Гидромашины

лопастями.

Энергия от рабочего колеса жидкости передается путем динамического
взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью

В центробежном лопастном насосе жидкость под действием центробежных сил перемещается через рабочее колесо от центра к периферии.

Проточная часть насоса состоит из трех основных элементов - подвода 1, рабочего колеса 2 и отвода 3. По подводу жидкость подается в рабочее колесо из подводящего трубопровода. Рабочее колесо 2 передает жидкости энергию от приводного двигателя.

рабочего колеса. Рабочее колесо осевого насоса похоже на винт корабля.

Оно состоит из втулки 1, на которой закреплено несколько лопастей 2. Отводом насоса служит осевой направляющий аппарат 3, с помощью которого устраняется закрутка жидкости, и кинетическая энергия ее преобразуется в энергию давления. Осевые насосы применяют при больших подачах и малых давлениях.

В осевом насосе можно расширить диапазон рабочих подач и напоров, в котором насос работает, применив поворотные лопасти.
С изменением угла установки лопасти характеристика насоса сильно изменяется при незначительном снижений оптимального КПД

(абсолютная скорость) равна геометрической сумме скорости W жидкости относительно рабочего колеса (относительной скорости)и окружной скорости U рабочего колеса (переносной скорости)

α — угол между абсолютной V и переносной U скоростями жидкости;
β— угол между относительной скоростью W и отрицательным направлением переносной скорости U жидкости.

V U — проекция абсолютной скорости на направление окружной

напорный патрубок.

Напор Н представляет собой разность удельных энергий жидкости в сечении потока после насоса и перед ним. Это та удельная энергия, которую насос сообщает жидкости.

В геометрической интерпретации это высота, на которую жидкость способна подняться под действием статического давления и разности скоростей на входе в насос и выходе из него.

Где индексы обозначают Н – напорный, В – всасывающий.

Мощностью насоса (мощностью, потребляемой насосом) называется энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу времени.

Полезная мощность насоса NП − мощность, сообщаемая насосом перекачиваемой жидкости.

Определяется по формуле: NП =ρgHQ .

подшипниках, в уплотнениях вала и на трение наружной поверхности рабочих колес о жидкость.

Мощность, остающаяся за вычетом механических потерь, передается рабочим колесом жидкости. Ее принято называть гидравлической NГ.

Объемные потери.

Жидкость, выходящая из рабочего колеса в основном поступает в напорный патрубок насоса, и частично возвращается в подвод через зазор в уплотнении 1 между рабочим колесом и корпусом насоса.

Энергия жидкости, возвращающейся в подвод, теряется. Эти потери называются объемными.

насоса:

ηмех − механический КПД, учитывающий потери мощности в подшипниках, уплотнениях и трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость.

ηГ −гидравлический КПД, учитывающий потери мощности на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе;

ηо − объемный КПД, учитывающий потери мощности в насосе из−за внутренних утечек, перетекания жидкости через зазоры из полости с высоким давлением в полость с низким давлением;

Гидравлические потери

Расходуются на преодоление гидравлических сопротивлений подвода, рабочего колеса и отвода.

Оно связывает напор насоса со скоростями движения жидкости, которые зависят от подачи и частоты вращения насоса, а также от геометрии рабочего колеса и подвода.

где u2 и u1 - окружные скорости рабочего колеса на выходе и на входе;
υ1U и υ2U окружные составляющие абсолютных скоростей на выходе и входе в колесо.

Теоретический напор, создаваемый центробежным насосом с бесконечно большим числом лопаток (z=∞), равен

Действительный напор центробежного насоса равен

Здесь kz - коэффициент влияния числа лопаток, который можно оценить по следующей приближенной формуле

кавитационного запаса от подачи.

обусловленное появлением в ней пузырьков заполненных газом или паром. Кавитация возникает при понижении давления, в результате чего жидкость закипает или из нее выделяется растворенный газ. В большинстве случаев выделение газа не играет существенной роли.

В потоке жидкости падение давления обычно происходит в области повышенных скоростей. При движении жидкости в области повышенного давления происходит конденсация паров в пузырьке, его захлопывание, при котором частицы жидкости движутся внутрь пузырька и сталкиваются друг с другом.

Это приводит к мгновенному местному повышению давления, достигающему тысяч атмосфер. Имеет место эрозионное разрушение стенок каналов.

В лопастных насосах кавитация сопровождается падением подачи, напора, мощности и возникает на лопатке рабочего колеса вблизи ее входной кромки.

Давление здесь значительно ниже, чем давление во входном патрубке насоса, из- за местного возрастания скорости и гидравлических потерь в подводе.

над давлением насыщенных паров этой жидкости.

где PВХ − абсолютное давление жидкости на входе в насос;
PНП − давление насыщенных паров жидкости.

Режим, при котором начинается падение напора и мощности, называют первым критическим режимом. Ему соответствует первый критический кавитационный запас .

Режим, при котором происходит резкое падение напора и мощности, полный срыв работы насоса называют вторым критическим режимом. Ему соответствует второй критический кавитационный запас .

Допустимый кавитационный запас приводится в паспорте машины. Он на (10 − 30)% больше критического.

насоса при частоте вращения n1 а двигатель этого насоса работает при частоте вращения n2 отличной от n1.
Необходимо иметь его характеристику при той частоте вращения n2 (при которойI он фактически будет работать).

Для двух геометрически подобных центробежных накосов и для подобных режимов их работы справедливы следующие соотношения

где D - диаметры рабочих колес.

Приведенные формулы позволяют производить пересчет характеристик центробежных насосов с одной частоты n1 и диаметра D1 на другую частоту n2 другой диаметр D2.