Напор (давление) нагнетателя

Напором (давлением) нагнетателя называется приращение полной удельной (отнесенной к единице количества) механической энергией жидкости, проходящей через нагнетатель, определяется он разностью полной механических энергий жидкости на выходе и входе в нагнетатель.

Полная механическая энергия жидкости состоит их трех составляющих: потенциальной энергии Ер (пропорциональна статистическому давлению р, потенциальной энергии положения Z) (определяется расстоянием Z по вертикали

от произвольно принимаемого уровня отсчета) и динамической (скоростной) энергии (пропорциональной V²). За единицу количества может приниматься единица массы (кг), единица веса (ньютон) и единица объема (м³).

Напором принято называть приращение механической энергии одного кг массы (обозначим Н’) или одного Ньютона веса (обозначим Н), имеет линейную размерность - метры столба перекачиваемой жидкости.

Д авлением нагнетателя ΔР называют приращение энергии каждого м³ перекачиваемой жидкости, имеет размерность .

За основную единицу для насосов сейчас применяется массовый напор Н'. Однако, поскольку составляющие весового напора Н имеют удобную для расчетов, измерения и оценки линейную размерность (м. столба прикачиваемой жидкости), часто используется и это выражение напора.

В соответствии с определением, Н', Н и Р можно вычислить с помощью следующих формул:

,

,

,

где: Р_н и Р_в – соответственно давление на нагнетательной стороне и всасывании,

Так как абсолютное давление равно сумме избыточного и атмосферного давлений, а последнее имеет одинаковое значение во всех сечениях системы, то приращение энергии давления может определяться как разность только избыточных давлений (с учетом знака избыточности давления на всасывании) по показаниям манометра на нагнетании и мановакуметра на всасывании.

Z_н и Z_в – определяет разность энергии положения жидкости на нагнетании и всасывании - сводиться к разности высот расположения манометра и мановакуметра и равна нулю при их расположении на одном уровне (схема подключения приборов дана на рис. 2.1)

V_н и V_в – средняя скорость в нагнетательном и всасывающем трубопроводах, равные

Разность квадратов скоростей может вычисляться по формуле:

Здесь: Q – подача нагнетателя, м³/с;

d_н – диаметр нагнетательного трубопровода, м;

d_в – диаметр всасывающего трубопровода, м.

Е сли Z_н = Z_в, а V_н и V_в, то в этом случае

, м. столба жидкости;

Давление нагнетателя ΔР обычно определяется при расчете и испытаниях вентиляторов и может выражаться в Па или в мм. водяного столба.

Мощность

Различают мощность потребляемую или мощность на валу нагнетателя N и мощность полезную N_п. Для определения мощности нагнетателей применяют два способа:

Рис. 2.1 Схема измерения напора центробежных нагнетателей

Рис. 2.2 Схема мотор-весов:

1 – ротор; 2 – качающийся статор; 2 – коромысло; 4 – вал вентилятора;

5 – соединительная муфта.

-первый- с помощью измерения крутящего момента М на валу и угловой скорости вращения ротора – ω;

-второй- по величине электрической мощности , потребляемой из сети W_э.

В первом способе применяется балансирный электродвигатель (или моторвесы, рис 2.2).

В этом способе используется следующее обстоятельство.

При работе электродвигателя в его статоре возникает момент, равный крутящему моменту ротора М_р, но с обратным знаком. Поэтому, если выполнить установку, в которой ротор двигателя вращается в подшипниках, помещенных в неподвижных опорах вне статора, а статор двигателя, соответственно качается, то в такой системе по силе, приложенной к соответствующей стороне коромысла 3, и плечу в можно определить момент М_р приложенный к ротору, который обеспечивает вращение вала нагнетателя.

В него входит:

а) крутящий момент на валу нагнетателя, М, кгм;

б) крутящий момент, затрачиваемой , на преодоление вентиляционных потерь электродвигателя М_о.

Крутящий момент, приложенный к статору , в обычных электродвигателях воспринимается фундаментом; в мотор-весах - уравновешивается усилием _p на плече коромысла .

Момент М_о, затрачиваемый на преодоление потерь, предварительно определяется при снятом рабочем колесе нагнетателя.

Зная частоту вращения ротора n об/мин, находят потребляемую мощность по формуле:

,вт

Здесь:

_p и _о -усилие на конце коромысла (Н), измеряемое весовым устройством во время испытаний нагнетателя, и определения момента Мо;

n - частота вращения ротора ,об/мин, измеряется с помощью различных тахометров.

Метод обеспечивает высокую точность измерений, но его нельзя применять для электронасосов блочной конструкции с фланцевыми двигателями.

Во втором способе определяют потребляемую электрическую мощность W_э

непосредственно ваттметром и, зная к.п.д. электродвигателя, вычисляют W_н = W_э, η_э’, или путем измерения потребляемой силы тока и напряжения используя амперметр и вольтметр. При использовании однофазного переменного тока N определяется по формуле

,

где:

-сила тока, потребляемая электродвигателем, нагнетателя из сети А;

V- напряжение в электрической сети, В;

cos φ – косинус угла сдвига фаз электродвигателя переменного тока φ;

η_э – к.п.д. электродвигателя.

Точность определения N этим методом в значительной мере зависит отстепени достоверности значении к.п.д и величины cos φ электродвигателя при различных нагрузках.

При промышленных или заводских испытаниях этот метод фактически является единственно выполнимым.

Полезная мощность нагнетателей вычисляется по уравнению:

или