Файл: Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 134
Скачиваний: 0
24
£ ± + |
* - н |
+ £ l + |
^ |
+ hTn.Èc’ |
1 |
га - '* |
т |
іа |
к |
где Н г£с - геометрическая шсота всасывания; |
||||
7Я0 - |
скорость движения жидкости на свободной поверх- |
|
ѵ і |
ности; |
|
тгх- - |
скоростной напор у входа в рабочее колесо; |
|
пп£~ потери напора во ^сасываицем трубопроводе. |
||
Пренебрегая величиной |
вследствие малой скорости дви |
|
жения перекачиваемой жадности*на свободной поверхности,подучим
|
Ра-Рі |
|
|
|
|
|
или |
Т |
2^ |
л.ёс* |
|
|
|
|
|
ѵ? . |
|
|
||
|
.. дсп |
|
|
|||
|
ЧВс = Н6ак~ |
Ц |
Н П . 6 с ■ |
(1.9) |
||
В |
паспортах заводов-изготовителей (и каталогах) |
указы |
||||
вается допустимая вакууыметрическая |
высота всасывания, |
най |
||||
|
денная из натурных испытаний и при |
|||||
|
веденная к |
атмосферному давлению |
||||
|
(I кгс/см2 ) и температуре 20°. |
|
||||
|
|
При изменении высоты установки |
||||
|
насоса над уровнем моря и при подаче |
|||||
|
им жидкости с другой температурой до |
|||||
|
пустимая вакуумметрическая |
высота |
||||
|
всасывания |
определяется по формуле |
||||
|
|
|
ю |
+ н а+ о,2^- Y |
|
|
Рис.I.II. Расчетная |
Н£ан- вакуумметрическая вы |
|||||
схема насосной установки где |
||||||
для определения высоты |
|
сота, указанная в ка |
||||
|
всасывания |
|
||||
|
|
талоге; |
|
|
||
|
|
|
|
|
||
Н А- атмосферное давление |
на местности, |
где устанавливается |
||||
|
насос, м вод.ст.; |
|
|
|
|
|
0,24 |
- упругость насыщенных паров воды при температуре |
20°. |
||||
§ 1.8. КАВИТАЦИЯ
Во время работы центробежного насоса жадность, перемещаясь во всасывающем трубопроводе, поступает в зону уменьшающихся
25
давлений, достигающих минимума при входе жидкости на лопатки рабочего колеса.
В случае снижения давления в потоке жидкости до величины, равной упругости насыщенного пара при данной температуре, жид кость начнет переходить в парообразное состояние. При этом бу дет происходить также интенсивное выделение растворенных в ней газов.
Образовавшиеся пузырьки паров и газов (кавитационные ка верны) затем вместе с потоком жидкости попадают в зону повышен ных давлений, где они и конденсируются.
При конденсации пространство, которое ранее занимала ка верна, с большой скоростью оудет заполняться жидкостью со всех сторон. В момент завершения конденсации частицы жидкости, стал киваясь, внезапно останавливаются и происходит местный гидрав лический удар. При этом давление может достигать сотен и тысяч атмосфер.
Процесс вскипания и последующей конденсации жидкости в по токе, сопровождающийся местными гидравлическими ударами, носит название кавитации.
Вследствие кавитации происходит снижение производительности, напора и к.п.д. насоса. При сильном развитии кавитации насос полностью прекращает подачу. Длительная работа насоса даже при незначительных кавитационных явлениях совершенно недопустима, так как от действия кавитации происходит механическое и химиче ское разрушение рабочих поверхностей (из-за непрерывных гидрав лических ударов и выделения кислорода в кавернах).
Особенно сильно кавитационному разрушению подвержены чутун и углеродистая сталь. Наиболее устойчивы в этом отношении не ржавеющие стали и бронза.
Явление кавитации сопровождается характерным потрескива нием в области всасывания, щумом и вибрацией насоса, наруше нием центровки, а также механическими повреждениями всасываю щего, а иногда и напорного патрубка.
Кавитация наступает в том случае, если удельная энергия потока жидкости перед входом в насос становится равной энергии, соответствующей давлению насыщенного пара жидкости.
Удельная энергия потока перед входом в насос
26
Энергия, соответствующая давлению парообразования ( Pt ),
равна
Условием бескавитационной работы насоса будет
(І.Х О )
где Ah - кавитационный запас напора, м.
Учесть аналитически все факторы, влияющие на кавитацию, не представляется возможным. На основании обобщения большого коли чества опытов С.С.Руднев для определения величины кавитацион ного запаса предложил следующую эмпирическую формулу
4 |
|
ѵтгу |
(і.и) |
Ah2= 10(- с ) |
где п - число оборотов рабочего колеса, об/мин;
Q-производительность насоса,. м3/сек;
С- кавитационный коэффициент быстроходности.
Этот коэффициент зависит от конструктивных особенностей насоса и равен:
-для тихоходных насосов - 600 - 800;
-для нормальных насосов - 800 - 1000;
-для быстроходных насосов - 1000 - 1300.
Подставляя значение A h из выражения (І.ІО) и решая выражение(І.ІІ) относительно п , получим формулу для числа оборотов
насоса, при котором не должна, возникать кавитация
PrPt <
_ І |
_____ Ч _ |
(I.12) |
S M |
' s f T |
|
‘Пользуясь уравнением Бернулли, определим максимально до пустимую геометрическую высоту всасывания насоса с учетом его кавитационных свойств.
Уравнение Бернулли для всасывающей полости насоса имеет вид
t
Т + ^5 = Т ~ LH^ +hnJcl (ІДЗ)
27
Левая часть уравнения представляет собой удельную энергию потока жидкости при входе в насос.
Согласно условию бескавитациояной работы насоса, из урав нения (І.ІО) имеем
Pt
(I.I4)
Т
Приравняв левые части уравнений (І.ІЗ) и (І.І4), получим
С целью выяснения кавитационных качеств насоса составляют так называемую кавитационную характеристику (рис.I.12). Она представляет собой совокупность зависимостей напора, мощности и к.п.д. насоса от вакуумметрической высоты всасывания при по стоянном значении про изводительности и чис ла оборотов.
При эксплуатации насосов меры против возникновения кавита ции сводятся к следую щему:
1. Не превышать до пустимой вакуумметрической высоты всасывания.
2. Всасывающий трубо провод делать коротким с большим диаметром, без резких пере гибов.
3.Вся всасывающая полость должна быть хорошо герметизи
рована.
4.Не допускать перегрузки по подаче (производительности) свыше 25%.
5.При малом давлении во-всасывающей полости или высокой температуре жидкости создавать геометрический подпор, т.е. устанавливать насос ниже уровня жидкости в приемном резервуаре.
28
§ 1.9. НАПОР, РАЗВИВАЕМЫЙ НАСОСОМ
Напор, развиваемый насосом, представляет собой разность удельной энергии жидкости на выходе из насоса и на входе в него.
Для рассматриваемого случая удельная энергия жад ности на входе в насос (се чение І-І рис.I.13) равна
£•,,, + А . |
Л , |
Т |
ц |
ідѳ г - расстояние от оси насоса до уровня жидкости.
Удельная энергия жид кости на выходе из насоса (сечение П-П)
Z + |
Pz |
Ѵг |
т |
ц ’ |
Рис.I.13. Расчетная схема насос ной установки для определения
напора
іде р г - абсолютное давле ние жидкости на выходе из насоса;
ѵ-^- скорость движения жидкости в напор ном патрубке.
Следовательно, полный напор насоса |
будет |
|
||
|
Рг-Р, |
о |
9 |
|
|
ц |
м. |
||
|
1 |
|
||
Абсолютное давление р ,, измеренное вакуумметром (в кгс/ cn?) |
||||
и пересчитанное в метрах,будет |
|
|
|
|
Р, |
10000 |
Ра-Ре |
|
|
= |
|
|
|
|
о
дце р, - давление у входа в насос; ра - атмосферное давление;
pg - отсчитанное по вакуумметру разрежение жидкости у входа в насос;
29
■у - объемный вес.
Абсолютное давление рг на выходе из насоса измеряется мано метром (в кгс/см^). После пересчета его в метры получаем
Рг |
WOODРа^Рм |
|
Т |
|
|
іде р м - давление, отсчитанное по манометру. |
||
Подставляя значения р, и |
р г в формулу напора, имеем |
|
Н =10000 Рм+ Ре |
м . |
|
|
|
у-/-г?/ |
|
Т |
ц |
При расположении манометра і вакуумметра, как показано на рис.I.14, напор насоса выра
жается формулой
н ° ю ооо |
|
± U / + V . |
|
Требуемый |
полный |
напор |
|
насоса |
для |
вновь |
проекти |
руемой установки определяется в метрах и выражается формулой
Н = И г.й+ И г.иа^Ьп . ^ Р п.наг-
алъ)
Следовательно, рабочий на пор насоса должен равняться сумме высот всасывания и на гнетания, сложенной с суммой потерь напоров на пути всасыва ния и нагнетания.
Рис.I.14. Схема установки манометра и вакуумметра на центробежном насосе
§1.10. МОЩНОСТЬ НАСОСА И К.П.Д.
Полезная мощность насоса определяется по формуле
А/ |
Т Q" |
кВт, |
|
102 |
|
|
эо |
|
|
|
где |
Q - производительность насоса, м3/сек; |
|
||
|
Н - рабочий напор насоса, и; |
|
|
|
|
j - объемный вес жидкости, кгс/м3 . |
|
||
|
Мощность насоса на валу (потребляемая мощность) |
|||
|
' /V = А |
= |
, |
(I.I6) |
|
7 |
|
|
|
где |
7 - полный к.п.д. насоса. |
|
|
|
|
Полный к.п.д. учитывает все потери, связанные с передачей |
|||
энергии нагнетаемой жидкости. Эти потери можно разделить на |
||||
три вида: I) гидравлические; 2) |
объемные; 3) механические. |
|||
|
Г и д р а в л и ч е с к и е |
|
п о т е р и . |
Этот вид потерь |
обусловлен трением жидкости о поверхности проточных каналов, преобразованием динамического напора в статический, резким из менением средней скорости потока при входе в каналы и при пере ходе из каналов рабочего колеса в направляющий аппарат.
Эти потери учитываются гидравлическим к.п.д. насоса, кото рый равен
=л_ ж •н
ьН т H f h t ’
где Н - напор насоса; Нт- теоретический напор насоса;
Иг - гидравлические потери напора насоса.
Величина г|г обычно находится в пределах 0,8 - 0,95.
О б ъ е м н ы е п о т е р и . В насосе имеет место перепад давлений на входе в насос и на выходе из него. Под действием
|
этого перепада ( рг - |
р, ) часть жид |
|||
а |
кости |
q_ |
протекает |
через зазоры |
|
(рис.1.15) и возвращается во всасываю |
|||||
|
|||||
|
щую полость. Поэтому, если в напорный |
||||
|
трубопровод поступает количество жид |
||||
|
кости |
Q. , то колесо должно подавать |
|||
|
расход |
Q |
+ q . |
|
|
|
Энергия'жидкости, возвращагщейся |
||||
во всасывающую полость, теряется. Эти потери энергии и называются объемными (щелевыми). Количественно объемные по тери могут быть оценены объѳиным к.п.д., который равен