Основные параметры машин

Основные параметры насосов

Напор насоса Н, м – приращение полной удельной механической энергии жидкости в насосе;

Подача насоса Q, м3/с – объем жидкости, подаваемый насосом в напорный трубопровод в единицу времени;

Частота вращения вала насоса, n об/с или с^-1;

Угловая скорость ω, рад/с, ;

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.

Рассмотрим более подробно некоторые из параметров.

Одним из важнейших параметров является напор насоса. Из уравнения Бернулли можно выразить напор насоса следующим образом:

, (1)

Рисунок 1 – Общая классификация проточных машин

где индексы 1 относятся к параметрам на входе в насос, а 2 – на выходе.

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

Разность скоростных напоров можно принимать во внимание только в низконапорных насосах, при условии, что у них площади входного и выходного отверстий отличаются по размерам.

Таким образом, с учетом вышеизложенного можно считать, что

. (2)

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.

Основные технические показатели компрессоров

Подача компрессора

Расход газа на входе в компрессор и выходе из него различен не только по объему, что обусловлено сжатием перекачиваемого газа, но и по массе. Последнее объясняется:

а) негерметичностью машины (внешние утечки и подсасывание воздуха из атмосферы через уплотнения вала);

б) выпадением из поступающего газа различных жидкостей (влаги, газового конденсата);

в) неполным отделением впрыскиваемой (для охлаждения, уплотнения зазоров, смазки) жидкости.

Поэтому различают следующие величины:

1. Объемный расход газа на входе в компрессор Vв. Соответствующий массовый расход , где ρ_в – плотность газа на входе.

2. Массовая подача компрессора m_к - массовый расход газа в контрольном сечении на выходе из компрессора.

3. Объемная подача сухого газа V₀ – объемный расход на выходе, пересчитанный на условия 20 ⁰С.

Мощность и к.п.д. компрессора

Степень повышения давления – отношение давления выхода к давлению входа ;

Внутренний адиабатический к.п.д. ,

где Nк – внутренняя мощность компрессора, Nад – адиабатическая мощность.

Внутренний изотермический кпд ,

где Nиз – изотермическая мощность.

Внутренний политропический к.п.д. ,

где Nпол – политропическая мощность.

Приведенные формулы можно использовать: 1) при испытании действующего компрессора с целью построения графика его характеристики; 2) для определения потребной мощности проектируемой компрессорной установки.

Мощность компрессора – сумма внутренней мощности и мощности механического трения (потери мощности в частях машины, изолированных от потока газа): N = Nк + Nм.

Механический к.п.д. .

Изотермический к.п.д. . Аналогичные определения – для адиабатического и политропного к.п.д.

Мощность на валу компрессора N_в = N + N_всп, где N_всп – мощность вспомогательных механизмов (масляного насоса, вентилятора и др.)

Заключение

Рассмотрена общая классификация проточных машин. Даны основные параметры машин.