Коэффициент быстроходности

Подобие насосов. Формулы пропорциональности

В практическом насосостроении широко применяется метод подобия при изучении многих вопросов теории и практики конструировании и эксплуатации лопастных насосов. Теория подобия устанавливает следующие законы подобия лопастных насосов:

1. Для подобных режимов работы лопастных насосов подача пропорциональна первой степени частоты вращения и кубу линейного радиуса:

Q₁/Q₂ = (n₁/n₂)(D₁/D₂)³

2. Для подобных режимов работы лопастных насосов напор пропорционален квадрату частоты вращения и квадрату линейного размера:

Н₁/Н₂ = (n₁/n₂)² (D₁/D₂)²

3. Для подобных режимов работы лопастных насосов мощность, потребляемая насосом, пропорциональна кубу частоты вращения, пятой степени линейного размера, первой степени плотности жидкости, обратно пропорциональна КПД первой степени.

N₁/N₂ =((n₁/n₂)³((D₁/D₂)⁵(ρ₁/ ρ₂)(η₂ /η₁)

Законы, устанавливающие зависимость подачи, напора и мощности одного и того же насоса от частоты вращения при его работе на одной и той же жидкости, называются законами пропорциональности, которые являются следствием законов подобия при D₁=D₂, ρ₁= ρ₂, υ₁₌ υ₂, η₁= η₂ и имеют вид:

Q₁/Q₂ = (n₁/n₂); Н₁/Н₂ = (n₁/n₂)²; N₁/N₂ =(n₁/n₂)³

С целью установления аналогии между рабочими колесами отдельных типов и отнесения их к определенной серии существует понятие коэффициента быстроходности колес n_s; он является основной характеристикой определяющий тип насоса и влияет на выбор числа ступеней Ц.Н. Коэффициентом быстроходности колеса насоса называется число оборотов такого эталонного колеса, которое геометрически подобно рассматриваемому, имеет одинаковые с ним гидравлический и объемный КПД, но создает напор Н =1м и имеет подачу Q =0,1м³/сек, т.е. развивает гидравлическую мощность 1квт.

Коэффициент быстроходности определяют по формуле:

n_s = 3,65n Q ¹/²/Н³/⁴,

где n= частота вращения колеса, об/мин;

Q – подача при максимальном КПД, м³/сек;

Н – напор одного рабочего колеса, м вод.ст.

Для насоса с рабочим колесом двухстороннего подвода жидкости для подачи принимается Q/2. Коэффициент быстроходности – величина, определяющая для оптимального режима тип подобных насосов от размеров и числа оборотов.

Классификация рабочих колес в зависимости от быстроходности:

1. Тихоходное колесо - n_s = 50-80, D₂/D₁= 2,5

2. Нормальное колесо n_s = 80-150, D₂/D₁= 2,0

3. Быстроходное колесо n_s = 150-300, D₂/D₁= 1,8-1,4

4. Колесо диагонального насоса n_s = 300-600, D₂/D₁= 1,2-1,1

5. Колесо пропеллерного насоса (осевого) n_s = 600-1200, D₂/D₁= 0,8

где: D₂ – наружный диаметр колеса

D₁ – наибольший диаметр входного отверстия колеса

Лопастные насосы в зависимости от n_s разделяют на три основные группы: центробежные, диагональные, пропеллерные (осевые). Центробежные насосы при n_s менее 50 не применяются из-за больших потерь на трение при протекании жидкости в узких каналах рабочего колеса и низкого КПД. Так как при данных значениях Q и Н коэффициент быстроходности пропорционален числу оборотов насоса n, то с увеличением числа оборотов уменьшаются размеры и вес насоса.

Для получения больших напоров следует увеличивать число оборотов n данного колеса или увеличивать наружный диаметр колеса D₂. Величина напора колеса пропорциональна квадрату его диаметра D₂ и квадрату окружной скорости на выходе из колеса. Для получения больших напоров насосы выполняют многоступенчатыми или применяют последовательное соединение насосов.

Исходя из формулы n_s, следует, что при заданном числе оборотов n коэффициент быстроходности увеличивается с увеличением подачи и уменьшением напора. Поэтому тихоходные колеса применяются для создания больших напоров при малой подаче, а быстроходные колеса дают большую подачу при небольших напорах.

Дата добавления: 2014-01-05