Модуль 3 Насосы. Модуль 3 насосы введение
 Скачать 1.38 Mb.
|
Напор, сообщаемый жидкости вихревым насосом, равенН=  Различают полную и полезную мощность нагнетателей. Полезная мощность нагнетателя NП - это мощность, сообщаемая нагнетателем подаваемой жидкости: NП=  кВт NП= кВт (3.61)где, J и JСИ- удельный вес жидкости соответственно в кгс/м3 и Н/м3; Q - производительность нагнетателя, м3/с: Н - напор, м. Соотношения между Единицами мощности следующие: 1 Вт = 1 Дж/с; 1 л. с. = 736 Вт = 0,736 кВт. Полезная мощность вихревого насоса может быть вычислена по формуле: NП=(П-В) Q Полная мощность или мощность электропривода нагнетателя N : N=UI  , кВт (3.62)где, U - напряжение. В; I - ток. А; КПД нагнетателя можно определить по формуле: =  (3.63)где, NП- полезная мощность нагнетателя: N - мощность нагнетателя„ определяемая мощностью установленного электродвигателя, которым нагнетатель приводится в действие. Описание лабораторной установки: На рис. 3.19. представлена схема лабораторной установки для испытания центробежных нагнетателей, у которых ось нагнетания находится ниже уровня жидкости в приемном резервуаре. В состав установки входят: испытуемые нагнетатели Н1 (центробежный) и Н2 (центробежный); бак для жидкости (воды); для измерения расхода жидкости используются расходомеры Р1 и Р2; вентили В1 и В2; краны К1…К19; для измерения давления используются манометры М1...М11. Насосы следует эксплуатировать при максимальном значении к. п. д., т. е. при оптимальном режиме с соответствующими значениями объемной подачи Q и напора Н. Режим работы насоса, обеспечивающий заданные технические показатели, называют номинальным. Однако на практике насосы работают и на других режимах, при иных значениях Q и Н. Поэтому возникает необходимость определения зависимости напора, подводимой мощности и к. п. д. от подачи. Графическую зависимость основных технических показателей насоса от подачи при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос называют характеристикой насоса (пример на рис. 3.20). Установить теоретическим путем характер изменения этих величин с необходимой для практики точностью весьма сложно, так как многие факторы пока не поддаются точному определению. Необходимые зависимости получают опытным путем в результате испытаний насосов при постоянной частоте вращения и дросселировании потока на нагнетании. При построении характеристики насоса подачу откладывают по оси абсцисс, а напор, потребляемую мощность Nаг и к. п. д. — на отдельных масштабных шкалах по оси ординат. Для построения характеристики Н — Q принимают полный напор, который иногда называют дифференциальным или манометрическим. Обычно кроме названных зависимостей на график наносят допустимый ∆hдоп и критический ∆hкр кавитационные запасы как функции подачи Q. Характеристика дается заводом-изготовителем и является обязательной составной частью паспорта насоса, приводится в каталогах и прейскурантах. Характеристика центробежных насосов имеет большое практическое значение. Она позволяет подбирать насос для работы в заданных условиях, показывает возможные режимы его работы. Нормальные испытания нагнетателя в лабораторных условиях проводят на 10(16) режимах, начиная с максимальной подачи и кончая нулевой. Порядок проведения работы для испытания центробежного нагнетателя: Вентили В1 и В2 открыть полностью. Открыть кран К19 (кран открыт, если рукоятка крана находиться параллельно оси крана). Остальные краны должны находиться в закрытом положении. Включить электродвигатель испытуемого нагнетателя. Дать поработать нагнетателю некоторое время на максимальной подаче с целью удаления из системы воздуха и прогрева подшипников. Определить максимальную подачу нагнетателя по показаниям расходомера Р1. Снять показания манометров М1 и М2. Краном К19 установить меньшую подачу нагнетателя и вновь снять показания приборов. Записать в протокол испытаний нагнетателя показания приборов. Повторить пункты 5 и 6 до установления нулевой подачи (не забывайте, что длительная работа при нулевой подаче неблагоприятна для насоса). Полностью открыв кран К19, дать поработать нагнетателю некоторое время на максимальной подаче. Отключить электродвигатель, закрыть вентили В1 и В2 и кран К19.  Рис. 3.19. Схема установки для испытаний нагнетателей. Р  ис. 3.20. Характеристика центробежного насоса. Обработка полученных экспериментальных данных: Перевести показания всех приборов к одной системе измерения. Используя расчетные формулы (5-11), определить НМ, Н, Nn, К.П.Д (η) испытуемого нагнетателя. По расчетным данным построить на миллиметровой бумаге графические зависимости Н=f(Q), Nn= f(Q), η= f(Q). Оформление отчета: Отчет должен содержать: номер и название работы; цель работы; основные расчетные формулы; протокол испытаний - пример расчета параметров; графики, построенные на миллиметровой бумаге; вывод о полученных результатах. 4.3 Задания для практических занятий Теоретический материал: Условием надежной эксплуатации насосных агрегатов является отсутствие кавитации на различных режимах его работы. С этой целью нормальные условия работы насосного оборудования обеспечивается созданием на входе в насос избытка удельной энергии жидкости над давлением насыщенных ее паров. Явление кавитации заключается в образовании в жидкости парогазовых пузырьков в тех участках потока, где местное давление понижаясь, достигает критического значения. В качестве критического давления, при котором возникает кавитация, обычно принимают давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при данной температуре. Падение давления ниже давления, соответствующего температуре парообразования, приводит к различной степени перегрева жидкости в зависимости от ее температуры и физических свойств. Перегрев высвобождает необходимое для парообразования тепло. Понижение местного давления ниже давления, соответствующего началу кавитации в проточной части центробежного насоса, может происходить в результате добавочных потерь на входном участке насоса, увеличения скорости жидкости вследствие увеличения числа оборотов, отрыва или сжатия потока. Часть объема, подаваемого насосом, становится заполненной парами жидкости, в результате чего происходит падение напора, уменьшение расхода перекачиваемой жидкости, снижение КПД, увеличение вибраций и шума. Кроме того, при попадании образовавшейся при кавитации двухфазной жидкости в область повышенного давления происходит конденсация и заполнение парогазовых объемов жидкостью с большой скоростью, что приводит к явлению местного гидравлического удара. Совокупность местных гидравлических ударов в момент завершения конденсации паровых объемов, находящихся на поверхности твердого тела, приводит к эрозионному разрушению металла. Нормальные условия работы центробежных насосов могут быть обеспечены созданием на входе в насос избытка удельной энергии над давлением насыщенных паров подаваемой жидкости (подпорные насосы, использование особенностей рельефа местности, заглубление). Пример №1. Q-H характеристика насоса НМ 1250-260 с диаметром рабочего колеса 440 мм имеет вид : H=331-0,451·10-4Q2, а другой насос той же марки, но с диаметром рабочего колеса 465 мм имеет вид : H=374-0,451·10-4Q2. Какую характеристику будет иметь система этих двух насосов, соединенных последовательно? Какую характеристику будет иметь система этих двух насосов, соединенных параллельно? Решение: Для последовательного соединения насосов: H=(331+374)-2·0,451·10-4Q2 = 705-0,902·10-4Q2 Для параллельного соединения насосов:  где H<331 м, Если H=331 то,  , откуда находим, что  м3/ч.Если H=300 то,  , откуда находим, что  м3/ч Q1
Q2 Пример №2. (Q-H)- характеристика насоса НМ 1250-260 с диаметром рабочего колеса 465 мм имеет вид H=369,7-0,451×10-4Q2 ([Н] м; [Q] м3/ч).Какую характеристику будет иметь тот же насос, если его рабочее колесо обточить до 440 мм? Решение:  Пример №3. (Q-H)- характеристика насоса НМ 1250-260 диаметром рабочего колеса 465 мм имеет вид H=369,7-0,451×10-4Q2. На сколько мм нужно обточить рабочее колесо насоса, чтобы при той же подаче насос развивал напор на 40 м меньше? Решение:  Из уравнения находим, что,  т.е. нужна обточка на 26мм.Пример №4. (Q-H)- характеристика центробежного насоса имеет вид H=331-0,451×10-4Q2 ([H],м;[Q] м3/ч). Перекачка ведется с расходом Q=1000 м3/ч. Какой перепуск нефти через насос убрать, чтобы при той же подаче снизить дифференциальный напор насоса на 15м? Решение: Определим дифференциальный напор, развиваемый насосом с исходной характеристикой.   Находим, что  м3/ч.Задачи: (Q-H) характеристика центробежного насоса НМ360-460 имеет вид H=540-0,61710-3Q2. Какую характеристику будет иметь система двух таких насосов, соединенных последовательно? (Q-H) характеристика центробежного насоса НМ360-460 имеет вид H=540-0,61710-3Q2. Какую характеристику будет иметь система двух таких насосов, соединенных параллельно? (Q-H) характеристика центробежного насоса с диаметром D0=490 мм имеет вид H=545,6-0,61710-3Q2.При расходе 350 м3/ч насос развивает напор 470 м, что на 70 м больше, чем требуется для перекачки нефтепродукта по участку трубопровода. На сколько нужно обточить рабочее колесо насоса, чтобы при указанном расходе напор составлял 400 м? (Q-H) характеристика центробежного насоса при частоте вращения вала ротора n0=2500 об/мин имеет вид H=545,6-0,61710-3Q2.При расходе 350 м3/ч насос развивает напор 470 м, что на 70 м больше, чем требуется для перекачки нефтепродукта по участку трубопровода. На сколько нужно изменить частоту вращения вала ротора насоса, чтобы при указанном расходе напор составлял 510 м? (Q-H) характеристика центробежного насоса НМ1250-260 при частоте вращения вала ротора n0=3000 об/мин имеет вид H=331-0,45110-4Q2. Какую характеристику будет иметь тот же насос, если частоту вращения вала его ротора снизить до 2800 об/мин? (Q-H) характеристика центробежного насоса НМ1250-260 при частоте вращения вала ротора n0=3000 об/мин имеет вид H=331-0,45110-4Q2.На сколько нужно увеличить число оборотов вала насоса, чтобы при той же подаче повысить развиваемый напор на 40 м? Определить мощность на валу центробежного насоса НМ3600-230 при перекачке нефти (=800кг/м3)с расходом Q=1800 м3/ч, если известны его напорная характеристика H=273-0,12510-4Q2 и коэффициент полезного действия =0,83. Напорная характеристика центробежного насоса НМ 1250-260 имеет вид H=295-0,36310-4Q2. Определить потребляемую насосом мощность при перекачке дизельного топлива (=840кг/м3) с расходом Q=900 м3/ч , если коэффициенты полезного действия насоса и привода равны соответственно 0,82 и 0,95. Два центробежных насоса серии НМ, один с характеристикой H=273-0,12510-4Q2 и другой- с характеристикой H=251-0,81210-5Q2, соединенные последовательно, перекачивают нефть с расходом Q=1800м3/ч. При этом коэффициент полезного действия первого насоса =0,78, а второго- =0,83. Определить коэффициент полезного действия системы этих двух насосов. Два центробежных насоса серии НМ, один с характеристикой H=245-0,1610-4Q2 и другой- с характеристикой H=295-0,36310-6Q2, соединенные параллельно, перекачивают нефть с расходом Q=1800м3/ч. При этом коэффициент полезного действия первого насоса =0,72, а второго- =0,80. Определить коэффициент полезного действия системы этих двух насосов. 5. Вопросы для контрольной работы по модулю Почему насосы с напором 550м и больше не допускают последовательной работы ? В каких случаях запрещается запускать насосные агрегаты? В каких случаях должна быть осуществлена аварийная остановка насосного агрегата? Перечислить основные параметры, которыми характеризуется работа центробежного агрегата. Какие характеристики насосов называются стабильными, нестабильными? Записать уравнение напорной характеристики центробежных насосов. Построить характеристику совместной работы двух последовательно и параллельно обвязанных насосов. В каких случаях необходимо пересчитывать характеристику насосов? Какие существуют способы изменения характеристик центробежных насосов? Дать описание основного элемента центробежного нагнетателя. Какие конструкции нагнетателей существуют? Маркировка нагнетателей. Что необходимо обеспечить при монтаже насосных агрегатов? В каких состояниях могут находиться подпорные и магистральные насосы? В каких случаях обязательно определение и оценка допускаемого кавитационного запаса? Что такое кавитация? Записать уравнение для определения допустимой вакуумметрической высоты всасывания насоса. Что такое поле Q-H насоса? Записать уравнение совместной работы двух последовательно, параллельно работающих насосов. Записать уравнение для определения Q,H,N при изменении диаметра рабочего колеса. Каким образом определяется коэффициент пересчета KQ,KH,Kη? Записать уравнение Эйлера для работы лопастного насоса. Какие преимущества торцевых уплотнений по сравнению с сальниковыми? Графически изобразить принципиальную схему нагнетателя. Какие существуют программы пуска насосного агрегата? Дать анализ каждой из программ. Что является критерием удовлетворительной работы торцевых уплотнений? Как определяется допустимый кавитационный запас центробежных подпорных насосов при работе на нефти? Почему параметры работы насосов получают из экспериментальных характеристик? Записать уравнение для определения рабочей зоны характеристики Q-η. Как можно определить величины коэффициентов a и b, К1 и К2 при наличии характеристик насоса Q-H,Q-η? Записать уравнение для определения КПД насосной станции, имеющей n параллельно, последовательно работающих разнотипных насосов. Провести анализ различных способов изменения насосных характеристик по их эффективности. Записать уравнение для определения HН,QН, ηН при изменении вязкости жидкости в случае Re Задача. |