Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Методика определения обточки рабочего колеса насоса

Задача 1

Подобрать насос типа Д, определить необходимый диаметр рабочего колеса и пересчитать его характеристику. Расчетные данные: = 182 л/с и = 80 м.

Применение центробежных насосов можно расширить, если обрезать (обточить) лопасти рабочего колеса. Вследствие обточки изменяется внешний диаметр колеса, что ведет к уменьшению напора. Обрезать необходимо не только лопасти, но и диски рабочих колес, за исключением насосов с турбинным отводом, в которых обтачивают только лопасти. Если обрезают рабочие колеса центробежных насосов, предназначенных для подачи чистых жидкостей , подача изменяется пропорционально первой степени, а напор - второй степени диаметра рабочего колеса.

Насосы подбирают по максимальному секундному расходу и полному напору по сводному графику полей Q - H насосов. Но иногда насос с необходимыми параметрами промышленность не выпускает. По этому для установки проектируется ближайший более мощный насос. Его характеристики приводятся при максимальном диаметре колеса.

Для расширения поля работы насоса в практике проектирования и эксплуатации, чтоб избежать непродуктивных затрат энергии, часто используют обточку лопастей рабочего колеса насоса, т. е. уменьшают внешний диаметр колеса, либо изменяют частоту вращения вала насоса.

Расход и напор насоса с обточенным рабочим колесом для обточенного диаметра можно определить из уравнений подобия, если известны расход Q и напор Н насоса с базовым колесом диаметром D. В этом случае частота вращения n = const.

Допустимая величина обтачивания рабочего колеса и формулы для пересчета рабочих характеристик зависят от коэффициента быстроходности насоса, который определяется по формуле:

где n - частота вращения рабочего колеса, об/мин;

Q - расход в оптимальной точке, мі/с (для насосов двусторонним подводом принимается половина подачи);

Н - напор в оптимальной точке, м.

Точка напорной характеристики насоса, что отвечает максимальному значению КПД, называется оптимальной режимной точкой. Расход и напор, которые отвечают ей, называются оптимальными параметрами насоса и входят в маркировку насоса.

Практика показала, что для центробежных насосов с коэффициентом быстроходности лучшие результаты дают формулы для пересчета характеристик при обточенном рабочем колесе:

при

Это объясняется тем, что при обточке меняется не только внешний диаметр рабочего колеса, но и рабочий угол лопатки .

При расчетах обточки по последним формулам режимные точки перемещаются по квадратичным параболам

центробежный насос быстроходность колесо

c вершинами вначале координат, а характеристики Q - H насоса с обточенным колесом будут аналогичны характеристикам с другой частотой вращения.

Коэффициент полезного действия центробежного насоса при обточке рабочего колеса можно рассчитать по формуле Муди:

Практически установлено, что при обрезке колеса, которое не превышает граней допустимых конструкцией насоса, КПД изменяется незначительно.

Приблизительно можно считать, что при обточке рабочего колеса в пределах допустимой величины, КПД насоса уменьшается на 1% на каждые 4% обточки при .

В зависимости от коэффициента быстроходности наибольшая обточка рабочего колеса не должна превышать таких значений:

Обточка рабочих колес диагональных и осевых насосов не рекомендуется. Насосы подбирают по каталогам насосного оборудования, которое выпускает промышленность. Для каждого типа насоса существуют сводные характеристики Q - Н, по которым для заданных параметров Н и Q можно установить маркировку и частоту вращения вала насоса. Рабочие зоны каждого типа размера насосов представлены на этих графиках в виде криволинейных параллелограммов. Верхняя линия каждого поля - характеристика насоса с наибольшим, а нижняя - с наименьшим заводским диаметром рабочего колеса. Боковые линии ограничивают расходы , при которых насос работает с достаточно высоким КПД и мерой надежности. Определив марку насоса, подробные ведомости о нем находятся в приложении 3.2, рабочей характеристике насоса.

Напор подобранного насоса при расходе должен соответствовать необходимому расчетному напору либо превышать его не более, чем 10%. Если эти условия не обеспечиваются, и на сводном графике точка А лежит вне зоны параллелограмма, выполняют обточку рабочего колеса.

1.1 Определение обточки рабочего колеса насоса. Подбор центробежного насоса типа "Д" по расчетному расходу и напору

По сводному графику определяем, что рабочая точка А лежит вне рекомендуемых полей. Расчетные характеристики может обеспечить насос Д 630 - 90 с диаметром рабочего колеса меньше заводского.

По таблице приложения (табл.1Д) строим характеристику насоса Д 630 - 90. На поле характеристики насоса наносим рабочую точку А, с параметрами = 182 л/с и = 80 м (рис. 2.1).

1.2 Определение коэффициента быстроходности насоса

Определяем значение коэффициента быстроходности по формуле (1). Оптимальный часовой расход, что входит в маркировку насоса, пересчитываем в секундный расход и половину его значения подставляем в формулу (насос двустороннего действия). Напор Н принимаем по маркировке насоса - 90 м. Частота вращения насоса Д 630 - 90 равняется 1450 об/мин. Тогда:

Коэффициент быстроходности меньше 150, т.е. для пересчета характеристик при обточенном колесе следует применить формулы (2).

1.3 Построение кривой подобия по формулам подобия

Диаметр обточенного рабочего колеса определяем методом построения кривой подобия по формуле (4), что проходит через точку А:

Задаваясь Q, определяем Н и по точкам строем кривую подобия от точки А до пересечения с базовой характеристикой насоса при D = 525 мм:

Находим точку Е пересечения кривой подобия с характеристикой H = f(Q) при базовом диаметре рабочего колеса D = 525 мм. Этой точке отвечает расход л/с и напор = 88 м. Из соотношения определяем диаметр обточенного колеса:

1.4 Определение процента обточки рабочего колеса

Обточка колеса составляет :

что меньше 15 - 20%, допустимых для этого насоса. Снимаем значения нескольких точек характеристики насоса с не обточенным колесом и по формулам (2) пересчитываем их для диаметра 500 мм.

Результаты пересчета приводим в таблицу1 .4.1.

Таблица 1.4.1. Пересчет характеристик насоса при обточке рабочего колеса

1.5 Построение напорной характеристики Q-H насоса с обточенным колесом

По данным таблицы 1.4.1. строим напорную характеристику насоса Д 630 - 90 с обточенным колесом, которое равно 500 мм.

Рис. 1.5.1. Построение характеристик насоса с обточенным рабочим колесом

2. Влияние частоты вращения рабочего колеса на характеристики центробежного насоса

Задача 2

За паспортными характеристиками насоса Д 6300-80, для скорости вращения 730 об/мин необходимо построить соответствующие характеристики для скорости вращения 650 об/мин.

В условиях производства часто возникает потребность в определении характеристик насосов при частотах вращения, что отличаются от номинальной ( в техническом паспорте насоса приводятся характеристики для номинальной частоты вращения ). Для расчета в таких случаях пользуются формулами пересчета. В этом случае D = const и формулы пересчета приобретают вид:

; ; - эти зависимости называют законом пропорциональности.

Закон пропорциональности по одной характеристикой ( Q - H ) позволяет построить ряд характеристик для разных частот вращения. Для этого с уравнений пропорциональности изымают частоту вращения:

= ; (10)

Имеем уравнения параболы с вершиной в начале координат, которая проходит через точку с координатами (рис 2.1). Задавшись разными величинами частот вращения, за формулами пропорциональности вычисляют координаты точек - ; - ;...; - , куда переместится точка при частотах вращения Все эти точки лежат на параболе, что проходит через точку и имеет вершину в начале координат. Эта парабола ( 0;;; ; а ) называется параболой подобных режимов.

Перерасчет любой другой точки характеристики Q-H ( например b или c ) на частоты вращения даст точки и , которые разместятся на параболах, которые проходят соответственно через точки b и с. Проводя через точки ; плавную кривую, получим характеристику - насоса при частоте вращения Таким же образом получают характеристики - для любой другой частоты вращения.

Рис. 2.1.

Теоретически параболы подобных режимов должны быть и линиями постоянных КПД (рис 2.2). Но в действительности это не так. Наибольшего значения коэффициент полезного действия насоса достигает при номинальной( расчетной ) частоте вращения. При какой либо другой частоте он уменьшается. Это вызвано тем, что влияние гидравлических и механических расходов разное при разных частотах вращения.

Следует заметить, что работа насоса с повышенной против номинальной частотой вращения разрешается только при согласовании из заводом-производителем. При проектировании и эксплуатации насосных станций встречаются два типа задач.

В первом случае за паспортными характеристиками необходимо построить характеристики насоса для частоты вращения, что отличается от номинальной (паспортной ).

Во втором случае необходимо определить, при какой частоте вращения характеристика Q - H насоса пройдет через расчетную точку. Рассмотрим оба случая.

Рис 2.2.

2.1 Построение характеристики Q - H для скорости вращения 650 об/мин

На паспортной характеристике Q - H задаемся рядом произвольных точек 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 с координатами (; ); (; );.. . По формулам закона пропорциональности высчитываем соответствующие координаты этих точек при скорости вращения 650 об/мин:

Расчеты сводим в таблицу 2.1.1.

Таблица 2.1.1.

По полученным координатам наносим на график точки 1', 2',..., 9' и соединяем их плавной кривой. Эта кривая и будет характеристикой Q - H насоса при скорости вращения 650 об/мин.

2.2 Построение характеристики Q - N для скорости вращения 650 об/мин

На паспортной характеристике Q - N задаемся рядом произвольных точек 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 с координатами (; ); (; );.. . По формулам закона пропорциональности высчитываем соответствующие координаты этих точек при скорости вращения 650 об/мин:

Расчеты сводим в таблицу 2.2.1.

Таблица 2.2.1.

По полученным координатам наносим на график точки 14', 15',..., 22' и соединяем их плавной кривой. Эта кривая и будет характеристикой Q - N насоса при скорости вращения 650 об/мин.

Рис. 2.3. Характеристики насоса Д 6300-80 при частоте вращения n=730 об/мин. и n=650 об/мин.

Задача 3

В процессе проектирования насосной станции установлено, что для работы в системе нужен насос с расходом 5600 при напоре 68 м.вод.ст. Насоса с такими характеристиками промышленность не производит. Потому для установки проектируется ближайший более мощный насос Д6300-80.

Его характеристики при частоте вращения 730 об./мин. изображено на рис. 3.1. Чтобы избежать непродуктивных расходов электричества, решено уменьшить скорость вращения насоса. Необходимо определить, при какой частоте вращения характеристика насоса пройдет через расчетную точку с координатами = 5600; = 68 м.вод.ст.

Чтобы воспользоваться формулами закона пропорциональности, сначала нужно найти ту единую точку на паспортной характеристике (, которая при уменьшении частоты вращения переместится в расчетную точку . Легче всего эту точку можно найти графическим способом. Для этого построим параболу подобных режимов, которая будет проходить через точку А. Подставив в формулу (10) координаты точки А, получим уравнения этой параболы.

Н = .

Рис 3.1. Рабочая характеристика насоса Д6300-80 при частоте n = 730об/мин

Задаваясь произвольными значениями Q, высчитываем за этим уравнениям координаты ряда точек, через которые проводим параболу:

;

Перекрещение этой параболы с паспортной характеристикой насоса дает точку Б с координатами м.вод.ст. Поскольку точка Б находится на одной параболе похожих режимов с точкой А, то именно она переместится в точку А при одной из скоростей вращения. Находим эту скорость, подставляю в формулу пропорциональные координаты точек Б и А:

об/мин.;

Близкие значения полученных величин свидетельствуют, что координаты точки Б найдены достаточно точно (графический способ всегда приблизительный). После нахождения расчетной скорости вращения следует пересчитать характеристики насоса, как это было сделано в предыдущей задаче.

об/мин

Размещено на Allbest.ru