Основные теоретические положения

Лабораторная работа № 5

Исследование характеристик насосной установки

Цель работы.

Экспериментальное определение характеристик насосной установки при дроссельном и объёмном регулировании подачи насоса.

 

Основные теоретические положения.

 

Для изменения подачи жидкости, перекачиваемой насосом, используют два основных способа регулирования: дроссельный и объёмный. При дроссельном регулировании изменение подачи осуществляется изменением гидравлического сопротивления линии, по которой перекачивается жидкость. При объёмном регулировании изменение подачи достигается изменением рабочего объёма или частоты вращения насоса, т.е. подразумевается применение в гидросистеме регулируемого насоса или привода с регулируемой частотой вращения.

При перекачивании жидкости характеристикой насосной установки называется зависимость потребного напора от расхода жидкости. Потребный напор определяется по формуле:

(1)

 

 

где р₂ - р₁ - разность давлений жидкости в напорном и приёмном резервуарах;

Н_г - разность уровней свободных поверхностей жидкости в напорном и приёмном

резервуарах;

Н_ст - статический напор, который от расхода жидкости обычно не зависит;

åh_п - гидравлические потери.

 

Гидравлические потери при турбулентном режиме пропорциональны квадрату расхода:

(2)

 

Таким образом, характеристика насосной установки представляет собой суммарную характеристику всасывающего и нагнетательного трубопроводов, смещённую вдоль оси напора на величину Н_ст (рис.1).

 

 

 

Рис.1.

Величину Н_потр можно также определить экспериментально, если известны показания манометра и вакуумметра, установленных на насосе:

[ м ] (3)

 

где М - показания манометра, В - показания вакуумметра, Па;

r - плотность жидкости, кг/м³;

g - ускорение свободного падения, м/с².

 

В данной лабораторной работе насос работает в таком режиме, при котором потребный напор равен напору насоса, т.е. энергия, расходуемая при движении жидкости по трубопроводам установки, равна энергии, сообщаемой жидкости насосом. Для определения режима работы насоса следует на одном и том же графике в одинаковых масштабах нанести характеристики насоса и насосной установки. Равенство напоров получается для режима, определяемого точкой А пересечения характеристик - рабочей точкой (рис.1).

Чтобы изменить режим работы насоса, необходимо изменить характеристику насосной установки или характеристику насоса. Характеристику насосной установки можно изменить с помощью регулирующего клапана (дросселированием). Если клапан прикрыть, то сопротивление трубопроводов k увеличится, характеристика пойдёт круче и рабочая точка переместится из А в В (рис.2а). Регулирование дросселированием связано с дополнительными потерями энергии и поэтому неэкономично. Однако этот способ весьма прост, вследствие чего получил наибольшее распространение.

Характеристика насоса будет другой, если изменить частоту его вращения (рис.26). Например, при увеличении частоты вращения характеристика насоса смещается вверх, и рабочая точка перемещается из А в С. При этом подача насоса возрастает. Этот способ регулирования значительно экономичнее, однако для его осуществления необходим привод с переменной частотой вращения.

а) б)

 

 

Рис.2.