Zariadenie obežného kolesa odstredivého čerpadla. Odstredivé čerpadlá: zariadenie a klasifikácia. Maximálne rozmery sedadiel, drážok, klinových drážok sa odhadujú pomocou konzol, šablón, krúžkov atď.

Zariadenie, ktorým sa čerpá voda, sa nazýva čerpanie, delí sa do niekoľkých skupín: objemové a dynamické. V tomto článku budeme hovoriť o dynamických čerpadlách, ktoré zahŕňajú odstredivú jednotku a čo je obežné koleso odstredivého čerpadla.

Odstredivé čerpadlo: všeobecná myšlienka

tak čo to je? Ako už bolo spomenuté, ide o zariadenie, pomocou ktorého sa čerpá voda.
Ako dizajn funguje:

• To sa deje pomocou odstredivej sily. Zjednodušene povedané, vo vnútri čerpadla je voda, ktorá sa pomocou lopatiek a odstredivej sily vrhá na steny skrine.
• Potom voda pod pôsobením tlaku začne prúdiť do tlakového a sacieho potrubia.

Voda sa tak neustále začína hojdať. Aby ste lepšie pochopili, ako sa to deje, musíte pochopiť, z čoho sa čerpadlo skladá.

Na čo sa čerpadlo používa?

Ako sa voda pumpuje cez čerpadlo teoreticky, je už jasné, ale ktoré jeho časti v tejto veci pomáhajú, nie sú.
Povedzme si, z ktorých častí pozostáva:

• Obežné koleso odstredivého čerpadla.
• Jeho dôležitou súčasťou je aj hriadeľ čerpadla.
• Olejové tesnenia.
• Ložiská.
• Rám.
• Čerpacie zariadenia.
• Tesniace krúžky.

Poznámka. Odstredivé čerpadlá sa používajú nielen na čerpanie vody, ale vyrábajú aj chemické kvapaliny, preto sa komponenty čerpadiel môžu líšiť v závislosti od spôsobu ich použitia.

Táto klasifikácia berie do úvahy, ako sa tekutina pohybuje v rámci prvkov čerpadla, ako aj tie, v ktorých sa tekutina pohybuje pod tlakom uzavretý prípad v dôsledku plynulého pohybu piestu alebo piestu sa nazývajú „čerpadlá s objemovým objemom“, zatiaľ čo čerpadlá, v ktorých sa kvapalina vytláča kruhovým pohybom jednej alebo viacerých vrtúľ vybavených lopatkou, sa nazývajú „odstredivé čerpadlá“. “ a v tejto práci sa používajú tie posledné, na ktoré sa bude odkazovať.

Vyššie uvedená klasifikácia sa zdá byť najvhodnejšia, ale v tejto klasifikácii môže byť užitočné poznať niektoré charakteristiky alebo situácie, ktoré vám pomôžu vybrať najvhodnejšie čerpadlo. Ak ich možno klasifikovať napríklad takto; v závislosti od systému, v ktorom budú fungovať alebo fyzickej formy. Pre prvú klasifikáciu je potrebné poznať systém, v ktorom bude čerpadlo pracovať.

Pracovné koleso

Jeden z dôležité detailyčerpadlo je obežné koleso, pretože práve ono vytvára odstredivú silu, voda pod tlakom začne pumpovať.
Pozrime sa teda bližšie na to, z čoho pozostáva a ako to funguje, pozostáva z:

• predný disk.
• zadný disk.
• Čepele, ktoré sú medzi nimi.
• Keď sa koleso začne otáčať, začne sa otáčať aj voda vo vnútri lopatiek, čo spôsobí odstredivú silu, objaví sa tlak, voda sa pripojí k periférii a hľadá cestu von.

Keďže čerpadlá čerpajú nielen vodu, ale aj chemické kvapaliny, preto sú obežné kolesá a teleso odstredivého čerpadla vyrobené z rôznych materiálov:

• Takže napríklad bronz alebo liatina sa používa na prácu s vodou.
• Na zlepšenie odolnosti proti opotrebeniu pri práci s vodou obsahujúcou mechanické nečistoty je možné použiť obežné koleso vyrobené z chrómovej liatiny.

A ak je čerpadlo určené na prácu s chemikáliami, musí sa použiť oceľové obežné koleso.

Charakteristika obežného kolesa

Nižšie je uvedená tabuľka klasifikácií obežných kolies:

Príčiny porúch obežného kolesa

Hlavnou príčinou zlyhania obežného kolesa je často kavitácia, to znamená odparovanie a vytváranie bublín pary v kvapaline, čo má za následok eróziu kovu, pretože v bublinách kvapaliny je chemická agresivita plynu.
Hlavné príčiny kavitácie sú:

• Vysoká teplota nad 60 stupňov
• nie tesné spojenia pri sacom tlaku.
• Veľká dĺžka a malý priemer sacej hlavy.
• Zanesená sacia hlava.

Poradenstvo. Všetky tieto faktory vedú k poruche obežného kolesa čerpadla, preto musíte starostlivo sledovať dodržiavanie prevádzkových podmienok vášho čerpadla. Koniec koncov, nie je zbytočné, že každé čerpadlo má svoje vlastné prevádzkové podmienky, ktoré sú vytvorené pre väčšiu odolnosť proti opotrebovaniu.

Rám je usporiadaný vo forme slimáka, takže vzdialenosť medzi rámom a obežným kolesom je v hornej časti minimálna; separácia sa zvyšuje, kým sa častice kvapaliny nenachádzajú pred výstupom; niektoré čerpadlá majú lopatkové vedenie na výstupe obežného kolesa, ktoré vedie kvapalinu k výstupu obežného kolesa pred zavedením do špirály.

Volute je tiež transformátor energie, pretože sa spomaľuje zvýšením tlaku kvapaliny, keď sa zväčšuje priestor medzi obežným kolesom a krytom. Usporiadanie, usporiadanie a perspektíva odstredivého čerpadla. Toto je vo všeobecnosti práca odstredivého čerpadla, aj keď existujú odlišné typy a možnosti.

Známky zlomeného obežného kolesa

Zlomenie obežného kolesa odstredivého čerpadla nemusí byť okamžite viditeľné, ale je bežné znaky, ktoré naznačujú, že s vašou pumpou nie je niečo v poriadku:

• Sacie praskanie.
• Hluky.
• Vibrácie.

Poradenstvo. Ak spozorujete vyššie uvedené znaky pri prevádzke vašej pumpy, musíte ju zastaviť. Pretože kavitácia znižuje účinnosť čerpadla, jeho tlak a tým aj výkon.

Konštrukcia odstredivých čerpadiel je podobná konštrukcii hydraulických turbín s tým rozdielom, že energetický proces je obrátený; v turbínach sa výška hydraulického rázu používa na generovanie rýchlosti otáčania kolesa, zatiaľ čo v odstredivých čerpadlách sa rýchlosť odovzdávaná obežným kolesom kvapaline čiastočne stáva tlakom, čím sa zabezpečuje jej posunutie a výška zadnej časti.

Telo v tomto type pumpy má špirálu alebo výdych a nemá difúzory, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku. Špirál prijíma kvapalinu opúšťajúcu obežné koleso a premieňa väčšinu Kinetická energia do tlakovej energie. Plocha prierezu špirály sa postupne zväčšuje v 360° oblúku okolo obežného kolesa.

Navyše to ovplyvňuje nielen činnosť kolesa, ale aj jeho ostatných častí. Pri dlhšom vystavení kavitácii súčiastky drsné a jediné, čo im pomôže, je oprava alebo kúpa nového čerpadla.

Oprava obežného kolesa

Ak je obežné koleso stále zlomené alebo čerpadlo, môžete ho opraviť sami.

Poradenstvo. Je však lepšie kontaktovať špecializovanú opravu, pretože to vyžaduje špeciálne nástroje.

Napriek tomu je tu malý návod, ako si sami opraviť obežné kolesá odstredivého čerpadla.
Demontáž:

• Pomocou sťahováka polovičnej spojky.
• Až do zastavenia vykladacieho kotúča sa rotor posúva v smere, v ktorom sa vykonáva odsávanie.
• Označte polohu šípky posunu osi.
• Demontujte ložiská.
• Vytiahnite vložky.
• Pomocou špeciálneho sťahováka sa vykladací kotúč vytiahne.
• Pomocou prítlačných skrutiek, jednu po druhej, bez toho, aby ste to umožnili, odstráňte obežné koleso z hriadeľa.

Oprava obežného kolesa:

Na vykonanie opráv sa vykoná výpočet obežného kolesa odstredivého čerpadla.
Oceľ:

• Ak je koleso opotrebované, najskôr je nasmerované a potom sa otáča na sústruhu.
• Ak je koleso silne opotrebované, potom sa odstráni a potom sa privarí nové.

Liatina:

• Liatinové kolesá sa spravidla jednoducho menia, ak je možné upustiť od ostrenia, potrebné miesta sa nalejú meďou a potom sa opracujú.

Po oprave alebo výmene kolesa sa čerpadlo zmontuje späť:

• Utrite urobiť odstredivé čerpadlo.
• Skontrolujte, či na nich nie sú otrepy a ryhy, ak nejaké sú, odstráňte ich.
• Obežné koleso je namontované na hriadeli.
• Vráťte zavádzací disk.
• Nainštalujte mäkkú upchávku.
• Zaskrutkujte matice.
• Zrolujte žľazu.
• Až do zastavenia vykladacieho kotúča sa rotor posúva do pätky.

Pre lepšie pochopenie procesu opravy si môžete pozrieť video v tomto článku.

Ceny

Cena obežného kolesa v rôznych obchodoch je odlišná, všetko závisí od materiálu samotného čerpadla. Počiatočné náklady sú 1800 rubľov, konečné náklady sú 49 tr. Všetko závisí od toho, aký druh odstredivého zošikmenia máte, na čo ho používate, akej je veľkosti, ako aj od toho, koľko má koliesok.
Preto, aby sa predišlo nákladom na opravu, je potrebné starostlivo sledovať jeho prácu. A tiež, ak sa objavia nejaké znaky, ktoré naznačujú jeho poruchu, nemusíte ho používať, kým neprestane fungovať, mali by ste ho vziať k odborníkovi, ktorý vymení alebo opraví tie časti, ktoré boli rozbité.

ZÁKLADNÁ ROVNICE ODSTREDIVÝCH ČERPADLÍ

(EULEROVA ROVNICE)

Základná rovnica odstredivého čerpadla prvýkrát v všeobecný pohľad dostala v roku 1754 L. Euler a nesie jej meno.

Vzhľadom na pohyb kvapaliny vo vnútri obežného kolesa vychádzame z nasledujúcich predpokladov: čerpadlo čerpá ideálnu kvapalinu vo forme trysiek, t.j. v čerpadle nedochádza ku všetkým energetickým stratám. Počet identických lopatiek čerpadla je nekonečne veľký (z = µ), ich hrúbka je nulová (d= 0) a uhlová rýchlosť obežného kolesa je konštantná (w= konšt.).

K obežnému kolesu odstredivého čerpadla s rýchlosťou Vo je kvapalina privádzaná axiálne, teda v smere osi hriadeľa. Potom sa smer prúdov kvapaliny mení z axiálneho na radiálny, kolmý na os hriadeľa, a rýchlosť odstredivou silou sa zvyšuje z hodnoty V 1 v priestore medzi lopatkami obežného kolesa na hodnotu V 2 pri výstup z kolesa.

V medzilopatkovom priestore obežného kolesa pri pohybe tekutiny sa rozlišujú absolútne a relatívne prietoky. Relatívna rýchlosť prietok - rýchlosť vzhľadom na obežné koleso, a absolútne - vzhľadom na teleso čerpadla.

Ryža.Schéma pohybu kvapaliny v obežnom kolese odstredivého čerpadla

Absolútna rýchlosť sa rovná geometrickému súčtu relatívnej rýchlosti kvapaliny a obvodovej rýchlosti obežného kolesa. Obvodová rýchlosť kvapaliny vystupujúcej medzi lopatkami obežného kolesa sa zhoduje s obvodovou rýchlosťou obežného kolesa v danom bode.

Obvodová rýchlosť tekutiny (m/s) na vstupe obežného kolesa

Obvodová rýchlosť kvapaliny na výstupe z obežného kolesa (m/s)

kde n-otáčky obežného kolesa, otáčky za minútu; D 1 a D 2 - vnútorný a vonkajší priemer obežného kolesa, m, w- uhlová rýchlosť otáčania obežného kolesa rad/s

Keď sa obežné koleso pohybuje, častice tekutiny sa pohybujú pozdĺž lopatiek. Otáčaním spolu s obežným kolesom získavajú obvodovú rýchlosť a pohyb pozdĺž lopatiek - relatívny.

Absolútna rýchlosť v pohybu tekutiny sa rovná geometrickému súčtu jej zložiek: relatívnej rýchlosti w a okres u, teda v = w+a

Vzťah medzi rýchlosťami častíc tekutiny je vyjadrený rovnobežníkom alebo trojuholníkmi rýchlostí, čo umožňuje poskytnúť predstavu o radiálnych a obvodových zložkách absolútnej rýchlosti.

Radiálny komponent

okresná zložka

kde a je uhol medzi absolútnou a obvodovou rýchlosťou (na vstupe obežného kolesa a 1 a na výstupe a 2).

Uhol b medzi relatívnou a obvodovou rýchlosťou charakterizuje obrys lopatiek čerpadla.

Skúmame zmenu pre 1 od momentu hybnosti Hmotnosť kvapaliny t = r Q , kde r je hustota kvapaliny; Q- napájanie čerpadla.

Pomocou vety mechaniky o zmene momentov hybnosti vo vzťahu k pohybu tekutiny v kanáli obežného kolesa odvodíme základnú rovnicu odstredivého čerpadla, ktorá nám umožní určiť vyvinutú výšku (alebo tlak) pri pumpe. Táto veta hovorí: časová zmena hlavného momentu hybnosti sústavy hmotných bodov vzhľadom na niektorú os sa rovná súčtu momentov všetkých síl pôsobiacich na túto sústavu.

Moment hybnosti kvapaliny vzhľadom na os obežného kolesa vo vstupnej časti

Moment hybnosti na výstupe obežného kolesa

kde r 1 a r 2 - vzdialenosť od osi kolesa k vektoru rýchlosti vstupu V 1 a výstupného vektora rýchlosti V 2, v tomto poradí.

Podľa definície momentu systému môžeme písať:

Keďže podľa obr.

Skupiny vonkajších síl - gravitácia, tlakové sily v konštrukčných úsekoch (vstup-výstup) a zo strany obežného kolesa a trecia sila kvapaliny na prúdnicových plochách lopatiek obežného kolesa - pôsobia na hmotu kvapaliny vyplňujúcej medzilopatku kanály obežného kolesa.

Moment tiaže vzhľadom na os rotácie je vždy rovný nule, pretože rameno týchto síl je rovné nule. Moment tlakových síl v konštrukčných úsekoch z rovnakého dôvodu je tiež rovný nule. Ak trecie sily zanedbáme, potom je moment trecích síl nulový. Potom sa moment všetkých vonkajších síl okolo osi otáčania kolesa redukuje na moment Mk dynamický vplyv obežného kolesa na kvapalinu, ktorá ním prúdi, t.j.

Práca Mk krát sa relatívna rýchlosť rovná súčinu prietoku a teoretického tlaku P T , vytvorené čerpadlom, t.j. rovnajúce sa výkonu prenášanému do kvapaliny obežným kolesom. teda

Táto rovnica môže byť reprezentovaná ako

Rozdelenie oboch častí na Q, dostaneme

Vzhľadom na to, že tlak H = R/(str) a dosadením tejto hodnoty dostaneme

Ak zanedbáme sily trenia, tak môžeme získať závislosti tzv základné rovnice lopatkového čerpadla . Tieto rovnice odrážajú závislosť teoretického tlaku alebo dopravnej výšky od hlavných parametrov obežného kolesa. Prenosné rýchlosti na vstupe do axiálneho čerpadla a na jeho výstupe | sú rovnaké, takže rovnica má tvar

Vo väčšine čerpadiel vstupuje kvapalina do obežného kolesa takmer radiálne a následne rýchlosť V 1 » 0. Berúc do úvahy vyššie uvedené

alebo

Teoretický tlak a dopravná výška vyvíjaná čerpadlom, čím väčšia je obvodová rýchlosť na vonkajšom obvode obežného kolesa, t.j. čím väčší je jeho priemer, rýchlosť otáčania a uhol b 2, t. j. čím sú lopatky obežného kolesa „strmšie“.

Skutočný tlak a dopravná výška vyvinutá čerpadlom sú menšie ako teoretické, pretože skutočné prevádzkové podmienky čerpadla sa líšia od ideálnych podmienok prijatých pri odvodzovaní rovnice. Tlak vyvíjaný čerpadlom klesá najmä v dôsledku skutočnosti, že pri konečnom počte lopatiek obežného kolesa nie sú všetky častice tekutiny vychyľované rovnomerne, v dôsledku čoho klesá absolútna rýchlosť. Okrem toho sa časť energie vynakladá na prekonanie hydraulického odporu. Vplyv konečného počtu lopatiek sa berie do úvahy zavedením korekčného faktora k(charakterizujúce pokles zložky obvodovej rýchlosti V2u), pokles tlaku v dôsledku hydraulických strát - zavedením hydraulickej účinnosti h r. S týmito korekciami, celkový tlak

a plnou silou

Hodnota koeficientu h r závisí od konštrukcie čerpadla, jeho rozmerov a kvality vnútorných plôch prietokovej časti obežného kolesa. Zvyčajne hodnota h r je 0,8...0,95. Význam k s počtom lopatiek od 6 do 10, a 2 \u003d 8 ... 14 0 a V2u \u003d 1,5 ... 4 m / s sa pohybuje od 0,75 do 0,9.

Keď sa obežné koleso odstredivého čerpadla otáča, kvapalina nachádzajúca sa medzi lopatkami je v dôsledku vyvinutej odstredivej sily vypudzovaná cez špirálovú komoru do tlakového potrubia. Vystupujúca kvapalina uvoľňuje priestor, ktorý zaberá v kanáloch na vnútornom obvode obežného kolesa, takže na vstupe obežného kolesa vzniká vákuum a na obvode pretlak. Vplyvom rozdielu atmosférického tlaku v prijímacej nádrži a zníženého tlaku na vstupe do obežného kolesa sa kvapalina cez sacie potrubie dostáva do medzilopatkových kanálov obežného kolesa.

Odstredivé čerpadlo môže pracovať iba vtedy, ak je jeho vnútorná dutina naplnená čerpanou kvapalinou nie nižšie ako os čerpadla, takže čerpacia jednotka je vybavená zariadením na plnenie čerpadla.

Prípustná sacia výška a kavitácia. Pri prevádzke čerpadla musí byť tlakový rozdiel v prijímacej nádrži a v telese čerpadla dostatočný na prekonanie tlaku v stĺpci kvapaliny a hydraulického odporu v sacom potrubí, takže výpočet a návrh sacieho potrubia je jedným z najdôležitejšie úlohy pri návrhu čerpacej jednotky.

Vertikálna vzdialenosť od hladiny kvapaliny v prijímacej nádrži k stredu obežného kolesa čerpadla sa nazýva geometrický sací zdvihhSlnko. Aby sme našli prípustnú geometrickú výšku nasávania, napíšeme Bernoulliho rovnicu. Pre sekcie Oh-och a 1-1 (ryža. a):

kde je hs - súčet tlakových strát v sacom potrubí.

Vzhľadom na to, že z 1 - z 0 = hslnko, ako aj skutočnosť, že Vo = 0 (prijímací zásobník je dostatočne veľký), dostaneme

Ak tlak P 1 klesne na tlak nasýtených pár čerpanej kvapaliny PS pri tejto teplote dôjde ku kavitácii.

kavitácia v preklade do ruštiny znamená tvorenie prázdnoty. Jav kavitácie je proces diskontinuity v prúdení kvapaliny, ku ktorému dochádza tam, kde tlak, klesajúci, dosiahne tlak nasýtených pár kvapaliny. Tento proces je sprevádzaný tvorbou Vysoké číslo bubliny naplnené kvapalnými parami a z nej uvoľnenými plynmi. V oblasti nízkeho tlaku sa bubliny spájajú a menia sa na veľké dutinové bubliny. Prúd kvapaliny prenáša dutiny do oblasti vysokého tlaku, kde sú zničené v dôsledku kondenzácie pary, ktorá ich napĺňa. V strede každej dutiny sa zrážajú častice tekutiny, čo spôsobuje hydraulické rázy. Experimenty ukázali, že keď bubliny prasknú, lokálny tlak a lokálna teplota sa zvýši.

V tomto prípade lokálny tlak dosahuje hodnoty vyššie ako 100 MPa, čo je sprevádzané tvorbou kladne a záporne nabitých iónových častíc.

Tento jav vedie k zničeniu pracovných častí čerpadla. Preto je kavitácia v čerpadlách neprijateľná. Obzvlášť rýchlo sa ničí hliník a opracovaná liatina a najodolnejšia je nehrdzavejúca oceľ, ktorá má vysokú viskozitu. Pri brúsení a leštení sa zvyšuje odolnosť kovov voči kavitačnému poškodeniu. Použitie materiálov odolných voči deštrukcii kavitácie umožňuje krátky čas pracovať v podmienkach miestnej kavitácie.

Prvou a hlavnou podmienkou eliminácie kavitácie je správne priradenie prípustnej sacej výšky.

V praxi sa tlak na vstupe čerpadla volí o niečo vyšší ako tlak nasýtenia pár, t.j.

kde DR zap - tlaková rezerva, ktorá zaručuje proti vzniku kavitácie.

teda

kavitačná tlaková rezerva,

Zo vzorca je vidieť, že na zvýšenie geometrickej sacej výšky je potrebné znížiť straty v sacom potrubí, rýchlosť na vstupe do čerpadla a tlak nasýtenia pary. V tomto ohľade je sacie potrubie čerpadla vyrobené čo najkratšie, s veľkým priemerom, s minimom zalomení a lokálnych odporov. Znížiť hodnotu Rs vo väčšine prípadov je to nemožné, pretože je určená iba teplotou čerpanej kvapaliny. Ak je to však možné, mala by sa táto teplota znížiť.

Maximálna geometrická sacia výška čerpadiel nemôže byť väčšia ako Potkan/str, čo je pre vodu 10 m.Sacia výška odstredivých čerpadiel zvyčajne nepresahuje b ... 7 m.Ak podľa výpočtu vhvs.< 0, то насос необходимо ставить ниже уровня жидкости в приемном резервуаре (затопленный насос). Так как

kde Hvac - vákuová sacia výška,

potom môžeš písať

Preto je vákuová sacia výška súčtom geometrickej sacej výšky hvs, tlakovej straty S hs v sacom potrubí a rýchlostná výška na vstupe do čerpadla v 2 1 /2g.

Prípustná podtlaková sacia výška je vždy menšia ako sacia výška, t.j.

V katalógoch a pasoch čerpadiel je uvedená povolená výška vákua alebo povolená kavitačná rezerva.

nájdite geometrickú výšku nasávania čerpadla:

Geometrická výtlačná výška a hlava čerpadla.

Schéma činnosti čerpadla zahrnutého v systéme, ktorý čerpá kvapalinu zo zásobníka ALE do tlakovej nádoby AT, znázornené na obr. b

Energiu prúdiacu cez obežné koleso dodáva energiu, ktorá sa vynakladá na jeho zdvihnutie a tlakovú nádobu a na prekonanie odporu v tlakovom potrubí.

Geometrická výška vypúšťania hn nazývaná vertikálna vzdialenosť od stredovej osi čerpadla k hladine kvapaliny a tlakovej nádrži.

Čerpadlo generované plné hlava H je určená rozdielom tlakov vytvorených prietokom tekutiny v dvoch úsekoch zodpovedajúcich začiatku vstrekovacieho potrubia (H 2 ) a koniec sacieho potrubia H 1 t.j. H = H 2 - H 1 . V týchto úsekoch sú zvyčajne inštalované tlakomery a vákuomery.

Určme hodnoty prietokového tlaku v sekcii 1-1, kde je nainštalovaný vákuomer a v sekcii 2-2, Kde sa nachádza manometer? Vezmime si rovinu porovnania Oh-ochúroveň voľného povrchu kvapaliny v nádrži ALE, získame výrazy na určenie hodnôt mernej energie:

kde z vac a z man - vertikálne vzdialenosti od stredov vákuového manometra a manometra k osi pumpy; R 1 a R 2 - absolútny tlak v miestach, kde sú nástroje inštalované; V 1 a V 2 - otáčky v sacom a výtlačnom potrubí.

Preto celková dopravná výška čerpadla

kde

Vákuomer ukazuje hodnotu vákua (vákua) Hvak v sacom potrubí, preto

alebo

Ukazuje tlakomer pretlak vo výtlačnom potrubí, tzv

alebo

Nahradením týchto hodnôt dostaneme

V prípade rovnakých priemerov sacieho a výtlačného potrubia (V1 = V2) a keď sú vákuomer a manometer na rovnakej úrovni

(Dh = 0) celková dopravná výška čerpadla

Pri výbere čerpadla pre danú inštaláciu sa požadovaná výška čerpadla vypočíta podľa vzorca

kde hvc, hn- geometrická výška sania a výtlaku;

h s Slnko, h s n- resp. tlakovú stratu v sacom a výtlačnom potrubí,

alebo inak

kde

- celková výška stúpania kvapaliny;

súčet hydraulických tlakových strát v sacom a výtlačnom potrubí.

Výkon a pomer užitočná akciačerpadlo. Užitočný alebo teoretický výkon čerpadla N(kW) je definovaný ako súčin hmotnosti krmiva a hlavy:

kde str- merná hmotnosť kvapaliny, N/m 3 ; Q- objemový prietok čerpadla, m/s; H je hlava vyvinutá čerpadlom, m.

Užitočný (alebo teoretický) výkon čerpadla Np je vždy nižší ako spotrebovaný výkon alebo výkon dodávaný do hriadeľa čerpadla N, pretože energetické straty sú v čerpadle nevyhnutné:

Celkové straty (hydraulické, objemové a mechanické), ktoré vznikajú prenosom energie čerpanej kvapaliny, zohľadňujú celkový koeficient užitočná akcia.

Hydraulické straty sú tzv straty energie na prekonanie hydraulického odporu, keď sa kvapalina pohybuje od vstupu cez čerpadlo k výstupu. Tieto straty energie zohľadňuje hydraulika efektívnosť

kde N- požadovaný tlak čerpadla; h - strata hlavy vo vnútri čerpadla.

V moderných čerpadlách je účinnosť = 0,8 ... 0,95.

Objemové straty sa nazývajú straty energie vyplývajúce z úniku kvapaliny z výtlačnej časti čerpadla do sacej časti. Napríklad kvapalina v množstve Qk vystupuje cez obežné koleso, ktorého hlavná časť vstupuje do výtlačného potrubia čerpadla a druhá časť sa vracia do nasávania cez medzery v tesnení medzi skriňou čerpadla a obežným kolesom. V tomto prípade sa časť energie stratí. Tieto straty sa odhadujú na základe objemovej účinnosti čerpadla:

kde Q - dodávka čerpadla; Qk - prietoková rýchlosť kvapaliny prechádzajúcej cez čerpadlové koleso v moderných čerpadlách je 0,9 ... 0,98.

Straty energie vznikajúce trením v ložiskách, tesneniach a tiež trením vonkajšieho povrchu obežného kolesa o kvapalinu sa nazývajú mechanické straty. Tieto straty sú zohľadnené mechanickou účinnosťou:

kde N- energia dodávaná do hriadeľa čerpadla; Ntr - strata výkonu na prekonanie odporu trenia.

Mechanická účinnosť môže byť 0,95...0,98. Celková účinnosť čerpadla je výsledkom všetkých troch faktorov účinnosti:

a charakterizuje dokonalosť konštrukcie čerpadla a stupeň jeho poškodenia.

Maximálna účinnosť veľkých moderných čerpadiel dosahuje 0,9 alebo viac a účinnosť malých čerpadiel môže byť 0,6 ... 0,7.

Účinnosť čerpadla je ovplyvnená faktorom otáčok. Všeobecný charakter tohto účinku je znázornený krivkami znázornenými na obr. z čoho vyplýva, že maximálna účinnosť zodpovedá dojazdu ns= 140 ... 220 otáčok za minútu a posuv má výrazný vplyv Q, teda veľkosť čerpadla. S nárastom ponuky Q zvyšuje sa aj účinnosť čerpadla.

Vplyv rýchlosti na výkon (a)

Pri priamom napojení hriadeľa čerpadla na hriadeľ motora je výkon Ndv (kW) elektromotora

kde TO- bezpečnostný faktor, ktorý zohľadňuje náhodné preťaženie motora; pri výkone motora do 2 kW sa odporúča zobrať koeficient Komu rovná 1,5; od 2 do 5 kW - 1,5 ... 1,25; od 5 do 50 kW - 1,25 .. 1,15; od 50 do 100 kW-1,15 ... 1,05; viac ako 100 kW - 1,05.

Ak je hriadeľ čerpadla spojený s hriadeľom motora pomocou prevodovky alebo remeňového pohonu, potom výkon motora N dv = KN / h atď , kde h atď- Účinnosť pohonu alebo prevodovky.

Závislosť tlaku od počtu a tvaru lopatiek. Je ľahké vidieť, že tlak vyvíjaný odstredivým čerpadlom závisí od tvaru lopatiek a pomeru rýchlostí, ktoré vytvárajú. Existujú tri typy lopatiek: ohnuté späť (v smere otáčania obežného kolesa); ohnutý dopredu; s radiálnym výstupom.

Lopatky prvého typu poskytujú najmenšie hydraulické straty a väčšiu účinnosť. Navyše zmena napájania prakticky neovplyvňuje spotrebu energie, čo priaznivo ovplyvňuje prevádzkové podmienky motora, ktorý aj pri zmene napájania čerpadla pracuje v konštantnom režime.

Pri použití lopatiek ohnutých dopredu s radiálnym výstupom sa pozorujú značné hydraulické straty a zníženie účinnosti čerpadla. K tomu dochádza v dôsledku prudkého zväčšenia prierezov kanála medzi lopatkami. V tomto prípade mierna zmena napájania vedie k prudkej zmene výkonu, a preto je potrebný motor s vyšším výkonom.

Charakteristika čerpadla. Charakteristikou odstredivého čerpadla, alebo vonkajšími a prevádzkovými charakteristikami je grafická závislosť hlavných ukazovateľov čerpadla, ako je dopravná výška, výkon a účinnosť, od prietoku a charakteristikou kavitácie je graf závislosti tlaku. prietok a účinnosť na nadmernej sacej výške N.

Všetky parametre čerpadla sú vzájomne prepojené a zmena jedného z nich nevyhnutne znamená zmenu ostatných. Ak sa pri konštantnej rýchlosti rotora zvýši prietok čerpadla, potom sa tlak, ktorý vytvára, zníži. Pri zmene prevádzkových podmienok sa mení aj účinnosť čerpadla: pre určité špecifické hodnoty prietoku a dopravnej výšky bude účinnosť čerpadla maximálna a pre všetky ostatné režimy jeho prevádzky čerpadlo pracuje s najhoršou účinnosťou. Všimnite si, že účinnosť je silne ovplyvnená rýchlostným koeficientom .

Charakteristiky odstredivých čerpadiel jasne ukazujú efektivitu ich prevádzky v rôznych režimoch a umožňujú presne vybrať najhospodárnejšie čerpadlo pre dané prevádzkové podmienky.

Výkon čerpadla sa líši od teoretického kvôli hydraulickým stratám a variabilnej hydraulickej účinnosti.

Strata hlavy v obežnom kolese pozostáva zo strát trením v kanáloch obežného kolesa, rázových strát v dôsledku odchýlok otáčok na vstupe obežného kolesa od tangenciálneho smeru v lopatke atď.

Ako je možné vidieť na obr. b, všetky závislosti sú postavené na rovnakom grafe na príslušných mierkach a toku Q čerpadlo je vynesené pozdĺž osi x a tlak H, výška vákua, výkon a účinnosť sú vynesené pozdĺž osi y.

Na určenie požadovaných parametrov čerpadla z výkonovej krivky postupujte nasledovne. Podľa daného prietoku čerpadla Q o nájdené na krivke Q -H bod C, od ktorého sa vedie vodorovná čiara k priesečníku so stupnicou H , kde sa nachádza dopravná výška zodpovedajúca danému prietoku. Na určenie výkonu a účinnosti čerpadla sú body nakreslené vodorovné priame čiary ALE a AT a na váhe N a h a tak nájsť zodpovedajúce hodnoty č a h o .

Výkon čerpadla má niekoľko odlišných bodov a oblastí. Počiatočný bod charakteristiky zodpovedá nulovému prietoku čerpadla Q=0, ktorý je pozorovaný pri prevádzke čerpadla s uzavretým ventilom na výtlačnom potrubí. Ako je možné vidieť na obr. a, odstredivé čerpadlo v tomto prípade vyvíja určitý tlak a spotrebúva energiu, ktorá sa vynakladá na mechanické straty a ohrev vody v čerpadle.

Prevádzková charakteristika odstredivého čerpadla (b)

Prevádzkový režim čerpadla, zodpovedajúci maximálnej účinnosti, sa nazýva optimálne. Hlavným cieľom výberu čerpadiel je zabezpečiť ich prevádzku v optimálnom režime, vzhľadom na to, že krivka účinnosti má plochý charakter v zóne optimálneho bodu, v praxi sa však využíva pracovná časť charakteristiky čerpadla (zóna čo zodpovedá približne 0,9hmax, v rámci ktorých je povolený výber a prevádzka čerpadiel).

Kavitačné charakteristiky potrebné na posúdenie kavitačných vlastností čerpadiel a správny výber sacej výšky. Na vytvorenie kavitačných charakteristík čerpadla sa čerpadlo podrobuje kavitačným testom na špeciálnych stojanoch.

V určitých medziach zmeny pretlaku na sacích hodnotách Hin.ex Q, H a h zostávajú nezmenené. Pri niektorých hodnotách Hvs.izb sa pri prevádzke čerpadla objavuje hluk a praskanie, ktoré charakterizujú nástup lokálnej kavitácie. S ďalším poklesom hodnoty Nvs.ex Q , N a h začnú postupne klesať, zvyšuje sa kavitačný hluk a prípadne čerpadlo zlyhá. Presne určte okamih začiatku kavitačného účinku na Q , N a h nie je možné, preto sa podmienečne berie ako minimálna nadmerná sacia výška Hvs.ex min, potom jej hodnota, pri ktorej prietok čerpadla klesne o 1 % svojej počiatočnej hodnoty.