Работа центробежных насосов на вязких жидкостях

При перекачке вязких жидкостей характеристики насосов изменяются.

При движении вязкой жидкости в проточной части насоса возрастают гидравлические потери, что вызывает снижение напора и подачи насоса. Одновременно растут механические потери на трение дисков рабочих колес о жидкость, что увеличивает расход мощности на механическое трение. Увеличение вязкости жидкости ведет к снижению объемных потерь в колесе.

Все насосы имеют характеристики полученные при испытаниях на воде. Существует несколько способов их пересчета на вязкие жидкости (методики Д.Я.Суханова, К.А. Ибатулова, Р.И. Шищенко, М.Д. Айзенштейна и др.).

Воспользуемся подобием потоков вязкой жидкости, которое определяется числом Рейнольдса.

Для центробежных насосов число Re выражается следующим образом:

где Q - оптимальная подача насоса, л/с;

v - коэффициент кинематической вязкости, см /с;

D_ЭКВ - эквивалентный диаметр, см.

Эквивалентный диаметр определяется из сравнения эквивалентной площади с площадью выхода из каналов рабочего колеса

где D₂ - диаметр рабочего колеса;

b₂ - ширина канала на выходе;

k - коэффициент стеснения канала лопатками на выходе (часто принимается k=0, 9).

Рассмотрим метод, предложенный М.Д.Айзенштейном, он основан на следующих предпосылках.

1. Коэффициент быстроходности n_s независимо от рода перекачиваемой жидкости остается постоянным.

2. Коэффициенты пересчета характеристики насоса с воды на вязкие жидкости остаются неизменными в диапазоне подач (0.8: 1, 2)Q₀.

3. При Q=0 напор насоса не зависит от вязкости жидкости.

Тогда

т.е. или ; обозначив получаем а для соответственно где К_Q, К_H, К_η - коэффициенты пересчета.

В зависимости от режима течения жидкости коэффициенты пересчета характеристики насосов различных быстроходностей представлены на рисунке 3.37:

Рисунок 3.37

Из графика видно, что увеличение Re свыше 7× 10³ приводит к тому, что К_Q, К_H равны 1 и, следовательно, вязкость не влияет на вид характеристики насоса.

При Re > 3× 10⁴ характеристика η _Н та же, что при работе на воде.

Снижение Re, т.е. работа при малых подачах ведет к усилению влияния сил трения - вязкости, т.к. известно, что число Re представляет отношение сил инерции к силам трения.

Следовательно, при переходе на вязкую жидкость, во-первых, снижается напор, к.п.д. и растет потребляемая мощность центробежных насосов; во-вторых, гидравлические и механические потери растут, а объемные утечки уменьшаются; в-третьих, насосы большей подачи могут перекачивать более вязкие жидкости; в-четвертых, увеличение вязкости жидкости ведет к ухудшению всасывающей способности насосов.