Главные характеристики насосов
Огромное обилие характеристик и черт насосов и установок, приводимых в технической литературе, тотчас приводит к затруднениям и неоднозначности при их использовании. Потому целенаправлено разглядеть главные характеристики, характеризующие работу насосов и установок: технологические, эргономические и надежностные.
Обычно различают номинальные характеристики, при которых насос (установка) должен эксплуатироваться, и рациональные, надлежащие наибольшему экономическому эффекту от использования насоса (установки). Под хорошим режимом в большинстве случаев понимают работу в режиме наибольшего КПД. В почти всех случаях номинальный и лучший режимы работы насосов и установок не совпадают. Это разъясняется необходимостью в реальных (производственных) критериях обеспечить какой-нибудь показатель работы установки, который не совпадает на рабочих свойствах насоса (установки) с режимом наибольшего КПД.
Разглядим главные характеристики насосов (установок), подробнее всего — технологические.
К технологическим показателям насосов (установок) можно отнести:
подачу Q, напор Н, мощность N; вид и характеристики энергетического питания привода;
свойства перекачиваемых и потребляемых сред (плотность, температуру, наличие либо отсутствие в воды жестких либо газообразных примесей);
кавитационные (антикавитационные) характеристики; свойства самовсасывания; коэффициенты полезного деяния (КПД);
массу, габаритные размеры насоса либо установки.
Подача насоса (установки) — это количество воды перекачиваемой насосом (установкой) в единицу времени. Различают объемную подачу, массовую подачу и весовую подачу. В свойствах насосов обычно принято задавать объемную подачу, т. е. объем воды, полезно применяемый потребителем, при давлении, измеренном на выходе из насоса. Для гидроструйных насосов не считая полезной (пассивной) подачи должен быть задан расход рабочей (активной) воды.
Напором насоса именуют разность удельных механических энергий воды на выходе из насоса и на входе в него. Различают большой, массовый и весовой напоры. Весовой напор имеет смысл в критериях определенного и неизменного поля гравитации. Он возрастает с уменьшением ускорения свободнбго падения, а в критериях невесомости становится равным бесконечности. Потому весовой напор, обширно применяемый в текущее время (на местности СССР он колеблется за счет конфигурации гравитационных сил в границах 0,35 %, а в целом на Земле — в границах 0,6 %), неудобен для черт насосов летательных и галлактических объектов.
На практике очень нередко для высоконапорных насосов высокоскоростным напором и энергией положения третируют вследствие их малости по сопоставлению со статическим давлением. Полная мощность насоса N расходуется на приведение его в действие. Она подводится снаружи в виде энергии приводного мотора либо с расходом рабочей воды, подаваемой к струйному аппарату под определенным напором.
Коэффициент полезного деяния (КПД) насоса — отношение полезной гидравлической мощности, к полной подводимой мощности.
К показателям кавитации относят надкавитационный напор (кавитационный припас) — излишек удельной энергии воды над удельной энергией (упругостью) ее насыщенных паров. Для различных стадий развития кавитации различают последующие надкавитационные напоры:
подавляющий — значение надкавитационного напора, при котором в насосе не проявляется никаких признаков кавитации;
эрозионный (парогазовый) — значение надкавитационного напора, при котором находится эрозионное воздействие воды на проточную часть насоса; начало эрозии находится способом лаковых покрытий либо методом анализа виброзвуковых черт;
параметрический — значение надкавитационного напора, при котором возникают устойчивые кавитационные каверны;
при испытаниях насосов рекомендуется принимать величину, при которой напор насоса миниатюризируется на 2 % по сопоставлению с бескавитационной работой при постоянной (данной) подаче;
предельный — меньшее значение надкавитационного напора, при котором еще сохраняется кинематическое подобие (подобие течений) в модельном и испытываемом (натурном) насосах.
Перечисленные кавитационные характеристики являются беспристрастными, но для насосов принципиально знать нужный надкавитационный напор. Этот параметр должен быть обеспечен в процессе использования для того, чтоб насос работал без существенного понижения напора и КПД либо чтоб была ограничена применимыми пределами скорость кавитационной эрозии деталей насоса или какие-нибудь другие характеристики.
К показателям самовсасывания относятся последующие:
Номинальная высота самовсасывания — расстояние по вертикали от свободной поверхности воды до верхней точки области появления кавитационных явлений, при которой насос обеспечивает самовсасывание воды определенного вида и следующую нормальную работу при температуре 20 °С и атмосферном давлении (0,1013 МПа). Подача воздуха при номинальной высоте самовсасывания — большой расход (подача) воздуха, приведенный к давлению на входе в насос при отсутствии противодавления на выходе из насоса, атмосферном давлении 0,1013 МПа и температуре воздуха 20 °С. Показатель применим только для насосов со размеренной во времени чертой самовсасывания. Изменение подачи воздуха при самовсасывании во времени (непостоянность свойства) определяется в главном нагревом воды, что хактерно для рециркуляционных систем самовсасывания.
Малое время самовсасывания — время, в течение которого насос, работающий при номинальной высоте самовсасывания и отсутствии противодавления на выходе и имеющий подводящий трубопровод данных поперечника и длины, производит самовсасывание. Допустимая длительность самовсасывания — время, в течение которого допускается работа самовсасывающего насоса при номинальной высоте в режиме самовсасывания. При отсутствии режимных ограничений время обычно принимается равным времени, в течение которого подача воздуха уменьется на 25 % (к примеру, вследствие нагрева воды для рециркуляционных установок и насосов).
К эргономическим показателям насосов и установок относятся последующие:
наружняя утечка, т. е. расход воды, вытекающий из насоса в внешную среду (к примеру, через сальники) при номинальном режиме и определенном (данном) давлении на входе;
уровень звукового давления — общий уровень звукового давления в дБ при пороговом значении, измеренном на расстоянии 1 м от внешнего контура насоса (установки) в данных точках при номинальном режиме работы насоса (установки);
уровень вибрации — общий уровень вибрации в дБ по действенному (среднеквадратическому) значению колебательной скорости либо ускорения, измеренный на опорной поверхности насоса (установки) в направлении, перпендикулярном к ней, в точках, где вибрация максимальна.
Для неких насосов (установок) используют ряд особых параметрических характеристик — таких как допустимая длительность работы при нулевой подаче (при закрытой напорной задвижке) и т. п.
При выборе характеристик надежности (наработка на отказ, ресурс, возможность неотказной работы и т. п.) нужно установить эксплуатационные допуски на рабочие характеристики, потому что чем больше допуск, тем выше надежность насоса.
Подобие насосов.
Найти формы движения воды в насосах теоретическим методом на современной стадии развития науки не всегда представляется вероятным. Потому в практике проектирования лопастных и струйных насосов в почти всех случаях употребляют бывалые данные. Научно обоснованное обобщение результатов тестов можно выполнить при помощи способов теории подобия. Схожими именуются явления, у каких все характеризующие их величины находятся меж собой в неизменных соотношениях. Таким макаром, при подобии потоков воды в насосах по известным чертам потока воды в одном из их (модели) можно получить свойства потока воды в другом (натурном) насосе обычным пересчетом. Таковой переход аналогичен переходу от одной системы единиц физических величин к другой. Для обеспечения способности такового перехода от модельного эталона к натурному нужно соблюдение геометрического, кинематического и силового (гидродинамического) подобия.
Геометрическое подобие границ потоков (проточных полостей насосов) — нужное условие подобия самих насосов. При соблюдении этого условия все сходственные линейные размеры проточной части сравниваемых насосов должны находиться в неизменном соотношении. Геометрическое подобие, не считая того, включает подобие относительных шероховатостей стен проточной части насосов, толщин обтекаемых профилей.
Кинематическое подобие — это подобие траекторий движения частиц воды и равенство скоростей в сходственных точках потока (т. е. планы скоростей модельного и натурного потоков должны быть подобны).
Силовое (гидродинамическое) подобие значит полное подобие потоков и характеризуется равенством отношений сил схожей физической природы, действующих на частички воды либо на границы потока, в сходственных точках. Силовое подобие в насосах может быть только при кинематическом подобии.
Свойства насосов, применяемые в практике.
Размерные гидравлические свойства насосов — это взаимозависимости главных характеристик насосов (расхода, напора, надкавитационного напора, мощности, а для центробежных насосов и частоты вращения) и зависимости этих характеристик от плотности воды, вязкости. Если все характеристики переменны, то общую характеристику нужно строить в многомерном пространстве. Такую характеристику нереально изобразить графически и даже тяжело для себя представить. Потому приходится вводить определенные комплексы, составленные из обозначенных величин, принимая некие из их неизменными.
Относительные свойства — это такие, в каких за единицу величины характеризуемых характеристик принимают определенные значения этих характеристик, к примеру напор, расход, мощность и КПД, надлежащие хорошему режиму (режиму наибольшего КПД).
Безразмерные свойства выражают зависимости одной безразмерной композиции характеристик насоса от другой. Непомерные свойства могут быть всераспространены на весь безразмерный (схожий) ряд насосов, характеризуемых, к примеру, геометрическим масштабным коэффициентом. С этой точки зрения они очень комфортны. Но при использовании безразмерных черт нужно учесть возможность нарушения критерий кинематического и динамического подобия, к примеру вследствие появления кавитации либо извлияния вязкости и других причин.