Напорная характеристика насоса и трубопровода. Рабочая точка насоса с трубопроводом.

Лекция 9. Работа насоса на сеть подачи жидкости.

Напорная характеристика трубопровода сети подачи жидкости.

Гидравлическому расчёту или выбору центробежного насоса всегда должен предшествовать гидравлический расчёт напорной характеристики трубопровода или сети подачи жидкости, на которые работает данный насос.

При этом цель расчётов состоит в том, чтобы выбранный или спроектированный насос работал на данный трубопровод или на данную сеть экономично. В этом случае КПД насоса будет иметь максимальное значение, либо, что часто допускают на практике, его КПД будет находиться в области максимального значения.

Определение. Напорная характеристика трубопровода (сети), есть графическая зависимость потребного (требуемого) напора на входе в данный трубопровод от расхода движущейся по трубопроводу жидкости (см. рис.14.).

Напорная характеристика трубопровода (сети) определяется высотой подачи жидкости, разностью (перепадом) давлений в точке “ нг “ нагнетания (подач) жидкости и в точке “ вс “ её всасывания (забора), а также гидравлическими потерями напора в трубопроводе (сети). Зависимость потребного (требуемого) напора на входе в данный трубопровод от расхода подаваемой жидкости рассчитывается по формуле:

Определить коэффициент расчётным путём можно на основе известных методов гидравлики. На практике напорные характеристики трубопроводов часто получают экспериментальным путем, измеряя, например, с помощью манометров, потери напора в трубопроводе при различных расходах жидкости.

Рис.14. Напорная характеристика трубопровода (сети) .

Напорная характеристика насоса и трубопровода. Рабочая точка насоса с трубопроводом.

Для определения параметров рабочего режима совместной работы насоса с данным трубопроводом надо совместить характеристику насоса с напорной характеристикой трубопровода (рис.15).

Для этого обе характеристики должны быть вычерчены в одном масштабе. Точка Р пересечения этих кривых и будет рабочей точкой совместной работы насоса и трубопровода (сети). Она должна соответствовать максимальной производительности насоса, работающего на данный трубопровод при полном открытии задвижки на напорной части трубопровода и постоянном числе оборотов вала насоса. Если насос спроектирован или подобран для данной сети правильно, то КПД насоса в точке Р должен иметь максимальное значение.

Здесь же необходимо построить графические зависимости и . Это даёт возможность наглядно представить положение рабочей точки Р относительно области максимальных значений КПД насоса (рис.13) и сделать основной вывод о правильности расчёта или подбора насоса.

Рис. 15. Характеристика совместной работы насоса и трубопровода.

Рабочие характеристики центробежного насоса. На рис. 11.20 приведены рабочие характеристики насоса. Эти характеристики показывают, как изменяются напор, мощность на валу насоса и КПД с изменением расхода.

Точка 1 характеристики Q - η называется оптимальной точкой, т. е. точкой, отвечающей оптимальному режиму работы насоса.

Рис. 11.19. Схема насосной установки 1 — приемный клапан; 2— всасывающий трубопровод; 3— вакуумметр; 4— насос; 5 — манометр; 6 — обратный клапан; 7 — задвижка; 8— напорный трубопровод

Рис.11.20 Рабочие характеристики центробежного насоса

Характеристика трубопровода. Характеристику трубопровода (или системы трубопроводов) можно представить в виде двучлена

, (11.16)

где — геометрическая высота подачи воды, т. е. разность отметок уров­ней йоды в источнике и в напорном баке (см. рис. 11.19);

— сумма по­терь напора во всасывающем и напорном трубопроводах.

Графически характеристика трубопровода представляется в виде параболы с вершиной на оси ординат, расположенной на расстоя­нии Н_Т от оси абсцисс. Для определения оптимального режима ра­боты насоса с заданным трубопроводом строят совместные харак­теристики насоса и трубопровода.

На рис. 11.21 показана характеристика насоса Q — Н. Проведя параллельно оси Q прямую CD на расстоянии от нее и прибавив к величины , соответствующие тем или иным значениям расхода Q, получим характеристику трубопровода СЕ. Точка 1 пе­ресечения характеристик насоса и трубопровода, называемая ра­бочей точкой, характеризует подачу Q₁, напор Н₁ , КПД η₁ и мощ­ность N₁, насоса, работающего на заданный трубопровод. Насос нуж­но подбирать таким образом, чтобы рабочая точка лежала в области наиболее высоких значений КПД.

Параллельная работа центробежных насосов. Рассмотрим параллельную работу двух одинаковых насосов. Характери­стики Q – H таких насосов приведены на рис. 11.22.

Рис. 11.21. Совместные характеристики насоса и трубопровода

Так как насосы одинаковы, то их характеристики совпадают. Для построения суммар­ной характеристики при параллельной работе двух одинаковых насосов нуж­но удвоить абсциссы харак­теристики одного насоса при одинаковых напорах.

Затем строится харак­теристика трубопровода СЕ и находится рабочая точка 1. При параллельной работе насосов суммарная подача их равна Q_1+H, a напор H₁=H_H. Напор Н₁ и подача Q₁, каждого насоса определяются со­ответственно ординатой и абсциссой точки 2. При этом напор каждого насо­са численно равен напору, развиваемому обоими на­сосами, а подача каждого насоса равна половине их суммарной подачи. В случае, когда в тот же трубо­провод подает воду толь­ко один насос, режим его работы определяется точ­кой 1’, соответствующей подаче Q и напору Н. Каквидно, суммарная подача насосов, работающих параллельно в общую сеть, меньше, чем сумма подач этих насосов при раздель­ной их работе.

Рис. 11.22. Характеристики параллельной работы двух одинаковых насосов

КПД двух одинаковых параллельно работающих насосов равен КПД одного насоса и соответствует точке 3. На рис. 11.22 он опре­деляется следующим образом: из точки Е проводится прямая, па­раллельная оси абсцисс, до пересечения с характеристикой Q - H одного насоса (точка 2). Из этой точки проводится прямая, параллель­ная оси ординат, до пересечения с кривой Q - η в точке 3. Точка 4 будет характеризовать КПД насоса работающего отдельно.