Двух центробежных насосов

Основы теории и цель работы

В промышленной практике если требуемый напор нельзя обеспечить одним насосом, то последовательно включаются несколько насосов. На рис. 13.1 приведена схема последовательного соединения двух центробежных насосов, которая включает всасывающий трубопровод 1, обратный клапан 2, нагнетательный трубопровод 3 и центробежные насосы 4 (рис. 13.1).

По условию неразрывности потока подачи двух насосов равны между собой, т.е. Q₁ = Q₂ = Q. Общий напор, развиваемый двумя насосами, равен сумме напоров, создаваемых каждым насосом, за исключением потерь напора в линии, соединяющей их между собой, т.е. H = H₁ + H₂ – h_1-2. Так как соединительная линия между насосами как правило короткая, то потерями напора в ней можно пренебречь, тогда H = H₁ + H₂. Таким образом, для построения суммарной характеристики двух последовательно работающих центробежных насосов необходимо при одних и тех же подачах просуммировать их напоры.

Рассмотрим вариант работы двух одинаковых, рядом установленных и последовательно подключенных центробежных насосов (рис. 13.2). Вначале строится характеристика одного насоса, затем, удваивая значения напоров Н_i, соответствующих значению подач Q_i, находится суммарная характеристика последовательно соединенных двух насосов H_2i (рис. 13.2).

Изображается на этом же графике характеристика трубопровода и находится рабочая точка А-точка пересечения характеристики трубопровода и суммарной характеристики насосов. Так как у каждого насоса подача Q = Q_A, то режимной точкой одного насоса является точка B (рис. 13.2). Каждый насос развивает напор H_B = 0,5H_A, и их к.п.д. η_с определяется точкой С.

Вследствие того, что рабочая точка А находится на пересечении суммарной характеристики насосов и характеристики трубопровода, то наибольший эффект в повышении напора, создаваемого последовательно соединенными насосами, достигается, когда их главные характеристики пологие.

Для увеличения подачи в промышленной практике используется параллельное соединение насосов. На рис. 13.3 приведена схема параллельного соединения двух центробежных насосов, включающая всасывающий трубопровод 1, центробежные насосы 2 и нагнетательный трубопровод 3.

Вследствие того, что у каждого насоса на входе напор H_A, а на выходе H_B, то напоры, создаваемые насосами, одинаковы: H₁ = H₂ = H_B – H_A. При этом, их суммарная подача равна сумме подач каждого насоса, т.е. Q = Q₁ + Q₂. Таким образом, для построения суммарной характеристики двух параллельно работающих центробежных насосов необходимо при одних и тех же напорах просуммировать их подачи.

Рассмотрим вариант работы двух одинаковых параллельно соединенных центробежных насосов (рис. 13.4).

Вначале строится характеристика одного насоса. Затем удваивая значение подач Q_i, соответствующих значениям напоров H_i строится суммарная характеристика двух параллельно соединенных насосов (рис. 13.4). Изображается на этом же графике характеристика трубопровода и находится рабочая точка А - точка пересечения характеристики трубопровода и суммарной характеристики насосов. Вследствие того, что у каждого насоса напор Н=Н_А, то режимной точкой одного насоса является точка В (рис. 13.4). Каждый насос имеет подачу Q_B=0,5Q_A, а их к.п.д. определяется точкой С.

Наибольший эффект в повышении подачи способом параллельного соединения двух центробежных насосов достигается, когда их главные характеристики крутые.

Цель работы- установить опытным путем зависимость повышения напора и подачи жидкости соответственно при последовательном и параллельном соединении двух центробежных насосов.

Описание установки

Насосная установка закрытого типа состоит из напорного бака 1 (рис. 13.5) центробежных насосов 2 (насос № 1) и 3 (насос №2), расходомера турбинного 4 и вентилей К₁ - К₆, а также приборов для измерения разряжения и давления Р₁ - Р₅ (рис. 13.5).

На установке смонтированы центробежные насосы “КАМА-5“. Трубопроводы выполнены стальными с внутренним диаметром 0,018 м.

Рис. 13.5. Схема насосной установки с двумя центробежными насосами

Проведение опытов и измерения

1. Перед испытанием первого насоса вентили K₁ и K₅ полностью открываются, а K₂ - K₄ и K₆ закрываются.

2. При закрытом вентиле K₂ включается первый насос и на режиме нулевой подачи Q₁=0 производится измерение давлений P₁ и P₂ по соответствующим приборам.

3. Для каждого фиксированного значения открытия вентиля K₂ измеряются давления P₁ и P₂, а также подача жидкости первого насоса Q_1i с помощью расходомера 4. Измерения проводятся также при полностью открытом вентиле K₂.

4. Проводятся испытания двух параллельно соединенных насосов, для чего вентили К₁ - К₄ открываются полностью, а К₅ и К₆ закрываются (рис. 13.5).

5. При каждом открытии вентиля К₅ измеряются давления Р₁ и Р₅, а также суммарная подача насосов .

6. Проводятся испытания двух последовательно соединенных насосов, для чего вентили К₁, К₅ и К₆ открываются полностью, а К₂ - К₄ закрываются (рис. 13.5).

7. Постепенно открывая вентиль К₄ измеряются с помощью приборов давления Р₁ и Р₄, а также подача , расходомером 4.

Все результаты измерений заносятся в табл. 13.1 и 13.2.

Вычисления и составление отчета

1. В каждом опыте определяется напор первого насоса, по формуле

, м (13.1)

2. По результатам испытаний строится характеристика первого насоса Н₁=f₁(Q₁).

3. Определяется характеристика насосной установки по зависимости

, м (13.2)

где А_k=Н_1k/Q²_1k – коэффициент характеристики насосной установки.

Величина А_к рассчитывается по значениям напора Н_1k и подачи Q_1k при полном открытии вентиля К₂.

4. Строится характеристика насосной установки и находится рабочая точка.

5. При постоянном напоре Н_i=const рассчитывается суммарная подача двух параллельно работающих одинаковых насосов по формуле

, м³/с (13.3)

6. По результатам испытаний находится суммарный напор двух параллельно соединенных насосов

, м (13.4)

7. Сроится опытная суммарная характеристика двух параллельно соединенных насосов и сравнивается с расчетной. Результаты расчетов заносятся в табл. 13.1.

8. По результатам испытаний определяется суммарный напор двух последовательно соединенных насосов

, м (13.5)

9. Зная характеристику первого насоса H₁=f₁(Q₁) строится расчетная суммарная характеристика двух одинаковых насосов, соединенных последовательно путем складывания напоров, т.е. удваивания напоров при постоянных подачах Q_i=const

, м (13.6)

10. Строится опытная суммарная характеристика двух последовательно соединенных насосов и сравнивается с расчетной. Результаты расчетов заносятся в табл. 13.2.

Таблица 13.1

№   п/п	Подача жидкости первого насоса	Напор первого насоса	Подача жидкости двумя параллельно соединенными насосами	Напор двух насосов, соединенных параллельно
V, м3	Q1, м3/с	Р1, Па	Р2, Па	Н1,м	, м3	, м3/с	Р1, Па	Р5, Па	, м

Таблица 13.2

№   п/п	Подача жидкости первого насоса	Напор первого насоса	Подача жидкости двумя последовательно соединенными насосами	Напор двух насосов, соединенных последовательно
V, м3	Q1, м3/с	Р1, Па	Р2, Па	Н1,м	, м3	, м3/с	Р1, Па	Р4, Па	, м

В выводах по работе, следует указать, в каких случаях в промышленной практике применяется параллельное и последовательное соединение двух центробежных насосов, как определяется их рабочая точка.

Лабораторная работа № 14