Изучение конструкции центробежного насоса

и определение его рабочих характеристик

1. Цель работы

Изучить принцип действия и особенности конструкции центробежного насоса ЦНШ-40.Изучить методику определения напора подачи и мощности насоса, экспериментально определить его рабочую характеристику.

2. Введение

Основной частью центробежного насоса является рабочее колесо, соединенное с рабочим валом. Рабочее колесо, состоящее из изогнутых лопаток, укрепленных в дисках, заключено в неподвижную спиральную камеру. Жидкость к насосу подводится по всасывающей трубе, которая на своем конце имеет обратный клапан со стенкой. По нагнетательной трубе жидкость из насоса поступает в напорный трубопровод. В местах пересечения рабочего вала с кожухом устанавливаются сальники с уплотняющей набивкой, для предотвращения утечки воды и попадания воздуха во всасывающую трубу. Перед пуском насос заливают жидкостью. Обратный клапан высасывающей трубы при этом закрыт. После заполнения корпуса насоса пускают двигатель, который приводит во вращение рабочее колесо. Частицы жидкости под действием центробежной силы перемещается от входа в насос к выходу из него. В результате движения жидкость начнет поступать в насос. Таким образом, создается непрерывный поток жидкости через центробежный насос. При движении жидкости через рабочее колесо происходит преобразование механической энергии двигателя в энергию движущейся жидкости.

2.1.Определение опытных величин

Чтобы построить характеристику насоса надо определить напор, подачу, мощность и КПД насоса при различных режимах его работы.

Подача насоса измеряется при помощи мерного бака, объём которого известен

, (1)

где Wб - объём мерного бака, t – время наполнения.

Напор насоса равен разности значений полного напора жидкости за насосом(сечение Н-Н) и перед ним (сечение b-b).

.

Схема измерения напора

Давление Pн измеряется манометром. Трубка, соединяющая манометр с трубопроводом заполняется жидкостью. Поэтому манометр измеряет давление, отличное от давления в точке замера на величину hм. Введя поправку, получим .

При наличии на стороне всасывания вакуума, давление Pв измеряется вакуумметром Pв= -B. Отсюда напор, при наличии вакуума во всасывающем трубопроводе определяется по формуле:

.

Обозначив , получим:

. (2)

Разность скоростных напоров можно определить

,

где dн; dв - диаметры нагнетательного и всасывающего трубопроводов, dн=6.2см; dв=7.9см; Qн - подача насоса.

Мощность насоса определяется при помощи ваттметра, который измеряет мощность электрического двигателя. Умножив эту мощность на КПД, получают мощность на муфте двигателя. Однако этот способ не обеспечивает высокой точности измерения. Для точностных измерений применяют балансирные электродвигатели. Потребная мощность может быть определена по формуле:

, (3)

где γ - удельный вес жидкости; Qн - подача, л/с; H - напор, м.

3. Измерительные приборы

Манометр, вакуумметр и мерный бак.

4. Методика испытания центробежного насоса

4.1. Пустить насос при закрытой задвижке.

4.2.Открыть задвижку и дать поработать насосу на максимальной подаче, для того, чтобы полностью удалить воздух из насоса и из трубопроводов, прогреть подшипники установки.

4.3. Произвести испытание насоса при 7-10 режимах его работы при подачах, уменьшающихся от максимальных до нуля через равные интервалы. Новая подача устанавливается изменением открытия задвижки, установленной на напорном трубопроводе. При каждом режиме снять показания М – манометра, В – вакуумметра и W – ваттметра.

4.4.Обработать результаты испытания. При обработке определить подачу по уравнению (1), напор насоса по уравнению (2) и мощность по уравнению (3). Показания приборов и результаты обработки записать в протокол испытания насоса (Таблица 1).

4.5.Построить на миллиметровой бумаге характеристики:

.

5. Порядок выполнения работы

5.1.Разработать насос. Определить назначение отдельных деталей насоса и схему их взаимодействия, обратив особое внимание на конструктивное выполнение таких деталей как рабочее колесо, отвод, сальниковый узел, подшипники.

5.2.Вычертить эскиз насоса в сборке с продольным разрезом, указанием направления движения жидкости.

5.3.Вычертить эскиз рабочего колеса (с разрезом) с показом профиля лопастей. На эскизе показать направление вращения рабочего колеса в насосе.

5.4.Провести испытание насоса согласно методике.

6. Контрольные вопросы

6.1.Как устроен центробежный насос?

6.2.Какова высота всасывания центробежного насоса и от чего она зависит?

6.3.Что такое напор насоса и как он определяется?

6.4.Почему с ростом подачи жидкости напор насоса падает?

7. Литература

7.1.Учингус. Гидравлика и гидравлические машины. Харьков. 1970, стр.250-254.

7.2.Башта. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. М.: Машиностроение,1982, стр.200-219.

Протокол испытания центробежного насоса

Таблица 1

Лабораторная работа №8

Определение рабочей точки центробежного насоса

1. Цель работы

Изучить методику определения рабочей точки центробежного насоса при работе на «простой» трубопровод. Произвести расчёт характеристики трубопровода на ЭВМ.

2. Введение

Трубопровода необходимо Подбор насосов производиться на основе анализа условия работы на данный трубопровод. При этом необходимо, чтобы подобранный насос по своей характеристике соответствовал результатам гидравлического расчёта трубопровода, в который нагнетается жидкость. Для создания в конечном сечении трубопровода потребного давления в начале иметь напор.

, (1)

где - геометрическая высота подачи воды; - свободный напор в конечном сечении трубопровода; - суммарные гидравлические потери; - удельное сопротивление трубопровода, – длина в (м).

Для заданных: , , , уравнение (1) может быть представлено в виде

, (2)

где и .

Выражение (2), представляющее собой уравнение параболы, является характеристикой трубопровода. Если характеристику трубопровода представить на одном графике с рабочей характеристикой насоса f(Q), то точка пересечения характеристик (точка А) будет рабочей точкой насоса. В точке пересечения кривой потребного напора и характеристики насоса имеем равенство между потребным напором и напором, развиваемым насосом. Таким образом, рабочая точка определяет напор и подачу насоса при работе на данный трубопровод. Насос считается подобранным правильно, если рабочая точка находится в области максимальных значений к. п.д. насоса.

Графическое нахождение рабочей точки

Чтобы получить другую рабочую точку, т. е. новое значение напора насоса, необходимо изменить характеристику трубопровода, или изменить частоту вращения вала насоса.

3. Порядок выполнения работы

3.1.Используя исходные данные по характеристикам насосов (табл.1), построить его рабочую характеристику.

3.2.Составить программу для вычисления Hсети (уравнение 2), используя исходные данные по расчёту сети (табл.2). Шаг по расходу 0,2Qнас max. Диапазон измерения расхода от 0 до 1,2Qнасmax.

3.3.Графическим способом найти рабочую точку.

3.4.Результаты расчётов внести в таблицу результатов (табл.3).

4. Контрольные вопросы

4.1.Что такое рабочая характеристика насоса?

4.2.Что такое характеристика сети?

4.3.Как найти рабочую точку для одного насоса, для 2х-насосов, работающих параллельно или последовательно?

4.4.Способы регулирования центробежных насосов?

5. Литература

5.1.Башта , гидромашины, гидроприводы. М.: Машиностроение 1982г., стр. 129-133.

5.2.Учингус , гидравлические машины. Харьков 1970г., стр. 250-253.

Исходные данные по характеристикам насосов

Таблица 1

Марка насоса	Подача, л/с	Напор, соответствующий подаче
1,5К-6	1,4	2,5	4	16	14	12
2К-9	3,1	5	7	17	14	10,5
3К-9	7	10	13	18	16	13
3К-6	7,5	12	17	45	42	30

Исходные данные по характеристике сети

Таблица 2

(м)	(мм)		(м)	(м)
250 100 50 10 25	70 50 40 32 32	2893 11080 44530 93860 93860	20 10 5 6 4	10 4 4 8 5

Результаты расчётов

Таблица 3

Q cети, м3/с	0	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2
Н сети, м

Лабораторная работа № 9

Определение величины гидравлического удара в напорном трубопроводе

1. Цель работы

Определить экспериментально величину превышения давления при гидравлическом ударе и сравнить её с расчётной.

2. Введение

Гидравлический удар - резкое увеличение давления в трубопроводе при внезапной остановке движущейся в нем жидкости. Гидравлический удар наблюдается при быстром закрывании запорных приспособлений, установ­ленных на трубопроводах (задвижки, краны, клапаны), внезапной остановки насосов, перекачивающих жидкость, и т. д.

Величина повышения давления при гидравлическом ударе определя­ется по формуле :

Р = Р У с , (1)

где ρ - плотность жидкости; с - скорость распространения ударной волны;

V - скорость движения жидкости в трубопроводе.

Скорость распространения ударной волны

, (2)

где Еж - модуль упругости жидкости; d - диаметр трубы; Етр - модуль упругости материала трубы; δ - толщина стенки трубы.

Если считать материал стенки трубы абсолютно неупругим, то выра­жение для скорости с принимает вид

и скорость распространения ударной волны в этом случае равняется скорости распространения скорости звука в жидкости. При обычных значе­ниях отношения δ/d значение с может приниматься равным 1200 м/с для стальных труб и 1000 м/с для чугунных труб.

Формула (1) действительна в случае, если время закрытия задвижки τ меньше времени τ< (21 / с), т. е. удар прямой. Если τ > (21 / с), то движение не достигает максимальной величины (удар не прямой). В этом случае повы­шение давления может быть найдено по формуле Мишо:

. (3)

3. Порядок выполнения работы

3.1. Включить установку.

3.2. Определить расход жидкости в трубопроводе.

3.3 Резко закрыть трубопровод и по манометру определить величину давления при гидроударе.

3.4. По формулам (1) и (3) определить расчётную величину давления и сравнить с экспериментальными данными.

4. Контрольные вопросы

4.1. Что такое гидроудар?

4.2. От чего зависит скорость?

4.3. Какие меры следует предпринять для предотвращения гидроудара?

4.4. Зависит ли величина гидроудара от режима движения жидкости?

4.5. Что такое прямой гидроудар?

4.6. Что такое «фаза гидроудара»?

5. Литература

5.1.Башта , гидромашины, гидроприводы. - М., Машиностроение, 1982 - С.

5.2.Угинчус , гидравлические машины. - Харьков, 1970. - С.

5.3.Кедров B. C., Калицун , водоснабжение и канализация. - М., Стройиздат, 1980. - С.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Значения коэффициентов местных сопротивлений трубопроводной арматуры (квадратичная область)

Арматура
Приёмные клапаны насосов	6-5
Обратные клапаны	6,5-5,5
Вентиль обыкновенный	4-16
Задвижка «Москва» (полностью открытая)	0,12
Кран проходной	2-4
Вентиль с косым шпинделем	2-3
Шиберная задвижка	0,5-1,5
Кран двойной регулировки	2-4
Радиатор двухколонный	2

Значения а в зависимости от центрального угла поворота трубы

, град.	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120	140	160	180
а	0,40	0,55	0,65	0,75	0,83	0,88	0,95	1	1,05	1,13	1,20	1,27	1,33

Значения коэффициента при резком повороте круглой трубы на 90о

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах: 1 2 3 4 5