Практичне заняття № 2

Тема 1. Переміщення рідин і газів, стиснення газів

Мета: ознайомитися з основними видами і конструкціями насосів

1. Загальні відомості про переміщення рідин

2. Відцентрові насоси

3. Поршневі насоси

4. Спеціальні типи поршневих і відцентрових насосів

5. Насоси інших типів

6. Порівняння і області застосування насосів різних типів

Теоретичні відомості

1. Загальні відомості про переміщення рідин

У промисловості важливе значення має транспортування рідких чи газоподібних продуктів по трубопроводах як усередині підприємства між окремими апаратами й установками, так і поза ним. При переміщенні рідини по горизонтальних трубопроводах і з нижчого рівня на вищий застосовують насоси. Крім цього, в промисловості застосовують пристосування для транспортування рідин за допомогою стисненого газу (повітря) – гарліфти і монтежю.

Насоси — гідравлічні машини, що перетворюють механічну енергію двигуна в енергію перемішуючої рідини, підвищуючи її тиск. Різниця тисків рідини в насосі і трубопроводі обумовлює її переміщення.

Розрізняють насоси двох типів: динамічні і об’ємні.

У динамічних насосах рідина переміщується під дією сил на незамкнений об’єм рідини, який безперервно сполучується зі входом у насос і виходом із нього.

В об’ємних насосах рідина переміщується (витісняється) при періодичній зміні замкненого об’єму рідини, який періодично сполучується зі входом у насос і виходом із нього.

Динамічні насоси за видом сил, діючих на рідину, поділяються на: лопасні і насоси тертя.

До лопасних відносяться динамічні насоси, в яких енергія передається рідині під час обтікання лопатей обертаючого робочого колеса (чи декількох колес) насоса.

Лопасні насоси, в свою чергу, поділяються на: відцентрові і осьові, причому у відцентрових насосах рідина рухається через робоче колесо від його центра до периферії, а в осьових – у напрямку вісі колеса.

Насоси тертя являють собою динамічні насоси, в яких рідина переміщується переважно під дією сил тертя. До насосів тертя відносяться, зокрема, вихрові і струменеві насоси.

Група об’ємних насосів включає насоси, в яких рідина витісняється з замкненого простору тілом, яке рухається зворотно-поступально (поршневі, плунжерні, діафрагмові насоси) чи які мають обертальний рух (шестеренні, пластинчаті, гвинтові насоси).

Насоси кожної з вказаних груп розрізняються за конструктивними ознаками.

Основні параметри насосів

Основними параметрами насоса будь-якого типу є продуктивність, напір і потужність.

Продуктивність, чи подача, Q (м³/сек) визначається обсягом рідини, яка подається насосом у нагнітальний трубопровід за одиницю часу.

Напір Н (м) характеризує питому енергію, яку насос надає одиниці ваги рідини, що перекачується. Напір можна представити як висоту, на яку може бути піднятий 1 кг рідини, що перекачується, за рахунок енергії, що надається їй насосом.

Корисна потужність N_п, яка затрачується насосом на надання рідині енергії тиску, дорівнює добутку питомої енергії H на витрату Q рідини:

N_п = QH = gQH,

де  – питома вага рідини, Q – продуктивність, H – напір.

Потужність на валу N_e більше корисної потужності в зв’язку з втратами енергії в насосі, які враховуються коефіцієнтом корисної дії (ккд) насоса _н:

.

Коефіцієнт корисної дії _н характеризує досконалість конструкції і економічність експлуатації насоса. Величина _н відображає відносні втрати потужності в самому насосі і виражається добутком

,

де _v=Q/Q_Т – коефіцієнт подачі, чи об’ємний ккд, являючий собою відношення дійсної продуктивності насоса Q до теоретичної Q_Т (враховує втрати продуктивності при витіканні рідини через зазори і сальники насоса, а також внаслідок неодночасного перекриття клапанів і виділення повітря з перекачуваної рідини при тиску нижче атмосферного – під час всмоктування);

_г – гідравлічний ккд – відношення дійсного напору насоса до теоретичного (враховує втрати напору під час руху рідини через насос);

_мех – механічний ккд, характеризуючий втрати потужності на механічне тертя в насосі (в підшипниках, сальниках та ін.).

Значення _н залежить від конструкції і ступеня зношеності і в середньому становить: для відцентрових насосів 0,6-0,7; для поршневих насосів 0,8-0,9; для найбільш досконалих відцентрових насосів великої продуктивності 0,93-0,95.

Потужність, яка споживається двигуном, чи номінальна потужність двигуна N_дв, більше потужності на валу внаслідок механічних втрат в передачі від електродвигуна до насосу і в самому електродвигуні. Ці втрати враховуються введенням у останнє рівняння ккд передачі _пер і ккд двигуна _дв:

.

Добуток _н_пер_дв являє собою повний ккд насосної установки , який визначається як відношення корисної потужності N_т до номінальної потужності двигуна N_дв і характеризує повні втрати потужності насосною установкою:

.

З рівнянь для визначення коефіцієнта корисної дії _н і повного ккд насосної установки слідує, що повний ккд насосної установки може бути виражений добутком п’яти величин:

.

Установочна потужність двигуна N_уст розраховується за величиною N_дв з врахуванням можливих перевантажень у момент пуску насоса, виникаючих у зв’язку з необхідністю подолання інерції перебуваючої в спокої маси рідини:

,

де  - коефіцієнт запасу потужності; його значення визначають у залежності від номінальної потужності двигуна N_дв, табл. 1.

Таблиця 1. Коефіцієнт запасу потужності

Nдв, кВт	Менше 1	1-5	5-50	Більше 50
	2-1,5	1,5-1,2	1,2-1,15	1,1