Калинина В.С., Наумченко И.С.,Смирных А.А. Лабораторный практикум по гидравлике и гидравлическим машинам
Подождите немного. Документ загружается.
h
i
Для этого необходимо установить предельные
расходы (максимальный и минимальный) с помощью
задвижки на нагнетательном трубопроводе. Замерить
показания дифференциального манометра h
max
и h
min
,
соответствующие предельным расходам, и определить
значения
i
Δh
между
min
Δh
и
max
Δh
на 8-16 равных
участков.
minmaxmini
ΔhΔh
n
1i
ΔhΔh
,
где h
min
и h
max
– показания дифманометра, мм; i –
порядковый номер замера (i = 1,2,3, …, +1); n – число
участков разбивки.
Снятие характеристики нужно начинать с режима
минимальной мощности, т.е. для центробежных насосов –
с нулевой подачи, для вихревых и осевых – с наибольшей
подачи. Новая подача устанавливается по мере все
большего открытия регулирующей задвижки и
контролируется по показанию дифференциального
манометра расходомера в соответствии с таблицей
режимов.
При каждом режиме снимаются показания
(см.рис.2.12): В – вакуумметра 5 или М
в
– манометра 4 на
подводящем трубопроводе насоса, М
н
– манометра 10, h
i
– дифференциального манометра 12 расходомера 11, G –
балансирного электродвигателя 7 и частоты вращения n по
строботахомтеру 9.
Во время испытаний стрелки пружинных приборов и
уровня в дифманометре непрерывно колеблются.
Необходимо внимательно улавливать средние показания
приборов, не допуская снятия замеров по случайным и
кратковременным отклонениям показания, вызываемым
пульсацией потока в системе.
83
Обработка результатов испытаний производится
непосредственно после испытаний и ведется каждым
участником испытаний в протоколах подсчета.
Для построения рабочей характеристики значения Н,
N,
наносятся на график в функции Q. По нанесенным
точкам проводятся плановые кривые, осредняющие
результаты, полученные в отдельных точках. При этом
следует добиваться наименьших и приблизительно
одинаковых отклонений точек по обе стороны кривой.
График должен содержать шкалы величин с цифрами и их
обозначения. Каждая из кривых также должна иметь
соответствующие обозначения Н, N и
. Значок «штрих»
на графике опускается.
Последовательность выключения установки
1. Открыть уравнительный вентиль дифманометра.
2. Стопорным винтом закрепить статор
электродвигателя.
3. Отключить весы переводом стопорного
регулятора из положения «0» в положение «2».
4. Далее отключается строботахометр, компрессор и
электродвигатель центробежного насоса.
Расчетные и экспериментальные данные заносят в
протокол испытаний (табл.2.13).
Контрольные вопросы
1. Основные параметры насосов: подача, напор,
полезная мощность, потребляемая мощность и КПД.
2. Характеристика центробежных насосов.
3. Регулирование режима работы насоса.
4. Законы пропорциональности.
С п и с о к о с н о в н ы х и с т о ч н и к о в : [1,с. 154-159,
167-178, 188-190; 3, с.160-166, 176-184; 5, с.131-178].
84
Таблица 2.13
Протокол 1
Нормальные испытания центробежного насоса 2К-6
D
н
= 40 мм; D
в
= 50 мм; c = 1,0410
-2
; h
вм
= 0,15 м; h
в
= 0,60 м; l = 0,565 м; G = 0,087 кг
Но
мер
точ
ки
Напор Подача
Час-тота вра-щения n, мин
-1
Мощнос
ть
КПД
, %
Характеристика приведения
к n’ = 2900 мин
-1
М
н
, кгс/см
2
ρg
М
н
,
м
М
в
или
В, кгс/
см
2
ρg
М
в
или
ρg
B
, м
Н, м
h
рт
, мм.рт.ст.
Q, м
3
/с
G, кг
N, кВт
N
в
, кВт
n
n
2
n
n
3
n
n
Q, м
3
/с
Н, м
N
в
, кВт
85
86
Лабораторная работа № 9
КАВИТАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ
ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОНСА
Ц е л ь р а б о т ы – получить характеристики
всасывающей способности насоса в рабочей области при
постоянном числе оборотов, построить кавитационную
характеристику.
Т е о р е т и ч е с к а я ч а с т ь . Зная всасывающую
способность насоса, можно определить высоту всасывания
или необходимый подпор, при котором обеспечивается
бескавитационная работа насоса.
Кавитация в насосе возникает на входных кромках
лопаток рабочего колеса при снижении давления на
кромках до давления собственных паров подаваемой
жидкости. Кавитация проявляется в парообразовании в
зоне наименьшего давления и последующей конденсации
паров, происходящей при продвижении потока в колесе в
область повышенного давления.
Кавитацию сопровождают следующие явления.
1. Эрозия материала стенок канала. При
конденсации пузырьков пара давление внутри пузырька
остается постоянным и равным давлению насыщенного
пара, давление же в жидкости повышается по мере
продвижения пузырьков. Частицы жидкости, окружающие
пузырек, находятся под действием разности давлений в
жидкости и внутри пузырька и движутся к центру его
ускоренно. При конденсации пузырька происходит
столкновение частиц жидкости, сопровождающееся
местным повышением давления, достигающего тысяч
атмосфер. Это приводит к выщербливанию материала
88
стенок каналов. Этот процесс называется эрозией и
является опасным следствием кавитации.
2. Вибрация и резкий шум.
3. Падение подачи, напора, мощности и КПД, то есть
искажение характеристик насоса.
Превышение полного напора жидкости во входном
патрубке насоса над упругостью ее паров называется
кавитационным запасом
ρg
p
2gρg
p
Δh
нп
2
в
, (2.67)
где р
нп
– упругость насыщенного пара, Па; (табл.2.16); р –
абсолютное давление на входе в насос, Па; р = р
ат
- В, если
вакуум во всасывающем трубопроводе; р = р
ат
+ М
в
+
gh
нв
, если давление выше атмосферного; р
ат
– атмосферное
давление, Па; В – показание вакуумметра, Па;
в
–
скорость жидкости на входе в насос, м/с.
В результате кавитационных испытаний для каждого
режима работы насоса получают его кавитационную
характеристику. Она представляет собой зависимость
напора мощности от кавитационного запаса при
постоянной частоте вращения и подаче. При больших
кавитационных запасах кавитационные явления
отсутствуют и величины напора и мощности от
кавитационного запаса не зависят. Возникновение
кавитации приводит к уменьшению напора и мощности
насоса. Режим, при котором начинается падение напора и
мощности называется критическим режимом. Ему
соответствует критический кавитационный запас. Для
того, чтобы насос не работал в режиме недопустимо
сильной кавитации, назначают небольшое превышение
допустимого кавитационного запаса над критическим.
Допустимый кавитационный запас
крдоп
Δh1,31,1Δh
. (2.68)
89
Зная критический или допустимый кавитационный
запас, можно найти для данной насосной установки
критическую допустимую высоту всасывания
потдоп
нп
0
доп
вс
hΔh
ρg
р
ρg
р
Н
, (2.69)
где h
пот
– гидравлические потери во всасывающем
трубопроводе насоса, м; р
0
– давление над жидкостью в
приемном резервуаре, Па.
Чтобы контролировать кавитационные условия
работы насоса при его эксплуатации с помощью
вакуумметра, установленного на входном патрубке,
необходимо знать критическую или допустимую величину
вакуума на входе в насос. Этот вакуум, выраженный в
метрах столба подаваемой жидкости, называют
вакуумметрической высотой всасывания
доп
2
внпатват
доп
вак
Δh
2gρg
рp
ρg
рр
ρg
В
Н
. (2.70)
Результаты испытания насоса на кавитацию наносят
на рабочую характеристику насоса обычно в виде кривой
зависимости допустимого кавитационного запаса h
доп
от
подачи насоса Q, h
доп
= f
1
(Q) или кривой зависимости
допустимой вакуумметрической высоты всасывания
доп
вак
Н
от подачи насоса@Q,
(Q)fН
2
доп
вак
.
Кривая h
доп
= f(Q) строится в результате обработки
нескольких кавитационных характеристик, снятых при
разных Q в рабочей области насоса по указанию
преподавателя. Пример кривой h = f(Q) дан на рис.2.15,
где она нанесена совместно с рабочей характеристикой
насоса.
Пример кавитационной характеристики дан на
рис.2.16. Горизонтальные участки кривых Н = f
1
(Q) и N =
90
f
2
(Q) обозначают отсутствие кавитации. При
определенных, достаточно малых значениях h кривые
начинают снижаться. Значение h, на графике отмеченное
пунктиром и отвечающее началу снижения Н и N, является
критическим.
Испытательный стенд описан в работе «нормальные
испытания центробежного насоса». При проведении
кавитационных испытаний используется водокольцевой
насос КВН-4 (рис.2.12).
Перед пуском производят внешний осмотр стенда
(рис.2.12), проверяют наличие воды в городской сети,
открывают вентиль 18 на трубе, подводящей воду в корпус
и сальники вакуум-насоса 1, после чего можно пустить в
ход электродвигатель вакуум-насоса. Перед остановкой
вакуум-насоса закрывают вентиль 18 подвода воды.
Порядок пуска и остановки центробежного насоса
смотри в лабораторной работе № 8 «Нормальные
испытания центробежного насоса».
Рис.2.16. Кавитационные характеристики насоса
2 3 4 5 6 7 8
Í
N
Q
n = 2 9 0 0
ì è í
- 1
h , ì
Q , ì
3
/
ñ
N , ê Â ò
H , ì
91
Методика проведения кавитационных испытаний
При кавитационных испытаниях насоса снимаются
характеристики, которые представляют собой зависимости
напора Н, мощности N на валу насоса от кавитационного
запаса h при постоянной подаче Q и частоте вращения
вала n.
Для этого после пуска насоса (рис.2.12) при помощи
задвижки на напорной линии 13 устанавливают режим,
отвечающий определенному перепаду давлений в
дифманометре 12 диафрагмы 11.
Снятие каждой частной кавитационной
характеристики должно начинаться при давлении,
исключающем кавитацию, для чего в баке предварительно
создается избыточное давление с помощью компрессора.
По приборам одновременно производят следующие
замеры:
1) перепад давлений в диафрагме h
рт
, мм рт.ст.;
2) давление в напорном трубопроводе М
н
, кг/см
2
;
3) давление во всасывающем трубопроводе М
в
(если
разрежение, то В, кгс/см
2
);
4) масса уравновешивающего груза Р = G - G, кг,
где G - масса груза на чашке весов, кг; G – масса груза на
чашке весов в режиме нагрузки, кг;
5) частота вращения вала насоса n, мин
-1
;
6) температура воды в кавитационном баке, С;
7) барометрическое давление Б, мм рт.ст.
Запись показаний по барометру и термометру
производят один раз до и после испытаний. Результаты
заносят в протокол 2 испытаний (табл.2.14).
92
Таблица 2.14
Протокол 2
Кавитацонные испытания центробежного насоса 2К-6
t,C = ; р
нп
= ; р
ат
= ;
d
в
= 50 мм; с = 1,0410
-2
; h
вн
= 0,15 м; h
м
= 0,60@м; l = 0,565 м
Номе
р
точк
и
Напор Подача
Час-
тота
вра-
щени
я n,
мин
-1
Мощ
ность
Кавитацион
ный
запас
Характеристика
приведения
к n = 2900 мин
-1
М
н
,
кгс/с
м
2
ρg
М
н
,
м
М
в
или В,кгс/см
2
ρg
М
в
или
ρg
B
, м
Н,
м
h
рт
,
мм.р
т.ст.
Q, м
3
/с
G
кг
N
в
, кВт
2g
2
0
м
ρg
p
l
, м
h
, м
n
n
2
n
n
3
n
n
Q, м
3
/с
Н, м
N
в
, кВт
93