13. Об’ємні втрати, причини виникнення і шляхи зменшення

Об’ємні (щілинні) втрати – обумовлені наявністю зазорів в насосі, через які рідина протікає з області високих тисків в області низьких тисків.

Якщо подача насоса , а витоки рідини через зазори в проточній частині , то різниця між цими величинами складає подачу насосу:

де - коефіцієнт витрати; - площа щілини; - перепад тисків на щілині (напір)

де – діаметр щілини; - ширина щілини

Для

Для

Для зменшення витоків необхідно зменшити розмір щілини. Для насосів малих розмірів мм, для великих розмірів

Довжина щілини обирається конструктивно.

Для

Але довжина щілини не повинна бути більшою 20 мм.

Для зменшення витоків рідини також використовуються різні конструкції шпарин них ущільнень:

14. Механічні втрати. Причини виникнення та шляхи їх зменшення

Потужність, що підводиться до насосу більше потужності, яка передається через РК потоку рідини на величину механічних втрат.

– потужність, що втрачається на дискове тертя; - потужність, що втрачається в підшипниках; - потужність, що втрачається в сальнику

- коефіцієнти тертя (руху і спокою відповідно); - ширина сальника; - сумарна довжина сальникової набивки; р – тиск перед сальником.

Втрати в підшипниках залежать від якості та типу підшипника, а також виду змащування.

При розрахунку втрат потужності на дискове тертя поверхнями тертя є зовнішні поверхні основного і покривного дисків; циліндричні поверхні обода і шпаринного ущільнення.

– коефіцієнт тертя; - радіус РК; - частота обертань; - густина рідини.

Дискові втрати носять гідравлічний характер, але відносяться до механічних за рахунок того, що впливають в першу чергу на потужність.

Зменшення втрат на дискове тертя забезпечується:

• Високою якістю поверхні (зменшення шорсткості)

• Зменшенням діаметру РК та збільшенням кута виходу лопаті

• Можливе використання насосів з більшим значенням .

15. Втрати енергії в гідромашині за характером їх впливу на основні параметри

Процес перетворення енергії в лопатевому насосі відбувається з певними втратами, які можна розподілити на: механічні, гідравлічні та об’ємні.

Механічні втрати

Потужність, яка підводиться до насоса більша потужності, яка передається від Р.К. потоку рідини, на величину механічних втрат.

Потужність, яка пов’язана з механічними втратами можна поділити на складові:

- потужність зв’язана з втратами на дискове тертя

- потужність зв’язана з втратами на підшипникове тертя

- потужність зв’язана з втратами на сальникове тертя

Втрати на дискове тертя

Поверхнями дискового тертя являються зовнішні поверхні основного і покривного дисків, циліндричної поверхні обода та щілинного ущільнення

Дискові втрати носять гідравлічний характер але відносяться до механічних.

Зменшення потужності на дискове тертя забезпечується:

• високою якістю поверхні (зменшення шорсткості);

• зменшенням діаметру Р.К. але при цьому збільшенням кута виходу;

• раціональне співвідношення та ;

• можливе виконання насосів з більшим значенням n_s.

Втрати потужності у підшипниках залежать від:

• якості підшипника;

• типу підшипника;

• виду змащення.

Втрати потужності на тертя в сальниках

S – ширина сальника;

r – радіус під сальником;

l – довжина сальникового ущільнення (n – кількість сальників);

μ₁ – коеф. тертя спокою;

μ₂ – коеф. тертя руху;

p – тиск перед сальником.

Об’ємні втрати – обумовлені наявністю зазорів в насосі, через які рідина перетікає з області високих тисків в область низьких тисків.

Якщо подача Р.К. Q_к, а витоки рідини через зазори q_к, то різниця між цими величинами буде складати подачу насоса .

Величину витоків рідини можна визначити:

μ – коеф. витрати;

f_y – площа щілини, (D - діаметр щілини, δ - зазор);

h_y – перепад напору на щілині.

Щоб зменшити витоки, треба зменшити розмір щілини.

Гідравлічні втрати – це сумарні втрати при течії рідини по каналах проточної частини насоса або втрати на подолання гідравлічного опору підводу, Р.К. і відводу.

Неможливо розглядати кожну складову окремо але при певних умовах можна. Такими умовами є:

• усталений абсолютний рух корпусних деталей (підвід, відвід);

• усталений відносний рух в Р.К.

В даному випадку можна спроектувати насос з максимальним ККД.

При аналізі гідравлічних втрат можна розглядати втрати в лопатевому колесі і втрати в проточній частині.

Втрати в лопатевому колесі:

• втрати на тертя (залежать від шорсткості стінок і для дуже гладких поверхонь можуть бути зведені до малих значень) і вихроутворення (відрив потоку від поверхні лопаті та утворення збігаючи вихорів) при усталеному русі в лопатевому колесі;

• втрати неусталеного руху в лопатевому колесі (дифузорні втрати, втрати на удар);

• втрати гідравлічного гальмування (спостерігаються за умови вторинних потоків рідини на вході в Р.К.).

Втрати в проточній частині корпуса:

• втрати в дифузорах (обумовлюються тертям потоку об стінки і вихроутворенням);

• місцеві втрати (втрати, що виникають в потоці на закруглених ділянках і при раптовій зміні перерізу).