Центробежные насосы (стр. 3 из 3)
Параллельно два или несколько насосов включают на тепловых станциях в тех случаях, когда один насос не обеспечивает необходимой производительности. При параллельной работе двух или нескольких насосов на общую сеть, если имеются их характеристики, можно построить характеристику совместной работы насосов (рис. 77, а). Для этого на одном графике в одном масштабе строят характеристики 1 и 2 насосов. Затем проводят прямые, параллельные оси, по которой откладывают производительности, и суммируют отрезки, отсеченные на этих прямых характеристиками насосов. Сумма отрезков, отложенная на той же прямой, дает точку суммарной характеристики 3 нескольких насосов.
Если теперь на этот график наложить характеристику сети 4t то пересечение характеристик 4 и 3 даст рабочую точку совместной работы двух насосов и сети. Суммарный расход жидкости двух насосов Vi+2 будет меньше, чем сумма расходов этих насосов при работе их в отдельности на ту же сеть: V\ + V2. Чтобы суммарная производительность параллельно работающих насосов была близкой к сумме производительностей насосов, работающих отдельно, для совместной параллельной работы подбирают насосы, имеющие пологие характеристики. Желательно также, чтобы характеристика сети, на которую работают насосы, не была крутой.
Последовательно несколько насосов включают в тех случаях, когда один насос не может I развить необходимого напора. При строительстве новой электрической станции, когда на ней устанавливают турбоагрегаты и котлы одинаковых параметров, насосы включают последовательно редко. Если же электростанция подверглась модернизации и усовершенствованию, последовательное включение двух насосов встречается часто.
При последовательной работе насосов на одну сеть складывают отрезки, отсекаемые прямыми, параллельными оси, и характеристиками насосов (рис. 77, б). Увеличение напора 1+2 при последовательной работе двух насосов, включенных в общую сеть, так же, как и увеличение подачи при параллельной работе, зависит от характеристик насоса и сети. Наибольшее увеличение напора будет в том случае, когда характеристики насосов пологие, а кривая сети более крутая. Насосы при совместном режиме будут работать экономично в том случае, если найденные точки работы насосов находятся в зоне максимального к. п. д.
Рис. 77. Характеристика совместной работы двух насосов, включенных в общую сеть.
Основные понятия о движении жидкости
Живым сечением ω (м²) называют площадь поперечного сечения потока, перпендикулярную к направлению течения. Например, живое сечение трубы - круг (рис.3.1, б); живое сечение клапана - кольцо с изменяющимся внутренним диаметром (рис.3.1, б).
Рис. 3.1. Живые сечения: а - трубы, б - клапана
Смоченный периметр χ ("хи") - часть периметра живого сечения, ограниченное твердыми стенками (рис.3.2, выделен утолщенной линией).
Рис. 3.2. Смоченный периметр
Для круглой трубы
если угол в радианах, или
Расход потока Q - объем жидкости V, протекающей за единицу времени t через живое сечение ω.
Средняя скорость потока υ - скорость движения жидкости, определяющаяся отношением расхода жидкости Q к площади живого сечения ω
Поскольку скорость движения различных частиц жидкости отличается друг от друга, поэтому скорость движения и усредняется. В круглой трубе, например, скорость на оси трубы максимальна, тогда как у стенок трубы она равна нулю.
Гидравлический радиус потока R - отношение живого сечения к смоченному периметру
Течение жидкости может быть установившимся и неустановившимся. Установившимся движением называется такое движение жидкости, при котором в данной точке русла давление и скорость не изменяются во времени
υ = f(x, y, z)
P = φ f(x, y, z)
Движение, при котором скорость и давление изменяются не только от координат пространства, но и от времени, называется неустановившимся или нестационарным
υ = f1(x, y, z, t)
P = φ f1(x, y, z, t)
Линия тока (применяется при неустановившемся движении) это кривая, в каждой точке которой вектор скорости в данный момент времени направлены по касательной.
Трубка тока - трубчатая поверхность, образуемая линиями тока с бесконечно малым поперечным сечением. Часть потока, заключенная внутри трубки тока называется элементарной струйкой.
Рис. 3.3. Линия тока и струйка
Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорное течение наблюдается в закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное - течение со свободной поверхностью, которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.). В данном курсе будет рассматриваться только напорное течение.
Рис. 3.4. Труба с переменным диаметром при постоянном расходе
Из закона сохранения вещества и постоянства расхода вытекает уравнение неразрывности течений. Представим трубу с переменным живым сечением (рис.3.4). Расход жидкости через трубу в любом ее сечении постоянен, т.е. Q1=Q2= const, откуда
ω1υ1 = ω2υ2
Таким образом, если течение в трубе является сплошным и неразрывным, то уравнение неразрывности примет вид:
Измерение скорости потока и расхода жидкости
Для измерения скорости в точках потока широко используется работающая на принципе уравнения Бернулли трубка Пито (рис.3.7), загнутый конец которой направлен навстречу потоку. Пусть требуется измерить скорость жидкости в какой-то точке потока. Поместив конец трубки в указанную точку и составив уравнение Бернулли для сечения 1-1 и сечения, проходящего на уровне жидкости в трубке Пито получим
где Н - столб жидкости в трубке Пито.
Рис. 3.7. Трубка Пито и pасходомер Вентури
Для измерения расхода жидкости в трубопроводах часто используют расходомер Вентури, действие которого основано так же на принципе уравнения Бернулли. Расходомер Вентури состоит из двух конических насадков с цилиндрической вставкой между ними (рис.3.7). Если в сечениях I-I и II-II поставить пьезометры, то разность уровней в них будет зависеть от расхода жидкости, протекающей по трубе.
Пренебрегая потерями напора и считая z1 = z2 , напишем уравнение Бернулли для сечений I-I и II-II:
Или
Используя уравнение неразрывности
Q = υ1ω1 = υ2ω2
сделаем замену в получено выражении:
Решая относительно Q, получим
Выражение, стоящее перед , является постоянной величиной, носящей название постоянной водомера Вентури.
Из полученного уравнения видно, что h зависит от расхода Q. Часто эту зависимость строят в виде тарировочной кривой h от Q, которая имеет параболическийхарактер.