книги / Насосы, компрессоры, холодильные установки.-1

и сети только одна рабочая точка определяет рабочие параметры насоса. Всякое новое положение рабочей точки может быть получено изменением формы и положения характеристик насоса и сети.

Рис. 2. Определение параметров работы центробежного насоса на сеть

Регулирование подачи может осуществляться воздействием на элементы сети (например, дросселированием) или же на насос изменением частоты вращения с помощью входного направляющего аппарата, совместной работы нескольких насосов.

Описание установки и ее работы

Лабораторная установка (рис. 3) состоит из центробежного насоса 1, бака 2, регулирующих вентилей и контрольноизмерительных приборов.

Напор насоса измеряется с помощью вакуумметра 7 и манометра 8. Подача насоса определяется ротаметром 9.

Измерение потребляемой мощности производится с помощью ваттметра.

21

Включение установки производится учебным мастером или преподавателем.

При работе насоса проверить, нет ли посторонних шумов. При обнаружении их необходимо остановить насос, установить причины неисправности и устранить их.

На работающей установке запрещается производить ка- кие-либо присоединения и действия, не предусмотренные настоящими методическими указаниями.

При возникновении течи воды и попадания ее на токоведущие части немедленно выключить насос и сообщить об этом преподавателю или учебному мастеру.

Порядок выполнения работы

Перед началом работы выполнить мероприятия, предшествующие пуску установки.

Распределить обязанности между членами бригады и подготовить таблицу для записи опытных данных.

Перед включением насоса закрыть вентиль 6 (см. рис. 3). Подключить ваттметр и регулятор напряжения. Постепенно увеличивая рабочее напряжение, запустить

насос в работу.

Убедившись в нормальной работе насоса, провести испытания в следующей последовательности:

1.Открывая вентиль 6 (см. рис. 3), установить расход воды, соответствующий 10 делениям ротаметра 9.

2.Снять показания манометра, вакуумметра и ваттметра.

3.Установить больший расход воды и вновь записать показания приборов.

4.Сняв показания приборов для 8–10 значений подачи, выключить насос.

5.Экспериментальные данные занести в следующую таб-

лицу:

23

Показания приборов при различной подаче насоса

Обработка результатов испытаний

1.По тарировочному графику определить подачу насоса Q, л/мин.

2.Рассчитать напор насоса H, м:

Н Рман Рвак z,

ρg

где – плотность воды, кг/м3.

3. Рассчитать полезную мощность насоса Nпол, Вт:

4. Вычислить КПД насоса:

где ηдв – КПД электродвигателя, ηдв = 0,96.

5. Аналогичные расчеты выполнить для всех режимов работы насоса. Расчетные данные занести в таблицу, приведенную ниже и использовать их для построения рабочей характеристики насоса.

Расчетные данные

24

Графики выполнить простым карандашом на миллиметровке или на бумаге в клетку. Шкалы по всем осям равномерные, начиная от нуля.

6. Проанализировать результаты экспериментов и сделать выводы.

Вопросы для самоконтроля

1.Устройство, принцип действия центробежного насоса.

2.Основные параметры насоса, их расчет.

3.Влияние угла наклона лопастей колеса на величину статического и динамического напоров.

4.Теоретическая и действительная характеристики насоса.

5.Способы регулирования производительности центробежного насоса.

6.Влияние скорости вращения и геометрии колеса на параметры насоса. Формулы пропорциональности.

7.Работа насоса на сеть. Параллельное и последовательное соединение насосов.

8.Осевые силы, действующие на колесо, причины их возникновения и способы компенсации.

25

Лабораторная работа № 2 ИСПЫТАНИЯ ВОДОКОЛЬЦЕВОГО ВАКУУМ-НАСОСА

Цели:

–познакомиться на практике с устройством и работой водокольцевого вакуум-насоса;

–определить параметры и построить характеристики ва- куум-насоса.

Краткие теоретические сведения

Процессы в химическом, нефтехимическом и нефтеперерабатывающем производстве часто осуществляются не под атмосферным или избыточным давлением, а в разреженной среде (в вакууме). Это диктуется во многих случаях условиями протекания химических реакций, необходимостью понижения температуры кипения жидкостей, возможностью использования дешевых низкотемпературных теплоносителей и т.п.

Для создания вакуума применяются машины, получившие название вакуум-насосов. Эти машины можно рассматривать как компрессоры, всасывающие газы из разреженной среды и сжимающие их до нормального давления или несколько выше.

Вкачестве вакуум-насосов могут быть использованы любые компрессорные машины. В промышленности широко используются компрессоры с жидкостным кольцом (водокольцевые вакуум-насосы).

На рис. 4 изображена схема водокольцевого вакуум-насо- са, поясняющая способ его действия.

Вцилиндрическом корпусе 1 эксцентрично расположен ротор 2 в виде крыльчатки, в большинстве случаев с небольшим числом жестко закрепленных лопастей 3 одинакового

26

размера. Корпус машины наполняется водой примерно наполовину. При вращении ротора вода отбрасывается лопастями к стенкам корпуса, образуя вращающееся жидкостное кольцо. При этом в центральной части насоса между поверхностью ротора и внутренней поверхностью водяного кольца образуется свободное серповидное пространство, перегораживаемое лопастями на изолированные камеры объемом V, величина которого зависит от положения лопастей.

Рис. 4. Водокольцевой вакуум-насос: 1 – корпус; 2 – ротор; 3 – лопасть ротора; 4 – приемное отверстие; 5 – напорное отверстие; 6 – всасывающий патрубок;

7 – нагнетательный патрубок

Вверху внутренняя поверхность водяного кольца касается ступицы крыльчатки и препятствует перетеканию воздуха с нагнетательной стороны на всасывающую.

На протяжении первого полуоборота ротора внутренняя поверхность водяного кольца постепенно удаляется от ступицы, при этом образуется свободный объем между лопастями

27

крыльчатки, в который засасывается воздух из всасывающего патрубка 6 машины через всасывающее окно 4 в торцовой крышке (лобовине).

На протяжении второго полуоборота ротора внутренняя поверхность водяного кольца приближается к ступице, при этом воздух, находящийся между лопастями, сначала сжимается, а затем вытесняется через нагнетательное окно 5 в нагнетательный патрубок 7.

Очевидно, что всасывание и нагнетание газа будут осуществляться только при наличии в корпусе достаточного количества воды. Поскольку при работе вакуум-насоса вода в небольшом количестве уносится потоком газа, убыль ее в корпусе должна непрерывно восполняться.

Величина вакуума, развиваемого водокольцевым насосом, практически не превышает 92 %. Это связано с тем, что крыльчатки не могут быть посажены в корпус плотно. Между торцевыми поверхностями корпуса и крыльчатки всегда имеется зазор, поэтому жидкость и газ частично перетекают со стороны нагнетания на сторону всасывания, ухудшая работу насоса.

Создаваемое водокольцевым вакуум-насосом разрежение ограничено также величиной давления насыщенного пара рабочей жидкости, зависящего от температуры и рода жидкости.

Подача Q, м3/с, водокольцевого вакуум-насоса (жидкост- но-кольцевого компрессора) при условиях всасывания определяется формулой

Z – количество лопастей; l – радиальная длина лопаcти, равная (D2 – D1 )/2, м; S – толщина лопасти, м; b – ширина лопасти (внутренняя ширина корпуса), м; n – частота вращения ротора, об/мин;

28

a – минимальное погружение лопасти в водяное кольцо, м; η0 – объемный КПД, примерно равный 0,96.

Расчет мощности водокольцевого вакуум-насоса производится, как и для любой другой компрессорной машины, по формуле

где – плотность газа, поступающего в вакуум-насос, кг/м3; L – удельная энергия процесса сжатия, Дж/кг; ηм – механический КПД, учитывающий расход энергии на преодоление механического трения; ηг – гидравлический КПД, учитывающий

потери энергии в результате гидравлического трения и вихреобразования в проточной части машины.

Произведение η0 ηм ηг дает полный КПД вакуум-насоса.

Для водокольцевых насосов современных конструкций полный КПД не превышает 0,50.

В жидкостно-кольцевой компрессорной машине сжатие газа сопровождается его интенсивным охлаждением рабочей жидкостью, поэтому совершенство компрессорного процесса оценивают изотермическим КПД:

ηиз = NNиз ,

где Nиз – изотермическая мощность вакуум-насоса, кВт, определяемая по формуле

Nиз Р1Q1 2,3 lg Р2 ,

1000 Р1

где P1 и P2 – начальное и конечное давление газа, Па; Q1 – подача вакуум-насоса, приведенная к условиям всасывания, м3/с; N – фактическая мощность данного компрессора, кВт.

29

Ротационные жидкостно-кольцевые компрессорные машины используют в промышленности не только в качестве ва- куум-насосов, но и как газодувки для перемещения агрессивных, взрывоопасных и влажных газов и паров под давлением до 150–180 кПа, в крупных насосных установках ими широко пользуются для заполнения центробежных и осевых насосов водой перед пуском.

В зависимости от химических свойств сжимаемого газа рабочей жидкостью может служить не только вода, но также масло, ртуть, кислоты и др. Например, для перекачивания газообразного хлора рабочей жидкостью служит серная кислота.

Описание лабораторной установки и ее работы

Установка (рис. 5) состоит из водокольцевого вакуум-насо- са 1, электродвигателя 2, всасывающего трубопровода 3, диафрагмы 4, дифманометра 5, вентиля 6 на всасывающем трубопроводе, вакуумметра 7 и водоотделителя 8. Подача воды в корпус вакуум-насоса осуществляется из водопровода и регулируется краном (вентилем) 9. Для определения температуры всасываемого воздуха используется термометр 10. Барометрическое давление определяется по барометру 11. Для определения мощности, потребляемой насосом, используется ваттметр 12.

Приступить к выполнению лабораторной работы можно только после детального ознакомления с установкой. Перед пуском установки произвести ее внешний осмотр, обратив особое внимание на наличие ограждений вращающихся частей, убедиться в исправности проводов и надежности заземления, убрать посторонние предметы, мешающие работе.

Пуск установки производится с разрешения преподавателя в следующем порядке:

1)открыть вентиль на всасывающем трубопроводе;

2)включить электродвигатель;

30