27

Перемещение жидкостей

Для перемещения жидкостей по горизонтальным трубопроводам и для их подъема применяют насосы.

Насосы – гидравлические машины, преобразующие механическую энергию в энергию движения жидкости.

Разность давлений в насосе и трубопроводе вызывает перемещение жидкости.

Перемещение жидкости может осуществляться также самотеком, который достигается соответствующей компоновкой оборудования по высоте.

Классификация насосов осуществляется по принципу их действия:

1. Лопастные (центробежные) – разность давлений создается центробежной силой, действующей на жидкость при вращении лопастных колес; движение жидкости перпендикулярно оси вращения колеса.

2. Объемные – разность давлений создается при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, движущимися:

1. Возвратно-поступательно;

2. Вращательно;

3. Вихревые – разность давлений создается за счет энергии вихрей, образующихся в жидкости при вращении рабочего колеса;

4. Осевые – разность давлений создается за счет вращения гребного винта; жидкость движется вдоль оси вращения.

К насосам относятся также устройства, преобразующие в давление энергию пара, воды и сжатого газа:

• Струйные насосы;

• Газлифты – за счет разности плотностей жидкости и газожидкостной смеси, образующейся при вводе газа;

• Монтежю – перемещение жидкости происходит за счет давления воздуха, газа или пара на поверхность жидкости.

Основные параметры насосов

Производительность (подача) - объем жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор - это удельная энергия, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости; или высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости (не зависит от плотности или удельного веса жидкости)

Полезная мощность - мощность, затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии.

;

Мощность на валу - учитывает потери в самом насосе.

;

Коэффициент полезного действия - отражает потери мощности в самом насосе.

;

;

где: - объемный К.П.Д. (коэффициент подачи);

- отношение действительной производительности насоса к теоретической.

учитывает потери жидкости через сальники, зазоры, клапаны, запаздывание в закрывании и открывании клапанов, скопление воздуха в цилиндре.

- гидравлический К.П.Д. – отношение действительного напора к теоретическому (учитывает потери напора при движении жидкости через сам насос).

- механический К.П.Д. (учитывает потери мощности на механическое трение в насосе).

Номинальная мощность, потребляемая двигателем

;

где - К.П.Д. передачи (учитывает механические потери в передаче),

- К.П.Д. двигателя (учитывает механические потери в двигателе).

Полный К.П.Д. насосной установки:

;

;

Установочная мощность двигателя:

;

где: - коэффициент запаса мощности (учитывает перегрузки двигателя в момент пуска в связи с преодолением инерции жидкости, находящейся в насосе). .

Напор насоса

где - давление в емкости 1 (расходная);

- давление в емкости 2 (напорная);

- давление на входе в насос;

- давление на выходе из насоса;

- высота всасывания;

- высота нагнетания;

- геометрическая высота подачи жидкости;

- расстояние по вертикали между уровнями манометра и вакуумметра.

Запишем уравнение Бернулли для сечений при всасывании:

;

Для сечений при нагнетании:

;

где: - скорости жидкости в емкостях 1 и 2; - скорости жидкости во всасывающем и нагнетающем патрубках насоса.

Считаем, что и .

Тогда, напор, развиваемый насосом:

;

;

Это выражение для расчета полного напора насоса.

Обычно:

(патрубки одинаковых размеров);

;

- общее сопротивление трубопровода.

Тогда:

;

Таким образом, полный напор насоса затрачивается на:

• Подъем жидкости на полную геометрическую высоту ;

• Преодоление разности давлений в расходной и приемной емкостях;

• Преодоление гидравлического сопротивления во всасывающем и нагнетающем трубопроводах;

1. При одинаковом давлении в расходной и нагнетающей емкостях :

;

2. Для горизонтального трубопровода :

;

3. Для горизонтального трубопровода при одинаковых давлениях:

;

Более просто полный напор действующего насоса может быть определен по показаниям вакуумметра и манометра:

;

;

;

где - давление столба жидкости между уровнями установки манометра и вакуумметра.

Следовательно, для расчета напора действующего насоса используется выражение:

;

Напор действующего насоса определяется суммой показаний манометра и вакуумметра (в метрах столба перекачиваемой жидкости) и расстояния по вертикали между точками установки этих приборов.