Испытание центробежного насоса

 

Цели работы:

- изучение конструкции, принципа действия насоса, параметров, характеризующих его работу;

- проведение испытаний насоса, построение и анализ его рабочих характеристик H = f (Q), N = f (Q), η = f (Q).

 

Теоретическая часть. Центробежные насосы относятся к группе лопастных. Передача механической энергии от двигателя к жидкости осуществляется за счет воздействия лопаток рабочего колеса на жидкость, проходящую через насос. Центробежный насос состоит из следующих основных чаcтей (рис. 14): рабочего колеса 1, корпуса 2, нагнетательного патрубка 3, всасывающего патрубка 4.

Принцип действия насоса: при включении электродвигателя рабочее колесо приводится во вращение с помощью вала, на котором оно жестко закреплено. Если корпус насоса заполнен жидкостью, то при вращении рабочего колеса 1 жидкость, находящаяся в нем, приобретая энергию от лопаток, также приходит во вращение и под действием центробежной силы отбрасывается от центра колеса к корпусу 2, выполненному в виде спирального отвода. В результате в центре рабочего колеса создается разряжение, обеспечивающее всасывание жидкости через всасывающий патрубок 4 в рабочее колесо. В спиральном отводе происходит преобразование кинетической энергии потока в потенциальную. Затем жидкость поступает в напорный патрубок 3.

Для предотвращения утечек жидкости через зазоры применяются уплотнения. При сопряжении вала с корпусом используются сальниковые уплотнения. Уплотнение зазора между корпусом и рабочим колесом, предназначенное для разделения областей низкого и высокого давлений в рабочей полости насоса, осуществляется сменными уплотняющими кольцами.

Работа центробежного насоса характеризуется следующими параметрами: подачей Q, напором Н, потребляемой мощностью N, частотой вращения n, коэффициентом полезного действия (КПД) η.

Подача насоса Q – количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени (м³/с).

Напором Н называется удельная энергия приобретенная единицей веса жидкости, прошедшей через насос. Величина Н определяется как разность удельных энергий жидкости на выходе из насоса и на входе в него:

(19)

где , и – соответственно геометрический, пьезометрический и скоростной напоры в сечении 1–1 в месте подключения манометра (рис 15); , , – то же в сечении 2–2 в месте подключения вакуумметра. Если диаметры всасывающего и нагнетательного трубопровода одинаковы, то уравнение (19) после несложных преобразований можно записать в следующем виде:

, (20)

где – показание манометра, подключенного к нагнетательному трубопроводу (переведенное в меры жидкостного столба); – показание вакуумметра, подключенного к всасывающему трубопроводу (переведенное в метры жидкостного столба); – вертикальное расстояние мезду точками подключения манометра и вакуумметра.

Потребляемой мощностью N называется энергия, подводимая к насосу от двигателя в единицу времени.

Полезная мощность насоса N _п – это мощность, приобретаемая жидкостью при прохождении через насос. Полезная мощность определяется по формуле

, (21)

где r – плотность жидкости.

Полезная мощность насоса всегда меньше потребляемой. Отношение полезной мощности к потребляемой называется коэффициентом полезного действия:

. (22)

Часть подведенной мощности теряется (превращается в тепло). Потери мощности в насосе делят на потери механические, объемные и гидравлические, общий КПД насоса определятся как произведение:

(23)

где h_м – механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках, сальниках и потери на трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость;h_о – объемный КПД, который учитывает утечки жидкости из нагнетательной во всасы­вающую область через уплотнение между корпусом и колесом; h_г – гидравлический КПД, учитывающий потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.

Зависимости H = f (Q), N = f (Q), η = f (Q).называются рабочими характеристиками насоса. Для их построения необходимо провести опытное испытание насоса и получить значения Q, Н, N и η.

 

Описание лабораторной установки

Установка (рис. 15) состоит из бака 1 с водой, всасывающего трубопровода 2, вакуумметра 3, центробежного насоса 4 с приводом от электродвигателя 5 и муфтой 6, манометра 7, нагнетательного трубопровода 8, снабженного регулировочным краном 9 и счетчиком расхода жидкости 10, ваттметра 11 для измерения мощности электродвигателя.

 

 

Рис. 15. Схема лабораторной установки

 

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с лабораторной установкой, записать марку насоса и его техническую характеристику.

2. Заполнить насос водой и включить его в работу.

3. Полностью открыть кран 9 и записать в таблицу показание вакуумметра 3, манометра 7, ваттметра 11 и счетчика расхода жидкости 10.

4. Прикрывая кран 9, установить 5–6 различных расходов и произвести те же измерения.

5. Закрыть кран 9 и при Q = 0 записать показания всех приборов.

6. Записать исходные данные: род жидкости, частоту вращения насоса h, расстояние Dz между точками подключения вакуумметра и манометра.

 

№ опытов

Рвак, кгс\см2

Нвак,, м. вод.ст

Рман, кгс\см2

Нман, м.вод.ст

Объём воды, перемещаемый насосом V, м3

Время перемещения объёма t,с

Показание ваттметра N1, кВт

Полный напор насоса Н,м.вод.ст.

Подача насоса Q, м3\с

Потребляемая мощность N, кВт

Полезная мощность Nп, кВт

КПД насоса,η

 

Обработка экспериментальных данных

1. Показания вакуумметра и манометра перевести в метры водного столба, по формуле (20) рассчитать напор насоса Н.

2. Определить подачу насоса Q = V \ t; потребляемую насосом мощность N = N ₁·η_эдв, где N ₁ – показания ваттметра; η_эдв – КПД электродвигателя;

3. Определить полезную мощность насоса по формуле (21); КПД насоса по формуле (22).

4. Построить графики H = f (Q), N = f (Q), η = f (Q) и провести их анализ.