Влияние вязкости жидкости на эксплуатационные параметры центробежных машин

Доклад 

    Влияние вязкости жидкости на эксплуатационные параметры  центробежных машин 

    Основная  задача учебно-исследовательской работы заключалась в том, чтобы определить размерность частоты вращения, которая наиболее точно позволит получить коэффициенты перерасчета характеристик центробежных насосов по П.Д. Ляпкову.

    Характеристика  насоса, представленная в каком-либо справочнике, обычно дана для воды. Между тем насос можно использовать для перекачивания и других жидкостей, физические свойства которых могут  значительно отличаться от свойств воды.

    Темные  нефтепродукты (нефть, мазут) могут  иметь вязкость в десятки раз  выше вязкости воды, вследствие чего возрастают гидравлические потери в насосе и внешней сети.

    Обобщая экспериментальные данные о влиянии  вязкости на характеристику лопастных насосов, исследователи применяли различные формы этого критерия:  

    График, составленный П.Д. Ляпковым, можно применять как для погружных нефтяных, так и для других насосов с достаточной для практики точностью. В качестве основного критерия, Ляпков применил следующий критерий: 

где Q_B – подача насоса, м³/с; ν – кинематический коэффициент вязкости, Ст; n – частота вращения, размерность которой предстоит определить и проверить.

    По общепринятым правилам за символ «n» принято брать частоту вращения с размерностью [об/мин]. Исходя из этого, проверим размерность критерия: 

    Таким образом, результат получился правильным, т.к. критерий должен быть безразмерным. При угловой скорости ω в [рад/сек] размерность также будет соблюдена, но результат будет разным и отличаться в раз.

    Для определения более точной подстановки воспользуемся номограммой, у которой критерий заменен дополнительными прямыми в номограмме, соответствующими частотам вращения вала в об/мин. Коэффициенты перерасчета характеристик насосов будем находить для насосов ЦНСН 180 и ЦНСН 300 – 120, с номинальными и несколько меньшими подачами для различных кинематических коэффициентов вязкости.

    Для начала определим коэффициенты перерасчета для воды, т.е. ν = 1 сСт. Для одного насоса три раза определяем коэффициенты различными способами. В первом способе используем номограмму Ляпкова. При этом в первом способе один раз подставим частоту вращения в [об/мин] и второй раз подставим угловую скорость в [рад/сек]. Во втором способе для определения коэффициентов перерасчета используем вторую номограмму. Таким образом, получим следующие результаты:

    Полученные результаты вполне очевидны – все коэффициенты перерасчета равны единице. Это объясняется тем, что коэффициенты перерасчета считаются относительно воды.

    Таким же образом, определим коэффициенты перерасчета характеристик насосов с номинальной и несколько меньшей подачей при коэффициентах кинематической вязкости равных  ν = 3 Ст, ν = 40 сСт. По полученным результатам видно, что коэффициенты получились разные при разных размерностях и способах определения. Наименьшим расхождением получилось расхождение между коэффициентами, полученными по первой монограмме с угловой скоростью в [рад/сек], и коэффициентами, полученными с помощью второй номограммы. Отсюда можно сделать вывод: при использовании номограммы Ляпкова, для наиболее точного способа определения коэффициентов перерасчета необходимо использовать угловую скорость в [рад/сек].