Розрахунок швидкості обертання робочого колеса насосу.

Із метою розширення діапазону застосування насоса в практиці проектування й експлуатації часто використовують обточування його робочого ко­леса, тобто зменшують зовнішній діаметр цього колеса. Обточуванню підлягає лише частина колеса, де його лопатки мають циліндричну форму. Оскіль­ки ця частина майже не має аеродинамічного профілювання, то вона зумовлює формування робочих параметрів лише за рахунок зовнішнього діаметра. Практика показала, що насоси, які використовуються у системах водопоста­чання, водовідведення, а також теплогазопостачання, за коефіцієнтом швид­кохідності відносяться до тихохідних та нормальних, лопатки у яких на ви­ході мають циліндричну форму.

На відміну від процесу зміни числа обертів робочого колеса насоса, при якому із збільшенням швидкості і обертання колеса збільшуються робо­чі параметри й зменшуються робочі параметрами при знижені такого числа обертів, обточування робочого колеса веде лише до зменшення цих парамет­рів.

Зменшується при цьому також коефіцієнт корисної дії. Практика показала, що при обточуванні робочого колеса в межах допустимої величини ККД насоса зменшується на 1% на кожні 10% обточування робочого колеса. У насосів з п₅<200 і на 1%, на кожні 4% обточування у насосів із n_s=200...300.

В інженерній практиці здебільшого розраховують діаметр, до якого потрібно обточити колесо, на розрахункові параметри (Q_р та Н _р).

В умовах виробництва особливо експлуатації насосних ус­тановок, часто виникає потреба у визначенні характеристик насо­са при частотах обертання робочого колеса, які відрізняються від номінальних (паспортних, тобто характеристик, що наводяться у технічному паспорті насоса).

Якщо конструкція насоса залишається незмінною (D=const), а змінюється лише швидкість обертання робочого колеса (напри­клад, електропровід, що вийшов із ладу, замінили на новий, але іншим числом обертів), то робочі параметри насоса не залишаться попередніми. У такому випадку нові параметри можна розрахову­вати, використовуючи формули законів подібності у вигляді:

;

; (1)

.

Закон пропорційності за однією характеристикою H=f(Q) дозволяє побудувати ряд характеристик для різних частот обертання.

Перш за все визначимо коефіцієнт швидкісності насосу n_s за формулою:

де

n – швидкість обертання робочого колеса, об/хв.;

Q – подача, м³/с (для насосів типу «Д» береться Q_1/2);

Н – напір насосу, м;

Для розрахунку беремо оптимальні дані насосу.

;

Так, як одержане значення ns <150, то рекомендується для розрахунків використовувати таку систему із законів подібності:

, і ;

Оскільки у цій системі три невідомих (це Н, Q, n_P), а маємо лише два рівняння, то виключаємо одне невідоме, замінюючи його значенням . Таким чином одержимо рівняння параболи подібних режимів у вигляді:

- парабола подібних режимів;

Таким чином, для визначення розрахункової швидкості обертання робочого колеса досить знайти точку перетину параболи подібних режимів чи прямих ліній таких режимів із напірною характеристикою насоса з каталожною напірною характеристикою, які проходять через розрахункову точку А з координатами Q_pеж i Н_реж. Підставляючи один iз робочих параметрів точки С (чи Q, або Н) в одну iз формул систем, легко визначити швидкість обертання робочого колеса насоса.

Для побудови робочої характеристики Н_реж⁼f(Q_реж) після визначення величини n_P задають кілька довільних значень Q протягом робочої зони насоса (як правило, задають 6-10 цілих значень), знаходять відповідні значення Н відповідно до каталожної напірної характеристики насоса , вираховують робочі параметри Q_реж, та Н_реж. Ці розрахунки ведуть переважно у табличній формі.

Потім наносять визначені точки на графік i через них проводять плавну криву, яка й буде характеристикою насоса Н_реж =f(Q_реж).

Представимо параболу у вигляді:

Розрахунки проводимо в табличній формі:

Q, л/с
Н, м	5,59	22,35	50,30

Будуємо цей відрізок параболи на графіку і визначаємо точку перетину її із напірною характеристикою насосу (це точка С). Параметри т. С і є необхідними для розрахунку швидкості обертання робочого колеса (Q= 58,7 л/с, Н=48,26 м).

Із формули визначаємо n_p:

Відносна величина зміни швидкості обертання дорівнює:

Слід зазначити, що в залежності від коефіцієнта швидкохідності найбільша зміна швидкості обертання робочого колеса не повинна перевищувати значень за таблицею, наведеною нижче.

Допустимі значення обточки:

60 < ns < 120	15...20%;
120 < ns < 200	11...15%;
200 < ns < 300	7...11%.

З таблиці видно, що ми попадаємо у поле допустимих значень.

Далі потрібно побудувати напірну характеристику насосу з розрахованою швидкістю обертання робочого колеса. Для цього використовуємо ті ж самі формули законів подібності:

, і ;

Оскільки n_p визначене, то права частина також визначена, тоді маємо:

.

Для побудови характеристики Н_Р = f(Q_р) на каталожній характеристиці вибраного насосу задають ряд цілих значень подач і находять відповідні напори.

Далі, підставляючи одержані значення Q і Н у формули вираховують координати, куди ці точки перемістяться після зміни швидкості обертання робочого колеса. Весь розрахунок зводиться в таблицю.

Дата добавления: 2015-08-20