Тема 11. Гідравлічні машини. Лопатеві насоси

11.1 Теоретичні положення

Гідравлічними машинами називаються пристрої для перетворення механічної енергії потоку рідини.

За формою перетворення енергії потоку гідромашини класифікуються як: насоси, у яких потоку повідомляється механічна енергія,

гідродвигуни, що споживають енергію потоку рідини,

гідропривід, з'єднання насосів і гідродвигунів у єдину систему.

За принципом дії гідромашини ділять на об'ємні й динамічні. Об'ємна подача рідини визначається в такий спосіб:

для динамічних насосів:

(11.1)

де n-частота обертання вала,

, R-конструктивний параметр і радіус робочого колеса на виході

h₀-- об'ємний ККД гідромашини, що враховує витоки й перетічки рідини через зазори.

Корисна потужність гідромашини визначається з виразу:

N_потр=rgQH (11.2)

де Н=Н_ман+Н_вак – повний напір насоса.

Загальна споживана потужність пов'язана з корисною потужністю насоса співвідношенням:

, (11.3)

причому: h_общ=h_гідрh_хутроh_об (11.4)

де h_гідр, h_хутро, h_об, - ураховує гідравлічні, механічні й об'ємні втрати в насосі.

Величина споживаної потужності може бути визначена через механічні характеристики приводу:

N_потр=Mω (11.5)

тут M, ω- момент на валу й частота обертання відповідно.

Для відцентрових насосів теоретично напір з нескінченним-більшим числом лопаток ( ) і відсутності закручення потоку на вході дорівнює:

(11.6)

де u₂, r₂, b₂ – окружна швидкість, радіус і ширина робочого колеса на виході

b₂ – кут між дотичною до лопатки на виході з колеса і дотичної до окружності колеса.

y₂ – коефіцієнт стиснення потоку на виході з робочого колеса:

(11.7)

Дійсний напір відцентрового насоса дорівнює:

(11.8)

де - коефіцієнт впливу числа лопаток

- гідравлічний ККД насоса,

r₁, r₂ – радіуси вхідної й вихідної крайок лопаток.

Для геометрично подібних насосів справедливі наступні співвідношення:

(11.9)

(11.10)

П риклад: Відцентровий насос має робоче колесо, постачене восьма лопатами товщиною d=4 мм, шириною робочого каналу на виході b₂=10 мм. Радіус окружності на вході r₁=30 мм, на виході r₂=90 мм. Потік до каналу підводить у радіальному напрямку, ККД h=0,85. Визначити напір насоса, якщо відомо, що він забезпечує подачу Q=12 л/с при частоті обертання n=3200 об/хв., на виході кут b₂=25 град.

Рішення: Окружна швидкість на виході з каналу

м/с.

Теоретичний напір насоса

м.

Коефіцієнт впливу числа лопаток

Дійсний напір насоса

м.

Відповідь: напір насоса м.