Характеристики динамических насосов




Основными параметрами, характеризующими работу насоса, привод которого осуществляется от источника механической энергии вращательного движения, являются:

– напор насоса или давление, создаваемое насосом;

– подача насоса;

– частота вращения или угловая скорость вала насоса;

– мощность насоса (полезная и потребляемая);

– коэффициент полезного действия (КПД) насоса.

Рассмотрим подробнее эти параметры

Напор насоса Нн [м] – это приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе, т. е.

, (5.1)

где индекс 1 характеризует параметр потока на входе в насос (в области всасывания), а индекс 2 – параметр на выходе насоса.

Для существующих конструкций насосов разность высот (z2 – z1)расположения центров тяжести входного и выходного проходных сечений ничтожно мала и ею в расчетах пренебрегают.

Разность скоростных напоров (третье слагаемое в формуле (5.1)) может иметь существенное значение только в низконапорных насосах при условии, что в их конструкции площади входного и выходного проходных сечений отличаются по величине.

Для подавляющего большинства насосов основной величиной, определяющей значение напора насоса, является разность пьезометрических высот (второе слагаемое в формуле (5.1)). Разность давлений на выходе и входе насоса называют давлением насоса рн [МПа], величину которого, с учетом вышесказанного, можно принять равной

(5.2)

В паспорте насоса приводятся либо напор насоса Hн, либо давление, создаваемое насосом рн.

Подача насоса QH3/с] – объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени.

Частота вращения вала насоса n[об/с], или [с-1] – в паспорте, как правило, оговаривается номинальное, максимальное и минимальное значение этого параметра. В некоторых случаях вместо частоты вращения вала насоса в паспортных данных приводится угловая скорость w [рад/с] .

Мощность насоса N [кВт] – это мощность, потребляемая насосом от привода. При известных моменте Мн [Н×м] на валу насоса и угловой скорости вращения вала мощность насоса равна

N = Mн w (5.3)

Полезная мощность насоса Nп [кВт] – это мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости. Полезная мощность насоса определяется по формуле:

Nп = Hн rgQн = pнQн.(5.4)

Коэффициент полезного действия насоса н – это отношение полезной мощности, развиваемой насосом, к потребляемой:

(5.5)

Коэффициент полезного действия гидромашины позволяет оценить, какая часть потребляемой мощности теряется в ней.

В насосах различают три основных вида потерь энергии.

Гидравлические потери это потери напора на движение жидкости в каналах внутри насоса, оцениваются гидравлическим КПД .

, (5.6)

где Нн - действительный напор, передаваемый насосом жидкости; Нт – теоретический напор насоса; – суммарные потери напора на движение жидкости внутри насоса.

Объемные потери – это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри насоса из области высокого давления в область низкого, оцениваются объемным КПД

, (5.7)

где Qн – действительная подача насоса, поступающая в гидросистему; Qт – теоретическая подача насоса; qут – суммарная утечка жидкости через зазоры внутри насоса из области нагнетания в область всасывания;

Механические потери – это потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях насоса, оцениваются механическим КПД .

, (5.8)

где – мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; Nr – гидравлическая мощность насоса – это та мощность, которую насос передал бы жидкости, если бы не было объемных и гидравлических потерь, т.е.

(5.9)

Запишем выражение для полного КПД насоса hн(5.5) в виде

и умножим числитель и знаменатель на гидравлическую мощность. Используя формулу (5.9), получим

.

После сокращения и перегруппировки множителей, получим

(5.10)

Таким образом, полный КПД насоса равен произведению трех частных КПД – гидравлического , объемного и механического .

Кроме перечисленных, одним из основных параметров, позволяющим судить о возможностях насоса, является его внешняя характеристика. Обычно в паспорте на характеристике указывается зона, в пределах которой рекомендуется его эксплуатация. Эта зона называется рабочей частью характеристики.

Под характеристикой насоса в большинстве случаев понимается графическая зависимость основных его технических показателей (напора, давления, мощности, КПД и т.д.) от подачи при постоянных значениях частоты вращения приводного вала, вязкости и плотности рабочей жидкости на входе в насос.

Характеристика центробежного насоса, т.е. графическая зависимость напора, мощности и КПД от подачи при постоянных значениях частоты вращения, вязкости и плотности жидкой среды на входе в насос, представлена на рис. 5.7. Напорная характеристика H = H(Q) и мощностная характеристика N = N(Q) являются независимыми; кривая КПД определяется первыми двумя, поэтому экспериментальные точки нанесены только на напорную и мощностную характеристики.

Рис. 5.7. Характеристика центробежного насоса

Объемный КПД, в подавляющем большинстве случаев и механический КПД являются монотонно возрастающими функциями подачи. Режим максимального гидравлического КПД, характеризующий гидродинамическое совершенство проточной части, не совпадает с оптимальным режимом насоса – режимом наибольшего КПД. Тем не менее, режим максимального гидравлического КПД обеспечивает потребление минимальной мощности для привода насоса.

Характеристика центробежного насоса, т.е. в нашем случае зависимости напора, мощности и КПД от подачи при постоянной частоте вращения, может быть пересчитана на другие частоты вра­щения и другую величину плотности жидкости по формулам:

,

обоснование которых основывается на принципах гидродинамического подобия.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: