Баланс энергии в насосах

Баланс мощности в насосе наглядно можно представить в виде схемы, представленной на рисунке 7.7.

Рисунок 7.7 – Баланс мощности насоса

Мощность, которая подводится к валу насоса называется подведенной. Она равна произведению крутящего момента на валу на его угловую скорость:

N_П = M_КРω (7.3)

Мощность, которую мы получаем от насоса в виде потока жидкости под давлением называется полезной мощностью насоса (в дальнейшем просто мощностью):

N_П = Q_HP_H (7.4)

Отношение мощности насоса к подведенной мощности называется общим КПД насоса:

разность N_П - N_H = N_пот называется потерями мощности в насосе. Потери мощности в насосе делятся на объемные, механические и гидравлические.

Потери мощности на внутренние утечки и неполное заполнение камер насоса:

N_об = (Q_ут + Q_неп)P_H

Объемный КПД насоса определится из соотношения:

Для современных насосов объемный КПД находится в пределах 0,92…0,96. Значения КПД приведены в технических характеристиках насосов.

Механические КПД характеризует потери на терние в подвижных соединениях между деталями насоса. При относительном перемещении соприкасающихся поверхностей в зоне их контакта всегда возникает сила трения, которая направлена в сторону, противоположную движению. Эта сила расходуется на деформацию поверхностного слоя, пластическое оттеснение и на преодоление межмолекулярных связей соприкасающихся поверхностей.

Мощность, затраченная на преодоление сил трения, определяется по формуле

N_тр = M_трω, (7.5)

где М_тр - момент трения в насосе;
ω - угловая скорость вала насоса.

Механический КПД определяется из соотношения:

Для современных насосов механический КПД также находится в пределах 0,92…0,96.

Гидравлический КПД характеризует потери на деформацию потока рабочей жидкости в напорной камере и на трение жидкости о стенки сосуда. Эти потери примерно на порядок ниже механических потерь на трение и часто в инженерных расчетах не учитываются или объединяются с механическими потерями на трение. В этом случае объединенный КПД называется гидромеханическим.

Мощность, затраченная на гидравлические потери, определится

N_г = Q_H ( P_K - P_H ), (7.6)

где P_К - давление в напорной камере насоса;
P_Н - давление в напорной гидролинии на выходе из насоса.

Гидравлический КПД определяется из соотношения:

Общий КПД насоса равен произведению КПД объемного, гидравлического и механического

η = η_об + η_мех + η_г

Таким образом, баланс мощности насоса дает представление о потерях, возникающих в насосе, общем КПД и всех его составляющих.