Теоретический напор, мощность и к.п.д центробежных насосов, коэффициент быстроходности ЦБН (основные рабочие параметры)

К основным параметрам центробежных насосов относятся величины, которые характеризуют работу насосов как гидравлических машин, а именно:

Производительность или подача;

Давление на входе и выходе насоса (напор на входе и выходе);

Полное давление, развиваемое насосом;

Полный напор, развиваемый насосом;

Коэффициент полезного действия;

Мощность;

Кавитационный запас насоса;

Критический и допустимый кавитационные запасы насоса;

Допустимая высота всасывания насоса;

Коэффициент быстроходности насоса.

Подача или производительность насоса – количество жидкости, подаваемое насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени. Различают производительность массовую M и объемную Q. Между собой они связаны соотношением

                                         (1)

где плотность жидкости

Полное давление, развиваемое насосом рассчитывается по формуле:

        (2)

где  и - давление на входе и выходе насоса, Па;  и - скорость жидкости на входе и выходе, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2;  и - геодезические отметки манометров, которыми измеряют давления и , м.

Полный напор, развиваемый насосом, определяется при помощи формулы 2.2 и на основе известного соотношения между давлением и напором

                                     (3)

где Н – полный напор, развиваемый насосом.

Поскольку центробежные насосы одновременно являются механизмом и гидравлической машиной, то их работа оценивается с помощью нескольких коэффициентов полезного действия: - гидравлический КПД; - объемный КПД; - механический КПД.

С помощью  оцениваются потери гидравлической энергии (потери напора) в проточной части насоса. С помощью  оцениваются объемные потери энергии в насосе, возникающие в результате утечек и протечек жидкости в уплотнениях. С помощью оцениваются потери энергии в узлах трения насосов (подшипниках и концевых уплотнителях).

Общий КПД насоса равен:

                          (4)

Применительно к насосам различают несколько видов мощности:

- полезная мощность:

Nпол= ;                       (5)

- мощность, потребляемая насосом:

;                                    (6)

- мощность насосно-силового агрегата:

NНСА= ,                          (7)

где ηдв – КПД двигателя; ηпер – КПД механической передачи между двигателем и насосом.

Кавитационный запас насоса – это избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости:

,                          (8)

где Рs – давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости.

Критический кавитационный запас насоса – это минимальный избыток удельной энергии жидкости на входе в насос над удельной энергией насыщенных паров жидкости, при котором в насосе не возникает кавитации.

Допустимый кавитационный запас насоса:

∆hдоп = к ∙∆hкр                            (9)

где к – коэффициент запаса, принимаемый в размере 1,1-1,35; ∆hкр – критический кавитационный запас.

Допустимая высота всасывания насоса - это максимальная высота, на которую насос может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем жидкости в резервуаре откачки, при которой в насосе не будет кавитации:

,                     (10)

где Р0 - давление над уровнем жидкости в резервуаре откачки; hвс - потери напора во всасывающем трубопроводе.

Рассчитанное по формуле 2.10 значение HS может быть как положительным, так и отрицательным. Положительное значение свидетельствует о том, что насос в данной ситуации обладает самовсасывающей способностью и может поднять жидкость во всасывающем трубопроводе над уровнем её в резервуаре откачки, но на высоту не более рассчитанной. Отрицательное значение HS свидетельствуют об отсутствии у насоса самовсасывающей способности. Для придания насосу работоспособности в данном случае на его входе необходимо поддерживать напор не менее рассчитанного отрицательного значения Hs взятого по абсолютной величине (подпор).

Коэффициент быстроходности насоса определяется формулой:

,                          (11)

где n – номинальные обороты ротора, мин-1; Q и H –номинальная подача м3/с и номинальный напор, м (которые обычно определяются из маркировки насоса).

Коэффициент быстроходности насосов – это своеобразный критерий в зависимости от численного значения, которого насосы подразделяются на:

Тихоходные =40-80;

нормальной быстроходности = 80-150;

быстроходные =150-300.