содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..

Практическая работа № 4

Построение универсальной характеристики насоса и гидравлической сети, определение рабочей точки

Цель работы:

-       закрепить знание в области теории лопастных гидромашин, изучить конструкцию центробежного насоса, принцип его работы и особенности эксплуатации насосных установок;

-       ознакомиться с методами испытания центробежного насоса, усвоить правила эксплуатации насосных установок; приобрести навыки по организации и прове­дению экспериментов, по обработке и анализу результатов опытов при снятии индивидуальной харак­теристики насоса

1 Конструкция центробежного насоса и его основные параметры

Рисунок 4. Схема центробежного насоса

Центробежные насосы относятся к классу гидравлических лопастных машин, предназначенных для перемещения жидкости путем преобразования механической энергии двигателя в энергию потокажидкости (энергию давления). Основными элементами одноступенчатого (одноколесного) центробежного насоса (рисунок 4) являются:

рабочее колесо I представляющее собой отливку в виде двух круглых дисков – ведущего, закрепляемого жестко на валу, и ведомого, и ведомого, соединенного жестко с ведущими лопастями криволинейной формы, между которыми образованы каналы для движения перекачиваемой жидкости;

вал 2 крепится в опорных подшипниках;

спиральная камера 4 представляет собой внутреннюю часть корпуса 3 и служит для формирования потока жидкости;

крышка всасывания 5 соединяется с всасывающим трубопроводом и служит для подвода потока жидкости к рабочему колесу;

диффузор 6 служит для отвода жидкости к напорном патрубку и преобразованию динамического (скоростного) напора потока в статический.

Центробежные наносы конструктивно просты, могут работать от любого привода в том числе и от электродвигателя без применения промежуточных редукторов, поэтом удобны в эксплуатации.

Перед запуском насоса его внутренние полости и всасывающий трубопровод заполняются водой (производят заливку насоса). При вращении рабочего колеса в его внутренних каналах под действием центробежных сил происходит перемещение жидкости от центра (оси колеса) к перефирии. т.е. радиальном направлении. На основе условия сохранения энергии и неразрывности потока по подводу 5 начинает поступать жидкость в рабочее колесо из всасывающего трубопровода под действием разности атмосферного давления и давления перед рабочим колесом. Количество жидкости, протекающей через рабочее колесо зависит от частоты вращения рабочего колеса, его конструктивных параметров (площади живого сечения потока) и других параметров.

Основными параметрами, характеризующими работу насоса являются: напор Н - энергия, сообщаемая насосом каждому килограмму перекачиваемой жидкости; подача Q - количество жидкости, перекачиваемой насосом в единицу времени; потребляемая мощность N и коэффициент полезного действия насоса.

2 Индивидуальная характеристика центробежого насоса

Зависимость напора Н, создаваемого насосом, потребляемой насосом мощности N и полного коэффициента полезного действия ц от подачи Q насоса при постоянной частоте вращения вала называется индивидуальной характеристикой насоса. Графически эти зависимости изображаются в виде кривых (рис.2):

По этим характеристикам можно судить об изменениях напора, мощности и к.п.д. в зависимости от изменения режима работы, т.е. подачи насоса. Оптимальный режим работы соответствует максмальному значению к.п.д. (/7,_Пач)- Область промышленного использования насоса определяется зоной оптимального режима, т.е. величиной его к.п.д.

,                                                        (34)

3 Описание лабораторной установки

Схема установки для испытания центробежного насоса и снятия индивидуальной характеристики представлена рисунке 3

Установка состоит из одноступенчатого центробежного насоса 1, электродвигателя 2 с оборудованными на нем мотор-весами 3-4 (для измерения момента (мощности) на валу насоса, всасывающего 5 и нагнетательного 6 трубопроводов, приемного резервуара 7, мерного бака 8 и задвижки 11 для регулирования расхода жидкости через напорный трубопровод, который соответствует подаче насоса. Во всасывающем трубопроводе установлен вакуумметр 9 для измерения вакуума перед рабочим колесом. В нагнетательном трубопроводе установлен манометр 10 для измерения напора (давления) создаваемого насосом. Уровень воды в мерном баке 8 измеряется по водомерному стеклу 13. Дня измерения электрических величин (потребляемой электродвигателем мощности, напряжения и силы тока) используется КИП (контрольно-измерительный прибор) 12, состоящий из ваттметра, вольтметра и амперметра.

Перед запуском насоса уровень воды в приемном баке 7 выше насоса, т.е. насос залит водой.

4 Методика испытания центробежного насоса

Для снятия индивидуальной характеристики насоса с помощью установки (рис.3) определяют подачу Q,, напор Я, потребляемую мощность N и к.п.д. rj при различных режимах работ насоса.

С помощью задвижки 11 создается местное сопротивление в нагнетательном трубопроводе 6, т.е. изменяется площадь живого сечения потока жидкости от нуля (задвижка закрыта) до максимума (задвижка полностью открыта). При фиксированных промежуточных положениях задвижки замеряется подача насоса Q. с помощью мерного бака 8, площадь сечения которого равна S= 160x100 см².

В каждом опыте по водомерному стеклу 13 фиксируется время t подъема уровня воды h в баке на 5 или 10 см. т.е. время наполнения объема А V.

Подача насоса в каждом опыте равна:

,                                                                       (35)

где:    А V = Sh – объем воды, подаваемой в мерный бак. м;

t – время наполнения объема AV, с.

Создаваемый насосом напор измеряется с помощью вакууметра 9 и манометра 10 и может £ыть подсчитан как сумма:

,                                      (36)

где:     Н_м – манометрическое давление в нагнетательном трубопроводе, м.вод.столба;

Н_в – вакуум во всасывающем трубопроводе, м.вод.столба;

h₀ – вертикальное расстояние от места подсоединения вакуумметра до центра шкалы манометра, м:

З_и, i9_B – средние скорости воды во всасывающем и нагнетательном трубопроводах, м/с.

Шкала манометра проградуирована в технических фтмосферах (кгс/см ); и вакуумметра - в кгс/см².

Определение величин Н_м и Н_в в единицах напора (м.вод.столба) осуществляют по уравнениям:

Н_м =10 × Р_м,                                                                              (37)

Н_в= 10Ф_в,                                                                          (38)

где:     Р_м –  показания манометра (кгс/см²);

Р_в – показания вакуумметра (кгс/см²).

Средние скорости воды в трубопроводах можно подсчитать:

-            для всасывающего:

V_в ,                                                                               (39)

-            для нагнетательного:

V_в ,                                                                               (40)

где:     R_B и R_M - внутренние радиусы всасывающего и нагнетательного трубопроводов.

Электрическая мощность W, потребляемая двигателем из сети, может быть замерена с помощью трехфазного ваттметра, по схеме двух ваттметров (схема Арона), одним ваттметром с переключением (пофазное определение мощности), или с помощью амперметра и вольтметра, а также механическим методом. Зная характеристику электродвигателя (coscp и к.п.д. 7, разных нагрузках), определяют мощность на валу электродвигателя:

,                                                                     (41)

или

,                                                      (42)

где:    U – напряжение, вольтах;

I – сила тока, амперах; cos <p , rj_u - коэффициент мощности и к.п.д. электродвигателя могут быть взять по характеристике электродвигателя. При механическом методе мощность определяется при помощи мотор - весов, путём измерения момента на валу насоса:

,                                                                  (43)

где:     £ – плеча рычага мотор-весов, м;

G – показание весов, кг;

п – частота вращения вала электровигателя, об/мин. Коэффициент полезного действия насоса г/ определяется как отношение полезной мощности насоса N к мощности на валу электродвигателя N,.

,                                                         (44)

где:      = 1000 кг/м объёмный вес воды.

Полезная мощность насоса:

,                                                             (45)

5 Порядок проведения работы

1 Ознакомиться с лабораторной установкой, измерительными приборами и инструкцией по выполнению лабораторной работы.

2 Произвести заливку насоса и всасывающего трубопровода.

3 Выпустить воздух из трубок манометра и вакуумметра через проливочные краны и закрыть краны.

4 Закрыть задвижку 11 в напорном трубопроводе 6.

5 Включить электродвигатель, снять показания приборов (манометра, вакуумметра, вольтметра, амперметра, ваттметра, и мотор - весов) и данные занести в протокол измерений.

6 Постепенно открывать задвижку 11, изменяя напор насоса. При фиксированном положении задвижки произвести замер подачи насоса по наполнению воды в мерный бак. При этом снять показания всех приборов. Опыт повторить 5-6 раз, устанавливая напор по шкале манометра через равные промежутки деления шкалы и данные замеров занести в протокол измерений.

7 После проведения последнего опыта, выключить приборы закрыть задвижку 11, выключить электродвигатель.

8 По данным протокола измерений заполнить таблицу № 1 данных испытаний и по ним построить индивидуальную характеристику насоса (рисунок 2).

6 Протокол измерений

Диаметр всасывающего трубопровода D_B = 120 мм; Диаметр нагнетательного трубопровода D_M=90 мм

7 Содержание отчёта

1 Цель работы.

2 Краткое изложение основных теоретических положений.

3 Принципиальная схема центробежного насоса.

4 Схема лабораторной установки, описание основных её элементов и методики проведения исследований.

5 Исходные данные исследования, протокол измерения и таблица опытных данных.

6 Индивидуальная характеристика насоса.

7 Выводы по работе.

содержание   ..  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10    ..