Характеристика насоса

Определяем коэффициент быстроходности о формуле:

,

где n- число оборотов в минуту, предварительно принимаем n=2950 мин ^-1. Q- подача в м³/час. Н- напор в м.

Подставляя значения, получим коэффициент быстроходности:

.

В качестве модельных рабочих колес принимает рабочее колесо первой ступени насоса НП 200/120-370.

Рабочие колеса этого насоса были испытаны на экспериментальном стенде с осевым подводом жидкости с двойным спиральным отводом. Характеристика модельных ступеней приведена в таблице.

(испытание на воде при n=2950 мин^-1).

Таблица 1.6-Характеристика модельных испытаний

Обозначим величины, относящиеся к модельному колесу индексом «М», а величины, относящиеся к колесу натуры индексом «Н». Принимаем расчетную подачу модельного колеса для насоса Q_м=600.

При определении масштабного коэффициента расчета λ с размеров модельного колеса на колесе натуры заданную подачу насоса увеличиваем на коэффициент 1,07, чтобы компенсировать уменьшение подачи вследствие возможного газообразования горячего нефтепродукта на входе в насос.

Учитывая, что отношение Q_H/2Q_M=λ³

.

Получим масштабный коэффициент пересчета:

Рабочие колеса будут иметь следующие размеры:

наружный диаметр

м.

Диаметр распорной втулки рабочего колеса

м.

Принимаем: d_ВТ.Н = 0,08 м. Выходная ширина рабочего колеса

м.

Для пересчета характеристик Q-H модельных колес на характеристики натуры колес имеем следующие выражения.

.

Пересчет коэффициента полезного действия требует анализа дисковых и объемных потерь натурных и модельных колес. Рабочее колесо насоса является колесом двойного всасывания. В качестве их моделей (для половины натурных колес) приняты рабочее колесо с односторонним входом. Поэтому коэффициент полезного действия дискового трения η_д.ш. натурных колес будет выше.

Объемный коэффициент полезного действия η_об.натурных колес будет несколько ниже η_об модельных колес вследствие соблюдения подобия диаметров и зазоров щелевых уплотнений.

Проанализируем потери натурных и модельных колес.

а) Потери дискового трения. Число Рейнольдса определяется по формуле:

,

где R₂ – радиус рабочего колеса ;

ω – угловая скорость колеса;

ν – кинематическая вязкость жидкости.

,

где n = 2950 мин^-1 – число оборотов.

рад/сек.

Число Рейнольдса для колеса натуры:

.

Для колеса модели:

Коэффициент трения определяем по формуле:

.

Для колеса натуры коэффициент трения будет равно

Окружную скорость определяем по формуле:

,

где ω = 309 рад/сек – угловая скорость колеса;

R_e = радиус рабочего колеса.

Для колеса натуры окружная скорость будет равна:

м/сек.

Для колеса модели будет равна:

м/сек.

Мощность дискового трения при γ = 1000 кг/м³ (γ – удельный вес жидкости)

,

где С_f - коэффициент трения;

окружная скорость рабочего колеса; в м/сек;

D₂ – наружный диаметр колеса, в м.

Для колеса натуры мощность дискового трения будет равна:

кВт

Для колеса модели будет равна:

кВт.

Гидравлическая мощность определяется по формуле:

, кВт.

Для насоса натуры гидравлическая мощность будет равна:

кВт,

где Q – подача, м³/час;

Н – напор, м. ст. жид.

Для колеса модели гидравлическая мощность будет равна:

кВт.

Коэффициент потерь дискового трения определяем по формуле:

,

где N_Г – гидравлическая мощность, кВт;

N_д.т. – мощность дискового трения, кВт.

Для колеса натуры коэффициент потерь дискового трения будет равна:

Для колеса модели коэффициент потерь дискового трения будет равна:

Отсюда получаем увеличение коэффициента полезного действия колеса натуры:

.

б) Объемные потери коэффициент утечки цилиндрической цели определяется по формуле:

,

где λ – коэффициент трения, λ = 0,04;

l – длина щелевого уплотнения ;

δ – ширина зазора.

Для колеса натуры коэффициент утечки будет равен:

Площадь сечения зазора определяем по формуле

,

где δ – ширина зазора;

D = D₁+m –диаметр обода входного диаметра рабочего колеса;

D_r – входной диаметр колеса;

m – толщина обода m_A = 0,046, m_M = 0,02 м.

Для колеса натуры площадь сечения зазора будет равна:

м.

Для колеса модели будет равна:

м.

Утечка через щелевое уплотнение определяем по формуле:

м³/час,

где N – коэффициент утечки;

F – площадь сечения зазора;

g = 9,8 м²/сек;

Н – напор м. ст. ж.

Для колеса натуры утечка через щелевые уплотнения будет равна:

м³/час.

Для колеса модели утечка будет равна:

м³/час.

Потери мощности на утечки определяем по формуле:

кВт,

где Q_y – утечка через уплотнения, м³/час;

Н – напор, м.ст. ж.

Для колеса натуры умножаем на коэффициент 2 (двухсторонний вход жидкости) и потери мощности на утечки будет равен:

кВт.

Для колеса модели будет равна:

кВт.

Гидравлическую мощность определяем по формуле:

кВт,

где Q – подача, м³/час;

Н – напор, м. ст. ж.

Для колеса натуры гидравлическая мощность будет равна:

кВт.

Для колеса модели гидравлическая мощность будет равна:

кВт.

Объемный коэффициент полезного действия определяем по формуле:

,

где N_Г – гидравлическая мощность, кВт;

N_y – потери мощности на утечки, кВт.

Для колеса натуры объемный коэффициент полезного действия будет равна:

.

Для колеса модели будет равна:

.

Отсюда уменьшение коэффициента полезного действия колеса натуры:

.

Принимая коэффициент снижения коэффициента полезного действия натурных колес вследствие потерь в подшипниках и в уплотнении вала К_м.п. = 0,98 получим выражения для пересчета характеристики Q – η;

Результат пересчета характеристики сведен в таблицу 1.7

Таблица 1.7 – Характеристика насоса.

По этим данным построим характеристику насоса (рисунок 2.1).