Методическая разработка  

                   По предмету Основы гидравлики.                                                                                     

 Законы пропорциональности центробежного насоса

   Задача.  Очень часто при эксплуатации центробежных насосов возникает необходимость изменения его частоты вращения (например, путем агрегатирования с другим электродвигателем, имеющим иную частоту вращения).

 Возникает вопрос, как изменяется подача насоса, напор и потребляемая мощность по сравнению с предыдущей частотой вращения?

Теоретическая часть.

Для ответа на поставленный вопрос будем считать, что к.п.д. насоса остался неизменным, а параллелограммы скоростей жидкости на выходе из рабочего колеса подобными (рис 1)

Жидкость в каналах рабочего колеса совершает сложное движение. Она одновременно вращается вместе с колосом  и перемещается вдоль лопатки.

С2 u и С1 2  u  - вращательная скорость или  центробежная сила -С.

W2   - скорость относительного перемещения.

С2 и С1 2-  это суммарная скорость построенная по правилу параллелограмма.

рис №1

Скорость вращения ротора центробежного насоса существенно влияет на его основные показатели: подачу Q, напор Н и мощность на валу насоса N.

При изменении скорости вращения ротора центробежного насоса с n1 до n2 оборотов в минуту подача, напор и мощность на валу изменяются в соответствии с уравнениями:

Или Законы пропорциональности записать в таком виде: Q1/Q2 = n1/n2; H1/H2 = (n1/n2)2; N1/N2 = (n1/n2)3, где n – число оборотов колеса центробежного насоса

Эти соотношения называются законом пропорциональности. По этим формулам производится пересчет характеристик насоса на новое число оборотов.

Подача  центробежного насоса напрямую зависит от абсолютной скорости жидкости на выходе из рабочего колеса, которая в свою очередь зависит от частоты вращения рабочего колеса. Чем больше частота вращения рабочего колеса насоса, тем выше абсолютная скорость вращения, а, следовательно, и выше подача насоса.  (рис №2)

                                                                                                           Рис №2 Центробежный насос

Центробежный насос: 1 – корпус; 2 – рабочее колесо; 3 – лопатки; 4 – линия для залива насоса перед пуском; 5 – всасывающий трубопровод; 6 – обратный клапан; 7 – фильтр; 8 – нагнетательный трубопровод; 9 – вал; 10 – сальник 

Достоинства: высокая производительность, равномерная подача жидкости при достаточно высоких значениях КПД (0,6 – 0,8), относительно простое устройство, надежность, достаточная долговечность, компактность, быстроходность, отсутствие поверхностей трения и клапанов, возможность перекачивания загрязненных жидкостей, возможность установки на легких фундаментах.  Очень широкий диапазон применения.

 Недостатки: ограниченный диапазон подач и напоров, низкий КПД при не догрузках и перегрузках, снижение КПД с ростом вязкости перекачиваемой жидкости. ( рис №3)                                                                  

 рис №3

Энергетические характеристики центробежного насоса. точка Р – оптимальная (режимная) рабочая точка 

 Практическая часть.

Расчет выполнен на языке Python    в русском языке встречаются названия пито́н -  это  высокоуровневый язык программирования общего назначения.

В современном мире активно используются десятки языков программирования, и их количество только растёт. Но в числе самых популярных мы  видим C и C++, C# и Go, Java и JavaScript, Python и Ruby. 

Зык  Python  считается одним из самых комфортных, особенно для новичков. Простой синтаксис позволяет легко учиться, читать и делиться. Именно это делает его столь популярным.

У него понятный синтаксис, похожий на обычный, «человеческий» язык. и еще он прощает ошибки.

Точки с запятой или скобки не используются, а отступы определяют блок кода.

 Программа расчета выполняется с помощью облачного блокнота Google Colab «Колаборатории»

Это бесплатная интерактивная облачная среда для работы с кодом от Google.

Главная особенность «Колаборатории» — бесплатные мощные графические процессоры GPU и TPU, благодаря которым можно заниматься не только базовой аналитикой данных, но и более сложными исследованиями в области машинного обучения. С тем, что CPU вычисляет часами, GPU или TPU справляются за минуты или даже секунды.

CPU — центральный процессор — мозг компьютера, который выполняет операции с данными. Настолько универсален, что может использоваться почти для всех задач: от записи фотографий на флешку до моделирования физических процессов.

GPU — графический процессор. Обрабатывает данные быстрее, так как задачи выполняет параллельно, а не последовательно, как CPU. Он заточен исключительно под графику, поэтому на нем удобнее работать с изображением и видео, например заниматься 3D-моделированием или монтажом.

TPU — тензорный процессор, разработка Google. Он предназначен для тренировки нейросетей. У этого процессора в разы выше производительность при больших объемах вычислительных задач.

Сами процессоры дорогие, и не каждый может их себе позволить. Google Colaboratory дает возможность бесплатно и непрерывно пользоваться ими на протяжении 12 часов.

Литература

https://blog.skillfactory.ru/chto-takoe-google-colaboratory-i-komu-on-nuzhen/