Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Как уже известно [см. уравнение (2.22)], подача насоса изменяется пропорционально изменению площади выходного сечения рабочего колеса и радиальной составляющей абсолютной скорости на выходе:

- 2н Ргя "2н sin аднЛоб.н Qm я Ьзм 2м"2м sin ОгмЛоб.м

Поскольку рабочие колеса рассматриваемых насосов геометрически подобны, т. е.

то в общем случае с учетом условий кинематического подобия

ад = Ом и - = - =

можно написать:

Угм "м

(2.57)

Qm ~

/ Лоб.М

Мощность насоса изменяется пропорционально произведению QHt[. Подставляя вместо Q я Н соответствующие величины из уравнений (2.56) и (2.57), имеем:

(2 58)

Пг-мПоб.мПмех.м

Уравнения (2:56) - (2.68), полученные на основе подобия лопастных насосов, называют формулами пересчета. Эти формулы дают возможность с большой точностью рассчитать основные параметры проектируемого насоса, если известны параметры насоса, геометрически ему подобного.

Наконец, формулы пересчета дают возможность, испытав насос при одной частоте вращения, определить его параметры для другой частоты.

Для пересчета КПД насоса с модели на натуру был предложен ряд формул, но широкого распространения они не получили. Причина этого заключается в том, что у лопастных насосов значение КПД в большой мере определяется объемными и механическими потерями. Поэтому пересчет КПД с модели на натуру без разделения его на составляющие не оправдывает себя.

Как отмечалось ранее (см. §7), самым трудным является определение гидравлического КП]3,. Современные методы его вычисления сводятся к использованию зависимости г]г от размеров насоса и относительной шероховатости поверхностей проточной части при условии работы модели в области автомодельности. Наиболее оправдала себя полуэмпирическая формула А. А. Ломакина:

где Dnp= (4...4,5) ЮуQ/n является приведенным диаметром входа в рабочее колесо насоса, мм.

Объемные потери и механические потери в подшипниках и сальниках как немоделируемые должны подсчитываться по соответствующим формулам (см. § 7).

При малом отличии Пн от Мм и Dh от Dm, а также при предварительных расчетах можно принять в первом приближении равными все значения тн и Т1м- Благодаря этому формулы пересчета можно представить в более удобном для решения практических задач виде:

Ли /

Dm) [Dn У

\Dm j

(2.60)

В том случае, когда один и тот же насос, перекачиваюший одну и ту же жидкость, испытывается при различных частотах врашения и П2, формулы пересчета еше более упрощаются:

Si Q2

(2.61)

Коэффициент быстроходности. Одни и те же значения подачи и напора могут быть получены в насосах с различной частотой вращения. Естественно, что конструкция рабочих колес и всех элементов проточной части насоса, равно как и их размеры, при этом меняется. Для сравнения лопастных насосов- различных типов пользуются коэффициентом быстроходности, объединяя группы рабочих колес по принципу их геометрического и кинематического подобия.

Коэффициентом быстроходности ns насоса называется частота вращения другого насоса, во всех деталях геометрически подобного рассматриваемому, но таких размеров, при которых, работая в том же режиме с полезной мощностью в 1 л. с, бн создает напор, равный 1 м.

Численное значение коэффициента быстроходности можно определить, воспользовавшись формулами пересчета (2.60) для однотипных насосов с рабочими колесами различных диаметров, работающих с переменной частотой вращения. Применив эти формулы к данному насосу и геометрически подобному ему с рабочим колесом диаметром Ds и частотой вращения ris, получим:

DsV \D

Исключив из этих выражений отношение Ds/D, найдем:

(2.62)

Рж. 2.6, Изменение коэффициента быстроходности от напора насоса

/ - скавогв тноов О и ОП; 2 - чеа-гро<5еокного типа

SOU 2(10

10 га 30 ifO so so w so зо и, м

Подставляя вместо мощности М ее значение ,pgQH/73Q для насосов, перекачивающих воду (p=ilOOO кг/м), получим другую формулу для определения коэффициента быстроходности:

п /о"

"5 = 3,65 -. (2.63)

Для насосов двустороннего входа в фор.муле (2.63) вместо Q следует принимать QJ2.

Если в формулах (2.62) и (2.63) изменить частоту вращения рабочего колеса п данного насоса, то в соответствии с уравнениями (2.61) должны быть пересчитаны мощность iV, подача Q и напор Я. Легко установить, что подстановка новых значений этих параметров в формулы (2.62) и (2.63) приводит к тем же численным значениям ng. Таким образом, получается, что коэффициент быстроходности остается постоянным для всех режимов работы насоса и зависит только от его конструкции. Это положение было бы справедливым, если бы мы не пренебрегли при выводе формул для ris изменениями объемного и гидравлического КПД насоса при изменении режима его работы. В действительности значение коэффициента быстроходности меняется в широком диапазоне. Коэффициент tis равен нулю ири Q = 0 и, увеличиваясь с возрастанием подачи, стремится к бесконечности при Q = QMaKc и Я = 0. Для внесения определенности в понятие коэффициента быстроходности условились в формулы (2.,62) и (2.63) подставлять оптимальные значения мощности, подачи и напора.

Анализ формулы (2.62) показывает, что с увеличением напора коэффициент быстроходности насоса уменьшается. Этот вывод подтверждается рис. 2.6, на котором приведены значения ng для ряда высокопроизводительных насосов, серийно выпускаемых отечественной промышленностью. Из формулы (2.63), в свою очередь, вытекает, что увеличение подачи приводит при прочих равных условиях к увеличению коэффициента быстроходности.

Следовательно, тихоходные насосы (насосы с малым коэффициентом быстроходности) -это насосы, имеющие большой напор и сравнительно небольшую подачу; быстроходные насосы имеют меньший напор, но большую подачу.

Коэффициент быстроходности ns является очень важным удельным показателем, который широко используется в качестве характеристики типа насоса. Универсальность этого показателя состоит в том, что он одновременно учитывает три наиболее существенных параметра любого насоса: частоту вращения, мощность (или подачу) и напор. Благодаря этому коэффициент быстроходности довольно полно характеризует тип насоса. Например, при сравнении нескольких различных по типу, форме проточного тракта и конструкции насосов, имеющих близкие значения Ms, видно, что у этих насосов близки и многие свойства. Независимо от типа или от конструкции насосы малой быстроходности {ns= =50 ...80) всегда используются при высоких напорах, а большой быстроходности (пд=400... 1000) --при низких напорах.

Величина ns в известной степени определяет и форму рабочего колеса иасоса. В табл. 2.1 даны эскизы рабочих колес насосов различной быстроходности. Большой напор, развиваемый тихоходными центробежными насосами (50<Ms<C80) , создается за счет увеличения диаметра рабочего колеса на выходе Ю>2. Небольшая подача, в свою очередь, обусловливается малой высотой рабочего колеса у выхода 62, и малым его диаметром на входе Oi. Поэтому тихоходные колеса имеют большие значения Лг/Д и малые значения Ьг/Ог- С увеличением быстроходности разница между выходным и входным диаметпами сокращается, а высота возрастает.