Проточные машины. Мощность и к.п.д. насоса

Насос - гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя или мускульную энергию (в ручных насосах) в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Разность давлений жидкости на выходе из насоса и присоединённом трубопроводе обусловливает её перемещение.

Потребляемая мощность насоса N, Вт или кВт – мощность, подводимая к валу насоса;

Полезная мощность насоса Nп, Вт – мощность, сообщаемая насосом потоку жидкости;

Коэффициент полезного действия (кпд) насоса η_н – отношение полезной мощности насоса к потребляемой.

Потребляемая мощность насоса определяется по формуле

, (3)

где Мн – момент на валу насоса.

Полезная мощность насоса определяется по формуле

(4)

Тогда полный кпд насоса определится следующим образом

. (5)

Необходимо отметить, что для характеристики работы гидромашин, кроме полного кпд, используют также частные кпд, которые учитывают различные виды потерь энергии. Различают три основных вида потери энергии.

1. Гидравлические потери – это потери напора при движении жидкости в каналах внутри гидромашины. Они оцениваются гидравлическим кпд η_г. применительно к насосу гидравлический кпд

, (6)

где Нт – теоретический напор насоса, - суммарные потери напора на движение жидкости внутри насоса.

2. Объемные потери – это потери на утечки и циркуляцию жидкости через зазоры внутри гидромашины из области высокого давления в область низкого. Они оцениваются объемным кпд η₀. Применительно к насосу объемный кпд можно рассчитать следующим образом

(7)

где Qт – теоретическая подача насоса, - суммарная утечка жидкости из области нагнетания в область всасывания.

3. Механические потери – это потери на механическое трение в подшипниках и уплотнениях гидромашины, оцениваемые механическим кпд η_м. Применительно к насосу механический кпд можно определить по формуле

, (8)

где - мощность, затрачиваемая на преодоление сил трения, возникающих в подшипниках и уплотнениях насоса; Nг – гидравлическая мощность – мощность, которую насос создал бы, если бы не было объемных и гидравлических потерь.

Следует иметь ввиду, что полный кпд насоса равен произведению трех частных кпд

. (9)

Основные параметры гидравлических двигателей

1. Крутящий момент на валу двигателя М;

2. Частота вращения вала n (или угловая скорость ω, );

3. Мощность двигателя ;

4. Перепад полного давления ;

5. Гидравлическая мощность двигателя ;

6. К.п.д. гидродвигателя .

Возможны следующие постановки расчета основных показателей:

1) В действующей машине при данном режиме нагружения с помощью приборов измеряют сомножители полезной и потребляемой мощностей, вычисляют к.п.д.;

2) При проектировании технологического режима определяют сомножители полезной мощности (для насоса – Q и p, для гидродвигателя – М и n), а затем с помощью характеристик машин – число параллельно или последовательно включенных машин, к.п.д. и потребляемую мощность;

3) Исходя из лимита потребляемой мощности и учитывая к.п.д. машины, определяют возможную полезную мощность и ее сомножители.

№5. Проточные машины. Виды насосов (по общим конструктивным признакам)

Машиной называется механизм или комплекс механизмов, предназначенный для выполнения полезной (отда­ваемой) работы. Это — работа сил производственных (полезных) сопротивлений. Вследствие вредных сопротивлений в самой ма­шине она всегда меньше затраченной (потребляемой) работы, совершаемой движущими силами.

Проточные машины отличаются от прочих тем, что процесс передачи работы у них целиком связана с потоком среды, протекающей через машину. В частности, если текучей средой (флюидом) является капельная жидкость, то проточные машины называются гидравлическими (от гидравлических машин следует отличать гидроаппараты – струйный насос, эжектор, эрлифт и др.), если же текучая среда газообразная, то говорят о газовых или пневматических проточных машинах.

Приведенное общее определение машин полностью относится к проточным и используется для их классификации по двум основным группам в зависимости от направления передачи работы:

проточные машины – орудия, которые получают работу от приводного вала или штока, а отдают ее потоку текучей среды. К этой группе относятся насосы, служащие для создания потока жидкой среды, и компрессорные машины (то же, но для газообразных сред);

проточные машины – двигатели, которые воспринимают работу от потока жидкости или газа, а отдают ее через выводной вал. К ним относятся турбины и другие гидро - и пневмодвигатели.

Насосами называются машины для создания напорного потока жидкой
среды. Этот поток создается в результате силового воздействия на жидкость в рабочей камере насоса.

По характеру силового воздействия, а следовательно, и по виду рабочей камеры различают насосы динамические и объемные. В динамическом насосе силовое воздействие на жидкость осуществляется в проточной камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. В объемном насосе силовое воздействие на жидкость происходит в рабочей камере, периодически изменяющей свой объем и попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

К динамическим насосам относятся:

1) лопастные: а) центробежные; б) осевые;

2) электромагнитные;

3) насосы трения: а) вихревые; б) шнековые; в) дисковые; г) струйные и др.

К объемным насосам относятся:

1) возвратно-поступательные: а) поршневые и плунжерные; б) диафрагменные;

2) крыльчатые;

3) роторные: а) роторно-вращательные; б) роторно-поступательные.

По некоторым общим конструктивным признакам динамические н объемные насосы делят на следующие виды:

1) по направлению оси расположения, вращения или движения рабочих органов: а) горизонтальный: б) вертикальный;

2) по расположению рабочих органов и конструкций опор: а) консольный; б) моноблочный: в) с выносными опорами; г) с внутренними опорами;

3) по расположению входа в насос: а) с боковым входом; б) с осевым входом; в)двустороннего входа;

4) по числу ступеней и потоков: а) одноступенчатый; б) двухступенчатый; в)многоступенчатый; г) однопоточный; д) двухпоточный; с) многопоточный;

5) по требованиям эксплуатации: а) обратимый; б) реверсивный; в) регулируемый; г)дозировочный.