Приложение H
(справочное) Корректирование характеристики насоса, испытанного на воде, с целью определения его показателей при перекачивании жидкостей с большей вязкостью (в дальнейшем для приложения Н «вязких жидкостей»)
H.1 На рисунке H.1 приведена номограмма, позволяющая определять коэффициенты пересчета полученной характеристики на воде при перекачивании насосом вязких жидкостей. Приведенные откорректированные кривые не имеют точного (безусловного) применения для конкретного насоса.
Примечание - Величины, приведенные на рисунке, осредненные, полученные в результате испытаний одноступенчатых центробежных насосов DN50 - DN200, перекачивающих нефтепродукты. Эти данные базируются на испытаниях гидравлического института стандартов (HIS), 1985 [19].
Рисунок Н.1 - Коэффициенты пересчета характеристик насоса с воды на вязкие жидкости
Если требуется точная характеристика насоса для перекачивания конкретной вязкой жидкости, то насос должен быть испытан на этой жидкости.
Так как рисунок H.1 основан больше на экспериментальных, чем на теоретических расчетах, экстраполяция вне указанных пределов выйдет за рамки проведенных опытов, охваченных этой схемой, и использование ее не рекомендуется.
Эта схема рекомендуется только для насосов условной гидравлической конструкции обычного диапазона с закрытыми или открытыми рабочими колесами, не рекомендуется ее использование для насосов смешанного или осевого потока или для насосов специальной гидравлической конструкции для вязких или неоднородных жидкостей.
Рисунок H.1 следует применять только тогда, когда NPSH адекватно имеющемуся во избежании кавитации. Он может быть использован только для ньютоновских (однородных) жидкостей. Гели, шламы, бумажная масса и другие неоднородные жидкости могут давать совершенно различные результаты, зависящие от характеристики перекачиваемых сред (жидкостей).
В настоящем приложении используются символы и обозначения, приведенные в таблице Н.1.
Таблица Н.1 - Символы, определения
Обозначение (символ)
|
Пояснение
|
Qvis
|
Подача при перекачивании вязкой жидкости
|
Hvis
|
Напор при перекачивании вязкой жидкости
|
ηvis
|
КПД насоса при перекачивании вязкой жидкости
|
Pvis
|
Потребляемая мощность насоса при перекачивании вязкой жидкости
|
Qw
|
Подача насоса при перекачивании воды
|
Hw
|
Напор насоса при перекачивании воды
|
ηw
|
КПД насоса при перекачивании воды
|
ρ
|
Плотность жидкости
|
Cq
|
Коэффициент корректировки подачи
|
Cн
|
Коэффициент корректировки напора
|
Сη
|
Коэффициент корректировки КПД
|
Qnw
|
Подача, соответствующая режиму максимального КПД по характеристике на воде
|
Следующие равенства используют для определения показателей насоса при перекачивании вязкой жидкости, когда эти показатели нам известны при перекачивании воды
Qvis = CqQw, (H.1)
Hvis = CнHw, (H.2)
ηvis = Сηηw, (H.3)
 (H.4)
где Cq, Cн, Сη - коэффициенты пересчета определяются по номограмме, приведенной на рисунке H.1, исходя из характеристик, полученных при испытании насоса на воде.
Для этого по характеристике насоса, полученной при испытании на воде, находится оптимальная подача Qnw, соответствующая максимальному КПД ηmax. По этой оптимальной подаче Qnw вычисляют значения подач: 0,6Qnw, 0,8Qnw и 1,2Qnw.
На нижней шкале номограммы на рисунке H.1 (подача Qw1, м3/с) находим значение, соответствующее оптимальной подаче (1,0Qnw), от него поднимаемся вверх до значения напора (приходящегося на одну ступень насоса) Hw в режиме оптимальной подачи, далее двигаемся горизонтально (влево или направо) до значения требуемой вязкости, а затем опять вверх до пересечения с кривыми коэффициентов пересчета Cq, Cн, Сη = f(Q), как это показано пунктиром на рисунке H.1. Точки пересечения пунктирной линии с указанными зависимостями определят значение коэффициентов Cq, Cн, Сη для всех четырех режимов по подаче.
Умножаем каждый напор на воде в четырех режимах по подаче на соответствующий коэффициент пересчета Cн, получим значение напора при перекачивании вязкой жидкости. Аналогично пересчитываем каждый КПД, который будем применять для соответственно пересчитанных значений подачи (0,6; 0,8; 1,0 и 1,2Qnw).
Далее строим характеристику насоса при перекачивании вязкой жидкости по пересчитанным значениям напора Hvis и ηvis при соответствующих подачах Qvis.
Напор при перекачивании вязкой жидкости при нулевой подаче может быть принят примерно равным напору нулевой подаче при перекачивании насосом воды.
Вычисляем мощность насоса при перекачивании вязкой жидкости Pvis по (Н.4) и пересчитанным значениям показателей.
Наносим эти точки на характеристику и проводим плавную кривую через них. Эта кривая должна быть похожа на график зависимости мощности насоса при перекачивании воды и проходить параллельно (эквидистантно) ей.
Н.2 Учет влияния вязкости нефти (нефтепродуктов) на характеристики насоса, полученные при испытаниях на воде
По номограмме, приведенной на рисунке H.2, где, в зависимости от числа Рейнольдса на оптимальном режиме, определяют коэффициенты пересчета на вязкие жидкости с характеристик, полученных на холодной воде. Число Рейнольдса определяют по формуле
 (H.5)
где Qw - подача насоса на воде в зоне максимального КПД, м3/с;
vvis - кинематическая вязкость нефти (нефтепродуктов), м2/с;
Dэкв - эквивалентный диаметр рабочего колеса, м:
 (H.6)
где D2 - наружный диаметр рабочего колеса, м;
b2 - ширина лопасти рабочего колеса на выходе, м;
K - коэффициент стеснения потока лопастями:
 (H.7)
где σ - толщина лопасти в окружном направлении на диаметре D2, м;
Z - количество лопастей.
После определения по рисунку H.2 коэффициентов пересчета по формулам (H.1) - (Н.4) определяют подачу Qvis, напор Hvis, КПД ηvis, мощность Pvis вязкой жидкости для точек, значения подач которых на воде равны: Q = 0;Q = 0,8Qw(опт), Q = Qw(опт). Напор при Q = 0 остается практически одинаковым при любой вязкости.
Рисунок Н.2 - Коэффициенты пересчета характеристик с воды на вязкие жидкости в зависимости от числа Рейнольдса
По номограмме на рисунке H.2 можно также определить коэффициент пересчета Kс для определения критического кавитационного коэффициента быстроходности насоса при перекачивании вязкой жидкости Cкрvis, который вычисляют по формуле
Cкрvis = KсCкрw, (н.8)
где Cкрvis - кавитационный коэффициент быстроходности для воды.
Н.3 Учет влияния частоты вращения и температуры (вязкости) на КПД насоса при работе на воде Равенство КПД при работе насоса в условиях эксплуатации и при испытаниях обеспечивается только тогда, когда рабочая жидкость соответствует показателям чистой холодной воды (см. таблицы 5.4 и 5.5), а частота вращения при испытаниях близка к рабочей.
В случаях, когда частота вращения и температура при испытаниях отличаются от рабочих, то КПД
насоса для рабочих условий необходимо откорректировать по следующим формулам:
- влияние изменения частоты вращения на КПД:
 (H.9)
где ηн - КПД при рабочей частоте вращения;
ηи - КПД при испытаниях;
- влияние повышения температуры воды на КПД:
 (H.10)
где vи - кинематическая вязкость воды при температуре испытаний;
vн - кинематическая вязкость воды при рабочей температуре.
По формулам (H.9), (H.10) уточняют КПД и мощность насоса для рабочей среды в рабочем диапазоне подач.
Кривые P = f(Q) и η = f(Q) проводят, ориентируясь на кривые, полученные при испытаниях.
Методика применения поправок по приложению H должна быть приведена в ПМ.
|
