Характеристика центробежного насоса
Максимальная точка характеристики (конечная точка кривой Q—H) соответствует тому значению подачи, после достижения которого насос может войти в кавитационный режим.
Основной кривой, характеризующей работу насоса, является кривая зависимости напора от подачи Q—Н. В зависимости от конструкции насосов форма кривой Q—H может быть разной Для разных насосов существуют кривые, непрерывно снижающиеся, и кривые с возрастающим участком (имеющие максимум). Первые называют стабильными, а вторые нестабильными (лабильными) характеристиками. В свою очередь кривые обоих типов могут быть пологими, нормальными и крутопадающими.
Вид характеристики насоса л значительной степени зависит от его коэффициента быстроходности Основные виды характеристик центробежных и осевых насосов см. в табл. 2.1.
При крутизне 8—12 % характеристики считают пологими, при крутизне 25—30%—крутопадающими. Выбор насоса с пологой, нормальной или крутопадающей характеристикой зависит от условий его работы в системе.
При расчете систем водоснабжения с использованием компьютеров возникает необходимость иметь аналитические выражения для рабочих участков характеристик Q—Н насосов. Обычно такая характеристика задается двучленом вида
Характеристика Q — n насоса существенно зависит от размера его основного элемента — диаметра рабочего колеса. Формулы (2.67) — (2.69) характеризуют зависимость подачи и напора от диаметра рабочего колеса. Пользуясь этими зависимостями, можно построить кривые Q — Н для любого значения диаметра рабочего колеса в пределах рекомендуемых степеней их обточки (срезок).
Если на характеристиках, соответствующих необточенному и максимально обточенному рабочим колесам, нанести точки, ограничивающие рабочие зоны, и соединить их прямыми линями, то получится криволинейный четырехугольник, называемый зоной рекомендуемой работы насоса, или полем Q — Н иасоса (рис. 3.2, о). Применение полей Q — H облегчает подбор иасоса для заданных условий, так как для любой точки, лежащей внутри поля, может быть использован насос данного типоразмера с той или другой степенью обточки рабочего колеса.
Заводы-изготовители обычно поставляют насосы с колесами одного из трех размеров: необреэаннымн, чему соответствует верхняя кривая Q — n на рис. 3.2, а; обрезанными (кривая а—а на рис. 3.2, а) и максимально обрезанными (кривая b—b на рис. 3.2, а). На этом же графике накосят кривую Q—т)ов, соответствующую значениям КПД иасоса с максимально обрезанным колесом.
Для удобства выбора насосов часто поля Q — Н насосов одного типа наносят на общий график, откладывая по оси абсцисс логарифмы подач или подачи на логарифмической сетке (прил. 2—9). Поля Q — Н насосов приводятся в ГОСТах, регламентирующих типы и основные параметры соответствующих насосов, а также в соответствующих каталогах.
Для некоторых насосов заводы-изготовители представляют характеристики в несколько ином, чем показано на рис. 3.2, а, виде. Кривые Q — Н для колес с различной степенью обточки (различного диаметра) наносят сплошными линиями, шкалу и кривую КПД не наносят, а показывают на графике изолинии равных значений КПД (рис. 3.2,6). Пользуясь такими характеристиками, легче установить оптимальные рабочие зоны насосов.
Для большинства же насосов заводы приводят характеристики, аналогичные приведенной па рис. 3.2, а. Одна из таких характеристик иасоса представлена па рис. 3.3.
Приведенные выше характеристики относятся к насосам с постоянной частотой вращения. В ряде случаев изменить характеристику насоса можно путем изменения частоты врашения рабочего колеса.
Эта формула приближенна и отображает фактическую кривую Q — Нв узком диапазоне расходов. Формулы для определения л0|, и Sit приводятся в инструкциях по выполнению гидравлических расчетов систем водоснабжения. Существуют формулы, более точно отражающие фактические кривые Q — Н, например
Заводы-изготовители устанавливают максимально допустимую частоту вращения насоса данного типа. Поэтому чаще всего изменения характеристики достигают путем уменьшения частоты вращения.
Для того чтобы по данной характеристике при частоте вращения п построить характеристики при частотах вращения nt, пз, nlt пользуются законами подобия центробежных насосов [формулы (2.62)-(2.64)].
Как известно, частоты вращения электродвигателей насосов п имеют стандартные значения ( например, 2900; 1450; 960 ; 750 мин-1 н т. д.). Поэтому характеристики пересчитывают, как правило, на значения л, указанные в паспортах электродвигателей, в том числе и многоскоростных (см. гл. 10). Сущность пересчета можгю наглядно пояснить на примере характеристики Q—H. На кривой Q—Н, соответствующей частоте вращения л, н кривой (Q—Н)п наносят точки a, b, с, d и е (рис. 3.4,а) с координатами Qa, На; Qb. Нь и т. д. Затем по формулам Qa (Qnt)ln и Нл = (Нвл])/л2 вычисляют координаты точки О|. Аналогично вычисляют н координаты точек Ь|, С| и d|. Соединив плавной кривой эти точки, получают кривую Q—Н насоса с частотой вращения Л|. Так же можно построить к кривые Q—H при частоте вращения л2, п3 и т. д. Соединив сходственные точки (а, 0|, аз, а,-, Ь, Ь(, Ьз. Ь.) кривыми, получают так называемые параболы подобных режимов, все точки которых подобны по частоте вращения.
Если на кривых (Q—Н)п, (Q—H)Л| и т д нанести точки с равными КПД и соединить их кривыми, то можно получить так называемую универсальную характеристику насоса для всего диапазона частот вращения (см. рис. 3 4,6). На такой характеристике легко нанести поле насоса при заданном снижении КПД (заштрихованная часть на рис. 3,4,6).