Основные характеристики насосов
Основными параметрами, характеризующими работу насосов, являются напор, подача, мощность и коэффициент полезного действия. Напор - это приращение удельной энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него, которое может быть определено разностью напоров на выходе из насоса Н2 и на входе в насос Н1.
В свою очередь, напор на входе 1 и выходе 2 из насоса (см. рис. 4.2) согласно уравнению Бернулли есть сумма трех удельных энергий: Z - геометрического напора потенциальнойэнергии положения (высоты); p/γ - пьезометрического напора потенциальной энергии за счет развиваемого давления и v2 /2g - скоростного напора кинетической энергии жидкости. В соответствии с этим напор, создаваемый насосом, можно определить по выражению:
где g - ускорение свободного падения, м/с ;
Z1, Z2 - отметки центров тяжести, т. е. расстояния от точек присоединения вакуумметра и манометра до плоскости сравнения или уровня воды в расходном резервуаре, м;
p1, p2 - абсолютное давление во всасывающем и нагнетательном патрубках насоса;
v1, v2 - скорости потока жидкости на входе и выходе из насоса, м/с, которые можно определить по расходу (Q, м3/с) и диаметру (d, м) патрубков исходя из уравнения неразрывности
|
При подборе насоса требуемый напор вычисляется по формуле
H = Hст + hн + hв (4.13)
где H - напор, создаваемый насосом, м;
Hст - статический напор в системе водоснабжения;
hн и hв - потери напора соответственно в коммуникациях насосной станции и водоводах.
Подача насоса - расход, объем жидкости, подаваемый насосом в единицу времени и измеряемый в л/с, м3/с или м3/ч. Таким образом, подача характеризует производительность насоса.
Полезная мощность насоса - это работа, совершаемая в единицу времени и пропорциональная плотности жидкости (γ, кг/м3 ), производительности (Q, м3/с) и развиваемому напору (H, м):
Nnол=γQH. (4.14)
| Откуда мощность, потребляемая насосом, равна |
При этом величина Nпол имеет размерность кг·м/с. Вследствие неизбежных потерь энергии в самом насосе потребляемая мощность на валу насоса N должна быть больше полезной на величину этих потерь, которые определяют коэффициент полезного действия (КПД) насоса
|
Рис. 4.3. Рабочие характеристики насоса:
Н =f(Q) - напор; N = f[Q) - мощность;
η = f(Q) - коэффициентполезного действия
|
Характеристики насосов строятся по результатам их испытаний при различной производительности, т. е. при различных степенях открытия задвижки на напорном трубопроводе работающего насоса. Таким образом, по результатам испытаний определяются зависимости напора Н =f(Q), мощности N = f[Q) и КПД η = f(Q).
Математической моделью этих характеристик являются параболы следующего вида:
|
Путем деления на число 102 размерность мощности Nпол (кг·м/с) переводится в киловатты. Мощность привода насоса определяется по формуле
где kз - коэффициент запаса, учитывающий перегрузки двигателя и снижение его КПД в процессе эксплуатации;
ηпер - КПД передачи от двигателя к ротору насоса.
Графики, определяющие зависимость между основными параметрами насосов, называются его характеристиками (рис. 4.3).
где a1, a2, a3, b1, b2, b3 и b4 - коэффициенты характеристики для данного насоса.
Рабочие характеристики в виде графиков прикладываются к паспорту выпускаемых заводами насосов. Кроме того, эти данные сводятся в специальные каталоги, в соответствии с которыми и производится подбор насосов (рис. 4.4).
|
Рис. 4.4. Сводный график характеристик Q =f(H) насосов типа К
При определении режима совместной работы насосов на водопроводную сеть необходимо знать ее характеристику. Характеристикой внешней сети называют графическую или аналитическую зависимость между потерями напора и расходом жидкости в трубопроводе. Полный напор, создаваемый насосом, должен быть достаточным для преодоления гидравлических сопротивлений в сети, подъема и излива воды:
H = Hг + hдл + hм + hизл, (4.21)
где Hг - геодезическая высота нагнетания, м;
hдл - потери напора по длине, м;
hм- потери напора в местных сопротивлениях;
hизл - напор, необходимый для излива воды из водозаборных приборов, м.
Если выразить скорость потока как отношение расхода (Q, м3/с) к площади живого сечения (ω, м2) водовода