Насосы и насосные станции Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Кафедра водоснабжения и водоотведения

НАСОСЫ И НАСОСНЫЕ СТАНЦИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции»

для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение»

очной формы обучения

Тюмень, 2014

УДК: 628.12 + 628.29 +621.65+621.63

М – 17

Максимова, и насосные станции: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение»
/ . – Тюмень: РИО ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ», 2014. – 30 с.

Методические указания разработаны на основании рабочей программы по дисциплине «Насосные и воздуходувные станции» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 270800 «Строительство», профиль «Водоснабжение и водоотведение».

Методические указания способствуют развитию у студентов профессиональных компетенций:

ПК-11 – способность проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных расчетов, разрабатывать проектную и рабочую техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации заданию на проектирование, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам;

ПК-17 – знание научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта по насосным станциям систем водоснабжения и водоотведения.

Рецензент:

Тираж: 50 экз.

Заказ № 18

© ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

© 

Редакционно-издательский отдел ФГБОУ ВПО «Тюменский  государственный архитектурно-строительный  университет»

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа № 1

Изучение конструкций центробежных насосов        4

Лабораторная работа № 2

Определение теоретического напора и подачи насоса по размерам
рабочего  колеса        7

Лабораторная работа № 3

Изучение конструкций  насосов трения        11

Лабораторная работа № 4

Построение рабочих характеристик центробежного насоса по данным
его испытания при постоянной частоте вращения двигателя        17

Лабораторная работа № 5

Построение рабочих характеристик центробежного насоса по данным
его испытания при переменной частоте вращения двигателя        24

Лабораторная работа № 6

Исследование последовательной работы насосов на общую сеть        28

Библиографический список        30

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Работа центробежных насосов основана на взаимодействии лопастей рабочего колеса с потоком перекачиваемой жидкости.

Если всасывающий трубопровод и корпус насоса наполнить жидкостью, то при вращении рабочего колеса жидкость, заполняющая его каналы, под действием центробежной силы будет отбрасываться от центра колеса к периферии. В результате у входа в колесо создается разряжение (вакуум), и перекачиваемая жидкость по всасывающему трубопроводу и всасывающему патрубку будет подходить к рабочему колесу. Выбрасываемая из колеса жидкость поступает в спиральный отвод и далее в напорный трубопровод (рисунок 1.1).

К основным деталям центробежных насосов относятся: рабочее колесо, корпус, подводящее устройство, отводящее устройство, вал, уплотнения, подшипники.

Рисунок 1.1 – Схема одноступенчатого центробежного насоса

1– рабочее колесо; 2 – лопасти; 3 – корпус; 4 – вал; 5 – напорный патрубок;

6 – всасывающий патрубок;  7 – спиральный отвод

Рабочее колесо предназначено для передачи энергии жидкости от вращающего вала насоса.  Существуют рабочие колеса с односторонним и двусторонним подводом жидкости, открытые и закрытые (рисунки 1.2, 1.3).

Колеса центробежных насосов для чистых жидкостей имеют обычно 6–8 лопастей. В насосах, предназначенных для перекачивания загрязненных жидкостей, устанавливают рабочие колеса с меньшим числом лопастей (1–4).

Выбор материала для изготовления рабочих колес зависит от свойств перекачиваемой жидкости. В большинстве случаев используется чугун. Колеса крупных насосов, выдерживающие большие механические нагрузки, выполняют из стали. В последнее время широкое распространение получили рабочие колеса из различных пластмасс и полимерных материалов.

Корпус насоса объединяет все его узлы и детали. На корпусе монтируют подшипники, сальники и другие детали насоса. Корпус насоса может быть с торцевым или осевым разъемом. Корпус насоса включает в себя подводящее и отводящее устройства.

Рисунок 1.2 – Рабочее колесо центробежного насоса закрытого типа
с односторонним подводом жидкости

1– задний диск; 2 – передний диск; 3 – лопасти; 4 – ступица

Рисунок 1.3 – Рабочее колесо центробежного насоса с двусторонним
подводом жидкости

1– внутренний диск со ступицей; 2 – лопасти; 3 – внешний диск

Подводящее устройство предназначено для обеспечения входа жидкости во всасывающую область насоса с наименьшими гидравлическими потерями. Центробежные насосы изготавливаются с осевыми, боковыми и полуспиральными подводами.

Отводящее устройство предназначено для отвода жидкости от рабочего колеса в напорный патрубок насоса. Отвод жидкости осуществляется с помощью спирального или кольцевого отводов, либо направляющего аппарата. Спиральный отвод представляет собой канал, охватывающий рабочее колесо по окружности, площадь поперечного сечения которого увеличивается пропорционально количеству жидкости, поступающей из рабочего колеса. Расширение канала отвода выбирается таким образом, чтобы средняя скорость движения жидкости в спирали была постоянной. Спиральный канал оканчивается выходным диффузором, в котором происходит уменьшение скорости и преобразование кинетической энергии жидкости в потенциальную. Спиральные отводы обладают наименьшими гидравлическими потерями и используются в насосах, предназначенных для подачи чистых жидкостей. Насосы, предназначенные для перекачивания загрязненных жидкостей, оборудуются отводами кольцевого типа с постоянной площадью поперечного сечения. У многоступенчатых насосов отвод жидкости от рабочего колеса осуществляется с помощью неподвижного направляющего аппарата.

Вал насоса предназначен для передачи крутящего момента от двигателя к рабочему колесу. Форма и конструкция вала зависит от конструкции насоса.

Уплотнения служат для предотвращения утечек жидкости через зазоры между неподвижными и вращающимися частями насоса. К ним относятся концевые уплотнения вала насоса: сальниковые, торцевые, уплотнения с «плавающими» кольцами и др. и уплотнения рабочего колеса, уменьшающие перетекание жидкости между областями с различными давлениями.

В насосах применяются все виды подшипников скольжения и качения. Тип подшипника определяется частотой вращения вала.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ – Ознакомиться с устройством, основными деталями  и узлами центробежных насосов.

ОБОРУДОВАНИЕ: Центробежный насос консольного типа  в собранном виде, скважинный насосный агрегат в собранном виде с вырезом ј,  рабочие колеса центробежных насосов различных типов.

Порядок выполнения работы

Составить эскизы рабочих колес центробежных насосов:

закрытого колеса с односторонним подводом жидкости; закрытого колеса с двусторонним подводом жидкости; колеса  открытого типа; колеса насоса для сточной жидкости; колеса скважинного насоса с направляющим аппаратом.

Контрольные вопросы

1. Пояснить принцип действия центробежного насоса.

2. Перечислить основные типы центробежных насосов, применяемых в системах водоснабжения и водоотведения.

3. Объяснить назначение основных частей центробежных насосов.

4. Перечислить типы рабочих колес центробежных насосов и особенности их конструкций.

5. Перечислить способы крепления рабочих колес к валу насоса.

6. Перечислить основные отличия водопроводных и канализационных насосов.

7. Объяснить возникновение силы осевого давления и перечислить способы ее уравновешивания.

8. Перечислить типы подшипников, применяемых в насосах, область их применения.

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО НАПОРА И ПОДАЧИ НАСОСА ПО РАЗМЕРАМ РАБОЧЕГО КОЛЕСА

Основные параметры, характеризующие работы насоса: напор, подача, КПД и др., тесно связаны с кинематическими показателями движения жидкости через рабочие органы насоса.

К рабочему колесу центробежного насоса жидкость подводится в осевом направлении. Попав в каналы рабочего колеса (пространство между лопастями), частицы жидкости совершают сложное движение. Вращательное движение частиц вместе с рабочим колесом характеризуется вектором окружной (переносной) скорости U, направленным по касательной к окружности вращения. Перемещение частиц относительно колеса характеризуется вектором относительной скорости W, направленным по касательной к поверхности лопасти. Абсолютная скорость V движения частиц равна геометрической сумме векторов окружной и относительной скоростей.

На рисунке 2.1 построены треугольники скоростей на входе и на выходе из рабочего колеса, приведены геометрические размеры колеса и кинематические показатели движения жидкости: Do – диаметр входного отверстия колеса; D1, D2 – диаметры входа и выхода; b1, b2 – ширина лопасти на входе и на выходе; U1, U2 – окружные скорости на  входе и на выходе; W1, W2 – относительные скорости на  входе и на выходе; V1, V2 – абсолютные скорости на  входе и на выходе; б1, б2 – углы между абсолютной и окружной  скоростями на  входе и на выходе; в1, в2 – углы между относительной  скоростью и продолжением окружной скорости на  входе и на выходе; S – толщина лопасти; Vr – проекция абсолютной скорости на направление радиуса; Vu – проекция абсолютной скорости на направление окружной скорости.