ГОСТ 33967—2016
Приложение Б
(справочное)
Анализ потерь энергии при работе насосов на вязких жидкостях
Б.1 Общие положения
В данном приложении приводятся объяснения основ теоретических методов анализа потерь энергии в насо
сах. работающих на вязких жидкостях. Также представлен аналитический метод прогнозирования кавитационного
запаса насоса при перекачивании вязкой жидкости. Данный метод не подтвержден экспериментально.
Б.2 Баланс мощности и потери
Баланс мощности насоса без рециркуляции представлен в уравнении (Б.1). которое может быть применено
как кнасосу для перекачивания воды, так и к насосудля перекачивания вязкой жидкости:
(Б.1)
где Р — входная мощность насоса;
— объемный КПД;
Чй— гидравлический КПД;
ЯД(Т— сумма всехпотерь натрениедисков на внешнихсторонах рабочегоколеса иустройства осевой разгрузки —
балансировочного барабана или диска, если они есть;
Рт — сумма всех механических потерь от радиальных и упорных подшипников, а также от уплотнений вала.
При повышении вязкости перекачиваемой жидкостичисло Рейнольдса уменьшается, что приводит кувеличе
нию коэффициента трения в проточной части насоса, аналогично течению жидкости в трубопроводе. Повышение
вязкости приводит к следующим потерям в насосе.
Механические потери. Рт . не зависят от вязкости перекачиваемой жидкости.
Гидравлические потери (аналогичны потерям на трение по длине трубопровода) возникают на входе, в
рабочем колесе, вспиральном отводе или внаправляющем аппарате, а также навыходе из насоса. Воснове теории
центробежных насосов полезныйнапор Нпредставляет собой разность теоретического напора рабочего колеса Нт и
гидравлических потерь HL.6 соответствии с (1). (2] и [3) картина течения потока и коэффициент скольжения рабо
чегоколеса не зависят от вязкости перекачиваемой жидкости и. следовательно, не оказывают влияния на теорети
ческий напор. Таким образом, обусловленное вязким течением снижение напора является функцией
гидравлических потерь потока вязкой перекачиваемой жидкости.
Гидравлические потери включают потери на трение, т. е. функцию числа Рейнольдса (размер насоса,частота
вращения ротора и влияние вязкости), от шероховатости поверхности гидравлических трактов и смешанные поте ри.
вызванные изменением скорости движения потока из-за неоднородного распределения скоростей. Такие
неоднородности или смешанные потери вызваны воздействием лопастной системы, локальным замедлением жид
кости. угла атаки между потоком жидкости и лопастями, а также локальными разделениями потока.
Объемные потери обусловлены утечками рабочей жидкости через уплотнительные зазоры между вращаю
щимися и неподвижными частями насоса. Такие утечки уменьшаются с увеличением вязкости вследствие повыше
ния коэффициентов трения а зазорах при уменьшении числа Рейнольдса. Таким образом, значение расхода
жидкости через насос возрастает, положительно влияя на напорную характеристику, что частично компенсирует
гидравлические потери.
Объемные потери наиболее заметны при работе небольших насосов низкой быстроходности с относительно
большими зазорами при перекачивании жидкостей с вязкостью ниже 100 сСт. В результате умеренное увеличение
вязкости не оказывает существенного влияния на напор. Известны случаи незначительного повышения напора в
результате увеличения вязкости перекачиваемой жидкости (4).
Представленную в (5) информацию успешно применяли для вычисления утечек перекачиваемой жидкости
через щелевые уплотнения.
Потери на дисковое трение возникают на всех вращающихся поверхностях в насосе, находящихся в контак
те с перекачиваемой жидкостью. Связанные с ними потери мощности PPR значительно влияют на КПД насоса при
перекачивании вязких жидкостей. Потери на трение образуются главным образом на дисках закрытого рабочего
колеса и в устройствах для осевой разгрузки. Такие потери также увеличиваются с уменьшением числа Рейнольдса
или повышением вязкости; они могут быть рассчитаны на базе методик, изложенных в литературе (6J. С данными о
11