Водоснабжение и канализация

Насосы. Насосные станции

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Кинематические параметры движения жидкости через рабочие органы лопастного насоса оказывают решающее влияние на его энергетические показатели. Напор насоса и коэффициент его полезного действия тесно связаны со значением и направлением скоростей потока жидкости в межлопастных каналах колеса. Для установления этой связи воспользуемся теоремой об изменении моментов количества движения, которая может быть сформулирована следующим образом: производная по времени от главного момента количества движения системы материальных точек относительно некоторой оси равна сумме моментов всех внешних  сил,  действующих на эту систему.

Удобство теоремы об изменении моментов количества движения в приложении к сплошной среде заключается в том, что с ее помощью динамическое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми поверхностями можно определить по характеру течения в контрольных сечениях без учета структуры потока внутри выделенного объема.

Применяя теорему к установившемуся движению жидкости через рабочее колесо центробежного насоса между сечениями от входа в колесо до выхода из него, допустим, что при струйном характере течения приращение энергии на этом участке происходит без гидравлических потерь. Кроме этого, дифференцирование в уравнении заменим рассмотрением изменения момента количества движения массы жидкости за 1 с.

Все внешние силы, действующие на массу жидкости, заполняющей межлопастные каналы рабочего колеса, можно разделить на три группы:

1)         силы тяжести; как бы ни было расположено рабочее колесо насоса, их момент относительно оси вращения всегда равен нулю, так как рассматриваемый объем представляет собой тело вращения и его центр тяжести находится на оси колеса, т. е. плечо этих сил равно нулю:

2)         давление на поверхностях контрольных сечений; создаваемые этим давлением силы проходят через ось вращения, и, следовательно,, их момент также равен нулю;

3)         силы на обтекаемых поверх

ностях рабочего колеса; главным

образом, это воздействие на про

текающую жидкость сил давления со

стороны лопастей рабочего колеса;

участвуют здесь и силы трения

жидкости на обтекаемых поверх

ностях, однако они сравнительно

невелики и в соответствии со сделанным нами допущением их моментом можно пренебречь.

В то же время известно, что мощность, передаваемая жидкости рабочим колесом насоса, равна произведению AfpKa). С другой стороны, та же мощность определяется подачей Q и напором Нт.

Поскольку зависимость написана без учета каких-либо потерь энергии, то напор Нг называют также теоретическим.

Зависимость была впервые выведена в середине XVIII в. выдающимся математиком и механиком, членом Петербургской Академии наук Леонардом Эйлером (1707— 1783). Она называется уравнением Эйлера или основным уравнением лопастного насоса.

Анализ основного уравнения позволяет установить, что напор центробежного насоса тем больше, чем больше переносная скорость ui на выходе из рабочего колеса. Это, в свою очередь, указывает на две принципиально различные возможности повышения напора: путем увеличения выходного диаметра рабочего колеса Di или за счет увеличения частоты вращения п.

Уравнение показывает, что теоретический напор осевого насоса пропорционален произведению переносной скорости и разности составляющих абсолютной скорости потока в направлении переносного движения.

Все формы уравнения Эйлера являются фундаментальной основой теории лопастных насосов и имеют огромное практическое значение, так как позволяют установить связь между энергетическими показателями машины и условиями движения жидкости   через   рабочее   колесо.