Мощность и КПД поршневого насоса

Рисунок 6.25

Мощность, потребляемая насосом N_ДВ, расходуется на полезную мощность Nn и потери мощности на утечки через неплотности ∆NY, на гидравлические сопротивления в клапанах, каналах насоса и участках трубопроводов до мест установки приборов давления ∆NГ, на механическое трение ∆Nмех уплотнениях, опорах, кривошипно-шатунном механизме, редукторе и др. (см.рисунок 6.25).

.

Полезная мощность равна

где Q, р, Н - подача, давление, напор, замеряемые соответственно расходомером, манометром М на нагнетании и мановакуумметром МВ на всасывании насоса с учетом их установки, а именно:

,

где р₀ - давление окружающей среды;

(z_H -z_B) – расстояние между центрами тяжести установки приборов давления.

Если воспользоваться индикаторной диаграммой изменения давления в цилиндре, полученной расчетным или опытным путем (рисунок 6.23 или 6.27), то, определив среднее индикаторное давление, можно найти работу, совершаемую поршнем:

.

Тогда индикаторная мощность насоса определится

,

где F,S,n - площадь, длина хода и число двойных ходов поршня в секунду.

Так как идеальная подача однопоршневого насоса одностороннего действия

QТ= FSn, то индикаторная мощность такого насоса составит

.

Для насосов, имеющих много рабочих камер, индикаторная мощность определяется для каждой камеры отдельно и суммируется.

Важным показателем работы насоса является его КПД, который характеризует насос с точки зрения его конструкции, состояния, качества изготовления деталей и условий эксплуатации. Это есть отношение полезной мощности и потребляемой:

Если сравнить мощность полезную с индикаторной, то получим индикаторный КПД, дающий оценку эффективности работы гидравлической части насоса:

Известно, что потери мощности на утечки можно оценить объемным коэффициентом (коэффициентом подачи):

а потери мощности на гидравлические сопротивления - гидравлическим КПД:

поэтому индикаторный КПД равен

Сравнение индикаторной мощности с потребляемом позволяет оценить влияние механических потерь мощности, т.е. определить механический КПД

Таким образом, КПД насоса — это произведение индикаторного КПД на механический:

.

КПД поршневых насосов обычно составляет 0,6-0,85, нижний предел относится к малым насосам, более высокие КПД имеют насосы больших размеров.

При выборе двигателя для приводных насосов учитываются потери мощности в передаче между двигателем и насосом, в самом двигателе, а также возможные перегрузки при отклонениях режима работы насоса от расчетного (коэффициент запаса выбирается для малых насосов 1.2 ÷1.5, а для больших —1.1 ÷1.5).

.