Характеристические линии

 

большой мощности привода

NPSHтреб. NPSHтреб. opt

рабочая граница при малой мощности привода

Рисунок 5: Тенденция влияния удельной частоты вращения n_q на характеристические линии центробежных насосов. (Не в масштабе! NPSH_треб. см. в главе 3.5.4).

подача

подача

подача

рабочая граница

Рисунок 6: Три примера характеристических линий насосов с различной удельной частотой вращения

а: с радиальным колесом, n_q ≈ 20;      в: с полуосевым колесом, n_q ≈ 80;

с: с осевым колесом, n_q ≈ 200.

(NPSH_треб. см. в главе 3.5.4)

Характеристические линии

 

нестабильная область

подача

пологопадающая характеристическая линия

крутопадающая характеристическая линия

Рисунок 7: Крутопадающие, пологопадающие или нестабильные характеристические линии.

 

Характеристические линии QH бывают стабильными, это значит, что с увеличением подачи Q напор снижается. При маленьких удельных частотах вращения в области низких подач (следовательно при крайней неполной нагрузке) напор Н с уменьшением подачи Q понижается, значит, появляется нестабильность (заштрихована на рисунке 7). Эту форму характеристических линий следует избегать только тогда, когда она пересекается в двух точках с характеристической линией установки, особенно, если насос предусмотрен для параллельной работы при неполной нагрузке (см. ниже в 3.4.4) или, когда в нестабильной области имеется накапливающий энергию напорный резервуар (= наполненный газом или паром); во всех других случаях она равносильна стабильной характеристической линии.

Если ничего такого не указано, характеристические линии относятся к плотности ρ и кинематической вязкости ν холодной дегазированной воды.

 

Напор установки × Бернулли

Рисунок 8: Установки центробежных насосов с различными резервуарами в условиях всасывания.

А = открытый напорный резервуар с отверстием трубы под поверхностью воды

В = закрытый напорный резервуар со свободным выходом трубы

С = закрытый напорный резервуар с отверстием трубы под поверхностью воды

D = открытый всасывающий или впускной резервуар

Е = закрытый всасывающий или впускной резервуар

 v_a и v_e являются (или, большей частью, пренебрегают) скоростями потока в резервуарах А и С в точке а или в резервуарах D и Е в точке е ; однако, в случае В v_a – это скорость вытекания из поперечного сечения трубы а, которой не пренебрегают.

 

.

3.2 Параметры установки

3.2.1 Напор установки Н_А

Уравнение Бернулли

Уравнение Бернулли постулирует равнозначность видов энергии с геодезическими, статическими и динамическими формами проявления. Сообразно с этим, напор установки Н_А для невязкой условной жидкости состоит из следующих трех частей (см. рисунки 8 и 9):

· Н_geo (геодезический напор) – это разность высот уровня жидкости между всасывающей и напорной стороной. Напорный трубопровод выходит на поверхность жидкости и соотносится с серединой выходного поперечного сечения (см. рисунки 8В и 9В).

· (p_a – p_e)/(ρ × g) – это разность потенциальных напоров над уровнем жидкости всасывающей и напорной стороны при закрытом резервуаре В, С или Е (см. рисунки 8В, С, Е и 9В, С, Е).

· (v_a² – v_e²)/2g – это разность скоростных напоров в резервуарах.

При реальном потоке к этим частям следует причислить еще и потери на трение (= потери потенциальных напоров).

 

 

 

Напор установки × Бернулли

Рисунок 9: Установки центробежных насосов с различными резервуарами, работа на входе. Экспликация как у рисунка 8.

 

· ∑H_v – это сумма всех потерь потенциальных напоров (= гидравлические сопротивления в трубопроводах, арматуре, фасонных деталях или во всасывающем и напорном трубопроводе, как и потери на входе и на выходе, см. главу 3.2.1.2), которые на практике указываются как потери давления в установке.

Все четыре части создают напор установки Н_А:

 

H_A = H_geo+ (p_a – p_e)/(ρ × g)+ +(v_a² – v_e²)/2g +∑H_v,   (5)

 

где

все напоры в Н м,

все давления р в Па (1 бар = =100 000 Па),

все скорости v в м/с, плотность ρ в кг/м³,

ускорение свободного падения g= 9,81 м/с².

Зачастую на практике разностью скоростных напоров можно пренебречь. Тогда уравнение (5) упрощается при закрытых резервуарах В, С или Е (см. рисунки 8В, С, Е и 9В, С, Е) до:

 

H_A=H_geo+(p_a–p_e)/(ρ×g)+∑H_v (6)

 

И при открытых резервуарах А и D (см. рисунки 8А, D и 9А, D) до:

 

H_A ≈ H_geo +∑H_v    (7)

 

 

Напор установки × Потери давления × потери потенциальных напоров

 

гидравлически шероховатая

ламинарный

турбулентный

число Рейнольдса

Рисунок 10: Коэффициент трения в трубе l, как функция числа Рейнольдса Re и относительной шероховатости d/k (увеличенное изображение см. на стр. 85)

 

3.2.1.2 Потери давления p_v из-за гидравлических сопротивлений

Потеря давления p_v происходит из-за трения о стенки во всех трубопроводах и из-за сопротивлений в арматуре, фасонных деталях и т. д. Она вычисляется в зависимости от потери потенциальных напор- ов H_v и плотности ρ согласно уравнению

 

p_v = ρ · g · H_v    (8)

 

где

ρ – плотность в кг/м³,

g – ускорение свободного падения 9,81 м/с²

H_v –       потеря потенциальных напоров в м,

p_v – потеря давления в Па

  (1 бар = 100 000 Па)