Научная электронная библиотека

Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

СТАЦИОНАРНЫЕ МАШИНЫ

Долганов А. В.,

2.10. Быстроходность центробежных насосов

Для возможности сравнения между собой турбомашин, изготовленных для различных напоров и производительностей, широко используют понятие коэффициента быстроходности (удельного числа оборотов).

Удельным числом оборотов nуд называют число оборотов воображаемой турбомашины, геометрически подобной с сопоставляемой машиной, но имеющей такие размеры, что она при расходе Qуд создает напор Hуд.

Если из формул (2.75) и (2.76) исключить диаметры колес и решить их относительно числа оборотов nуд, то получим

(2.78)

Величины Qуд и Hуд для модельной (эталонной), одноколесной машины приняты следующими:

для насосов Qуд =0,075 м3/с и Hуд = 1 м вод. ст.;

для вентиляторов Qуд =1 м3/с и Hуд = 30 мм вод. ст.

После подстановки в формулу (2.78) значений Qуд и Hуд получим удельные числа оборотов:

для насосов

(2.79)

для вентиляторов

. (2.80)

Из формул (2.79) и (2.80) следует, что чем больше производительность и число оборотов машины и меньше напор, тем выше коэффициент быстроходности (удельное число оборотов). При этом в случае многоколесной машины вместо H подставляем напор одного колеса, а вместо Q – производительность колеса одностороннего входа. Для определения nуд машин с двусторонним входом текучего подставляют половину производительности колеса.

Типы рабочих колес и их характеристики показаны на рис. 2.19.

В зависимости от величины nуд меняются форма рабочего колеса, его эксплуатационная характеристика и к.п.д., причем с ростом nуд возрастает к.п.д. машины, но уменьшаются ее габаритные размеры, вес, а в насосе еще и допустимая вакуумметрическая высота всасывания. Одновременно с этим возрастает мощность, потребляемая колесом при нулевой подаче (закрытой задвижке на нагнетании), и повышаются горбы и впадины на кривой Q = f (H) [5].

Напорные характеристики по внешнему виду бывают с максимумом (горбатые) (рис. 2.19, а), крутые (рис. 2.19, б, в), пологие (рис. 2.19, г) и седлообразные (рис. 2.19, д).

Крутизна характеристики оценивается коэффициентом kф, %

(2.81)

где Н0 и Hн – соответственно напор турбомашины при нулевой и нормальной подачах.

При пологой характеристике kф = 8 – 12 %, при крутой 15 – 18 % и при горбатых kф отрицателен.

Насосы, применяемые в горной промышленности, характеризуются небольшими производительностями, но высокими напорами, поэтому их быстроходность и к.п.д. невелики. Необходимость присасывания воды еще в большей степени снижает быстроходность насосов, так как их производительность теперь ограничивается требованием отсутствия кавитации при их работе. Создание высокоэкономичных насосов возможно путем снижения напоров на колесо и увеличения числа их с переходом от горизонтального расположения вала на вертикальное (чтобы исключить прогиб вала и задевание колес за направляющие аппараты) или за счет отказа от присасывания воды и получения высоких значений nуд (при небольших габаритах машин, при скорости вращения свыше 3000 об/мин).

При максимальном к.п.д. турбомашины имеют следующие значения коэффициента быстроходности: центробежные насосы главного водоотлива 65-100 об/мин, вентиляторы главного проветривания (центробежные) 40-80 об/мин, осевые 100-140 об/мин.