1.2 Переміщення газів та рідини (лекція)

Мета: ознайомити студентів з загальними відомостями про трубопроводи, насоси та компресорні машини; вивчити основні параметри насосів.

План

1. Обладнання для переміщення газів та рідини.

2. Основні параметри насосів.

3. Коефіцієнт корисної дії насосу.

4. Умова нормальної роботи насосу.

В промисловості застосовуються труби: з сталі, чавунні, з кольорових металів, керамічні, з пластмаси, з скла, а також сталеві з внутрішнім захисним покриттям. Труби з’єднують за допомогою фланців, зварювання або на різьбі (муфти).

Для вмикання та вимикання трубопроводів, а також регулювання потоку рідини або газу на трубопроводах встановлюють арматуру: крани, вентилі, засувки.

Для переміщення крапельної рідини служать насоси, для переміщення та зтискання газів – компресорні машини. Як насоси, так і компресори поділяють на такі типи:

• Поршневі;

• Відцентрові;

• Осьові;

• Ротаційні;

• Струйні.

Основні параметри насосів

Основними параметрами, що характеризують роботу будь-якого насосу, є продуктивність, напір та потужність.

Продуктивність Q визначається об’ємом рідини, що подається насосом в одиницю часу, (м³/сек.), (м³/хв.), (м³/год).

Напір Н характеризує собою надлишкову енергію l = gH (що передається 1-му кг рідини в насосі), яка визначається за рівнянням Бернуллі.

Геометрична висота підйому рідини H_Г = Z₂-Z₁ складає:Н_Г = Н_вс+Н_н

звідси загублений напір дорівнює сумі страт напорів на лініях всмоктування та нагнітання h_з = h_вс + hн

Необхідний напір насосу

(1)

Тобто напір витрачається на підйом рідини на висоту Н_Г,, подолання опіру в трубопроводах h_вс+h_н і різниці тисків в напірному та нижньому резервуарах. Напір виражають в метрах стовпах рідини, що перекачується.

Корисна потужність, що передається рідині, дорівнює енергії, що передається 1 кг рідини (gH), помноженій на масовий розхід рідини Qρ, де Q – об’ємна продуктивність насосу, м³/сек.; ρ – густина рідини, кг/м³; g – прискорення сили ваги, м/сек², звідси:

N_к=QρgH, Вт.

Потужність, що потребує насос, більше корисної потужності на величину втрат. Відношення корисної потужності насосу до той, що потребляється, називається повним коефіцієнтом корисної дії (ККД) насосу:

,

звідки потужність яка вживається насосом:

,Вт або , кВт

Повний ККД є важливою характеристикою насосу, що визначає економічність його роботи. Повний ККД представляє собою добуток об’ємного ККД (η_о), що враховує витоки рідини через сальники та зазори; гідравлічного ККД (η_г), який враховує зменшення напору внаслідок гідравлічних опірів, та механічного ККД (η_мех), що враховує втрати:

η=η_о*η_г*η_мех

Щоб відбувалося всмоктування, тиск р₁ (тиск на вході до насосу) повинен бути більше тиску р_t насиченої пари рідини при даній температурі; тоді умова нормальної роботи насосу виражається:

Н_вс – висота всмоктування; р_a – атмосферний тиск.

Тобто висота всмоктування насосу зменшується зі зниженням барометричного тиску р_а і зі збільшенням тиску пари р_t. Величина р_t збільшується з підвищенням температури, тому при підвищені температури рідини припустима висота всмоктування зменшується. Висота всмоктування зменшується також при збільшенні швидкості в трубі всмоктування і відповідному збільшенні втрат h_вс.

Контрольні запитання

1. Як поділяють обладнання для переміщення газів та рідини?

2. Які параметри роботи є основними?

3. Як визначають продуктивність насосу?

4. Як розраховують необхідний напір насосу?

5. Як визначається геометрична висота підйому рідини?

6. Що характеризує корисна потужність насосу?

7. Що визначає коефіцієнт корисної дії насосу?