, что в неподвижном колесе жидкость движет­

ся с теми же относительными

скоростями

W

, что и при вращаю­

щем колесе, тогда

уравнение

энергии в неподвижном колесе

для

частицы М (при

=

) и

без учета

потерь

энергии можно на­

писать

 

 

 

 

 

 

или

(23)

Во вращающемся колесе расход при входе равен расходу при выходе; следовательно, удельная потенциальная энергия в под - вияном колесе будет больше, чем в неподвижном колесе, на ве - личину энергии, приобретенной за счет центробежной силы (22); тогда

 

V f - w ?. u j - u f

т

J>9

29

~ 2?

 

Подставив в выражение

(21)

из (2 4 ), получим

Из треугольника скоростей на основании теоремы косинусов

wf= U?+ cf~2U/)Cosaf ,

IV/- Ug+ С2 -2 U 2fgCosotg f

подставив вместо w f u w / в уравнение (25) их значения, по­

лучим

н uf+c/- 2u,Cjсоsou и%+с1-2игс, Cusa.91ui-ufl ci-c?

29

29

29

4

или

U2 C2 2 osacs-U,C,CosoLf

(26)

30 -

Учитывая, что для безударного выхода жидкости на колесо

принимав?

а'/

= 90°|

Cos

90° = 0,

,

Lf~ С1г Сг Со5<£2

( 27)

Уравнения (26) и (2?) -

основные уравнения центробежного

наеооа (Эйлера),

справедливые для ,всех центробежных машин

(насосов, турбин,

вентиляторов

и пр.)»,:

В действительности в насоса при его работе'происходит ис­

кажение струйного

движения жидкости, т .е . циркуляция и потери

анергии на трение частиц жидкости, поэтому действительный на-

нор

будет несколько

меньше

и равен

 

 

 

 

 

 

 

//= к

п UgCuCoscLg а ,С , CosOL' (

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

'

 

 

 

9

 

 

(28)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

Кц

-

коэффициент циркуляции, равный 0 ,6 -0 ,9

(опре­

деляется

опытным нутам или по формуле академика Нроскуры Г.ФО;

 

 

г?г

- гидравлический к .п .д ., зависящий от

конструк­

ции

насоса;

(?

=

0,7

- 0 ,9 .

 

 

 

 

 

 

 

Мощность для всей массы жидкости равна М=УОН

;

с дру­

гой

стороны,

N=MCo%где

 

м

- крутящий момент; со

-

угло­

вая

скорость!1 Так как

М=М

 

то

= УQHVimn в виду, что

 

U - z c o

и

 

 

р

и подставив в

(2 6 ),

получим

 

 

 

 

 

С1^рЦ[С2г 2 С о з а р С ^ С о з а . р ,

(29)

 

 

 

Уравнение

(29)

(Эйлера)

-также

является

основным для всех

центробежных машин.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Аримец.4 .

 

Определить--производительность центробежного на­

соса

и напор

ступени

при

числе оборотов

 

п = 1450

об/мин,

если

 

уг

= 0,85;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кц, = -0,775;

 

г,, =

75» мм;'

. Zs -

150 мм;

:

4 = -2 .4

мм;

4 =

J2

мм;

чдсло

лопаток»'

Z

= 7;

толщина

лопаток "

5

- 3 мм;

> / • “ 15°;

 

А

=

30°-

'

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а

ш е и и е.

Окружная ркррссть при вху#«

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

3,14 ■0,(5 - /4.:10

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~

------ до--------= -Н ^п /сек .