Лабораторна робота № 3.

1. ТЕМА: Випробування насосу і зняття його характеристик.

2. МЕТА: Практично ознайомитися з насосною установкою, визначити за експериментальними даними залежності Q-H, Q-N, Q-, Q-Hc і параметри робочої точки.

3. ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Одноступінчастий відцентровий насос має слимакоподібний корпус, всередині якого знаходиться робоче колесо (рис. 1). У багатоступінчастого відцентрового насосу всередині корпусу розміщені декілька робочих коліс, насаджених на загальний вал і працюючих послідовно.

Робоче колесо відцентрового насосу складається із двох дисків, з'єднаних вигнутими лопатками. Рідина, що знаходиться між ними, обертається разом з робочим колесом. При цьому кожна частинка рідини рухається складною траєкторією. По-перше, відцентрова сила, відкидаючи рідину, заставляє її рухатися радіально. вздовж лопаток від осі колеса до периферії. По-друге, - захоплена лопатками обертаючого колеса рідина, крім радіальної швидкості, набуває ще окружну швидкість, однакову зі швидкістю колеса.

Рис. 1. Одноступінчастий відцентровий насос:

1 - корпус; 2 – робоче колесо.

Рідина, що швидко викидається з периферії робочого колеса 2, поступає в слимакоподібний спіральний канал 1 (див. рис. 1). який кільцем охоплює робоче колесо. Поперечний переріз вихідного патрубка, збільшуючись до вихідного патрубка, приводить до плавного зниження високої швидкості, одержаної рідиною на виході із робочого колеса, до нормальної швидкості у трубопроводі. При цьому частина кінетичної енергії рідини переходить в потенціальну, що супроводжується збільшенням тиску (напору) рідини. В багатоступінчастих відцентрових насосах для підвищення напору рідина, що виходить із першого робочого колеса, поступає з допомогою направляючого апарату у друге робоче колесо, потім у третє і т.д. Загальний напір, який створюється багатоступінчастим насосом, приблизно дорівнює сумі напорів, набутих рідиною в кожному робочому колесі.

Відцентрові насоси, які не мають спеціальних пускових пристроїв, перед пуском необхідно заливати рідиною, що перекачується. Щоб рідина, що заливається в насос, могла утримуватися в ньому, на нижньому кінці всмоктуючої труби, що опускається в той резервуар, із якого насос забирає рідину, встановлюють приймальний зворотній клапан з зовнішньою сіткою. Зворотній клапан пропускає рідину тільки в одному напрямку, в даному випадку - до насосу. При заливанні перед пуском або у випадку зупинки насосу клапан сідає на сідло і рідина з насосу не витікає.

У відцентровому насосі із зміною подачі змінюються інші параметри його роботи - напір, потужність, коефіцієнт корисної дії. Величини, які характеризують роботу відцентрового насосу при даній постійній величині обертання, як правило представляють у вигляді графічних залежностей напору Н, потужності N і к.к.д від подачі Q (рис. 2). Залежності Q-H, Q-N, Q- називають характеристиками насосу і встановлюють їх дослідним шляхом. Цими характеристиками широко користуються при вивченні роботи відцентрових насосів і при їх виборі.

При зміні в невеликих межах частоти обертання n відцентрового насосу його подача Q, напір H і вживана потужність N також змінюється згідно наступних співвідношень:

Як видно з рисунку 2 із збільшенням подачі Q потужність N, спожита насосом, безперервно зростає. При закритій заслінці на нагнітаючому трубопроводі (Q = 0) насос споживає мінімальну потужність (на переборення тертя в підшипниках та сальнику і на перемішування рідини робочим колесом у корпусі насосу). Тому, щоб не перевантажувати електродвигун, необхідно пускати відцентровий насос при закритій заслінці.

Вибір насосу і установка його частоти обертання залежить від умов роботи насосу на сітку (трубопровід). Ці умови визначаються так званою характеристикою сітки (Q-Hс). тобто залежністю між подачею Q і напором H, необхідним для переборення всіх опорів даного трубопроводу (сітки).

Як відомо, для нестисливої рідини:

де Нпід = Нвс + Нн - геометрична висота підйому рідини.

Ндод - різниця напорів у просторі нагнітання Нн і всмоктування Нвс.

Підкладаючи в цей вираз значення швидкості із рівняння розходу

де f- площа поперечного перерізу сітки, одержуємо:

тут - величина, близька до постійного значення для даного трубопроводу (сітки); b = Нпід + Ндод.

Одержане рівняння

Hc = aQ2 + b

в координатах Нc-Q дає параболу (рис. 3), вершина якої розміщена на осі координат на висоті b від початку координат. Всі характеристики насосу і характеристику з'єднаного з ним трубопроводу (сітки) наносять на загальний графік (рис. 3).

Рис. 2. Характеристика відцентрового насосу.

Пересікання характеристик насоса Q-H і сітки Q-Нc, дає так звану робочу точку. Ця точка визначає умови сумісної роботи системи насос-трубопровід (сітка), коли H=Hс. Вона показує, що весь гідравлічний опір трубопроводу переборюється напором, що створюється насосом. Вертикальна лінія, проведена через робочу точку, пересікає характеристики насоса Q-N, Q- і вісь абсцис в точках, які визначають показники роботи насосу в даних умовах.

Рис. 3. Характеристика Рис. 4. Суміщені характеристики

трубопроводу (сітки). відцентрового насосу і сітки.

Наприклад, для робочої точки А (див. рис. 4) параметри роботи насосу наступні: подача – QA, напір - НА, споживана потужність – NA. ККД - A. Положення робочої точки дає можливість говорити про ступінь використання можливостей насосу в даних умовах. Якщо, наприклад, робоча точка займає положення А, то насос працює з ККД А, значно меншим максимального значення макс, з яким він міг би працювати на іншу сітку, з іншою характеристикою, при якій робоча точка займала б положення В.

4. ОПИС УСТАНОВКИ І ПОРЯДОК ПРОВЕДЕННЯ РОБОТИ

Відцентровий насос 1 (рис. 5) встановлений на одному валі з електродвигуном 2 постійного струму, що дозволяє проводити дослідження насосу при різних частотах обертання, зміна яких легко здійснюється з допомогою реостата 3. Частоту обертання вимірюють тахометром. Потужність, споживану насосом, визначають згідно показанням амперметра 19 і вольтметра 20. Вода засмоктується насосом із розхідного