1.2 Рабочие параметры нагнетателя.

Основными величинами, характеризующими работу ма­шин, являются

подача, напор и давление, им развивае­мые. Энергия, сообщаемая потоку жидкости или газа машиной, вполне определяется этими величинами и плот­ностью подаваемой среды. Гидродинамическое и механиче­ское совершенство машины характеризуется ее полным КПД.

Подача  количество жидкости (газа), перемещаемое машиной в единицу времени.

Если подачу измеряют в единицах объема, то ее назы­вают объемной и обозначают Q.

Системой СИ введена массовая подача G, кг/с,  мас­са жидкости (газа), подаваемой машиной в единицу вре­мени. Очевидно, что

, (1.1.)

где  плотность среды, кг/м³;  объемная подача, м³/с.

При отсутствии утечек массовая подача одинакова для всех сечений проточной полости машины независимо от рода подаваемой среды. Объемная подача практически одинакова по всей длине проточной полости только в на­сосах и приблизительно одинакова в вентиляторах. В комп­рессорах вследствие существенного повышения давления происходит уменьшение удельного объема газа и объемная подача по длине проточной полости падает.

В расчетах принято исчислять объемную подачу комп­рессоров при условии всасывания или при нормальных ус­ловиях, т. е. при параметрах среды 293 К, 100 кПа, 1,2 кг/м³.

Подача насоса (вентилятора, компрессора) зависит от размеров и скоростей движения его рабочих органов и свойств трубопроводной системы, в которую он включен.

Полное давление, развиваемое насосом, определяется зависимо­стью

, (1.2.)

где и  соответственно давления на входе в насос (начальное) и на выходе из насоса (конечное), Па;  плотность среды, подаваемой насосом, кг/м³; с_н и с_к  средние скорости потока на входе и выходе, м/с; и  высоты расположения центров входного и выходного сече­ний насоса.

Государственный стандарт устанавливает отчетливое понятие напора как величины, связанной с давлением со­отношением

. (1.3.)

Такое понятие напора как величины, исчисляемой в едини­цах длины, вполне согласуется с основными положениями гидромеханики.

Перейдем от давлений к напорам, разделив все члены (1.2) на :

(1.4.) Полученное равенство определяет полный напор, разви­ваемый насосом.

Графически уравнение (1.4) поясняется рис. 1.2.

Если пренебречь приростом скоростного напора

, значение которого в некоторых случаях невелико, то полный напор машины представится только стати­ческой частью его , м:

(1.5.)

Заметим, что напор физически представляет собой высоту столба той жидкости, к потоку которой он относится (рис. 1.2.)

Напор, развиваемый вентиляторами, выражают иногда условно в миллиметрах водяного столба. Напомним, что напор в 1 мм вод. ст. эквивалентен давлению 9,81 Па .

Важной величиной, характеризующей насосы и венти­ляторы с энергетической стороны, является их удельная полезная работа , Дж/кг:

, (1.6.)

представляющая собою работу, получаемую потоком от рабочих органов машины, отнесенную к 1 кг массы жидко­сти (газа).

Рис. 1.2. Напор, развиваемый нагнетателем (насосом)

Работа , подводимая на вал машины для приведения ее в действие, отнесенная к 1 кг массы подаваемой среды, называется удельной работой машины; она в основном определяет необходимую мощность приводного двигателя машины. Из-за потерь энергии в машине удельная полезная работа машины меньше ее удельной работы.

Удельная работа компрес­соров вычисляется особо в за­висимости от вида термодина­мического процесса, протекаю­щего в компрессорах.

Аналогично понятию удельной полезной работы в гид­ромашиностроении введены понятия полезной мощности насоса и мощности насоса.

Полезная мощность машины (насоса, вентилятора)  работа, сообщаемая машиной в секунду подаваемой среде, определяется соотношением.

. (1.7.)

Делением на 1000 выражают полезную мощность в кило­ваттах.

Соотношение (1.7) с учетом (1.6) может быть приведе­но к виду

.

Мощность , подводимую от двигателя на вал насоса (вентилятора), называют мощностью насоса (вентиля­тора).

Потери энергии, неизбежные в любом рабочем процес­се, приводят к неравенству < . Процесс работы маши­ны тем совершеннее, чем меньше отличается от N.

Эффективность использования насосом энергии, к нему подводимой, оценивают КПД насоса  отношением по­лезной мощности к мощности насоса,

. (1.9.)

В рабочих условиях КПД зависит от многих факторов: типа, размера и конструкции машины, рода перемещаемой среды, режима работы машины, характеристики сети, на которую машина работает.

Для оценки энергетической эффективности установки в целом, состоящей из машины и двигателя к ней, пользуют­ся КПД установки :

, (1.10.)

где - электрическая мощность, подводимая к двига­телю.

Контрольные вопросы.

1. Объясните способ действия динамических и объемных нагнетателей.

2. Существуют ли конструкции безлопаточных динамических нагнетателей?

3. В чем сущность рабочего процесса в лопаточном динамическом нагнета­теле?

4. Укажите различие между объемными поршневыми и роторными нагнета­телями?

5. В чем состоят основные преимущества роторных нагнетателей против обычных поршневых?

6. Объясните способы действия центробежного, осевого и вихревого нагнета­телей.

7. Объясните способы действия струйного насоса.

8. Что называют напорной характеристикой нагнетателя?

9. Что такое гидравлическая характеристика трубопровода?