КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
КИНЕМАТИКА ПОТОКА В РАБОЧЕМ КОЛЕСЕ ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА
По мере движения частицы жидкости вдоль лопатки r ↑ U↑ C↑ , т.е. кинетическая энергия также растёт. В то же время, т.к. канал выполняется обычно диффузорным, т.е. расширяющимся, то W ↓, и следовательно, кинетическая энергия частично преобразуется в потенциальную.
Таким образом, при перемещении жидкости через рабочее колесо возрастает как потенциальная, так и кинетическая энергия перемещаемой среды, за счёт взаимодействия её с вращающейся решёткой лопастей рабочего колеса
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ НАСОСА
Подача Q
Объемная подача Q – объем жидкости, подаваемый в единицу времени, [м3/с], [л/с], [м3 /час]. Массовая подача QМ - масса жидкости, подаваемая в единицу времени, [кг/с], [т/час], [кг/час].
QМ= ρ·Q, где ρ – плотность перекачиваемой жидкости
Виды подачи:
-Номинальная подача Qном – подача по техническому паспорту.
-Оптимальная подача Qопт – подача, которая отвечает наибольшему КПД.
-Минимальная Qmin и максимальная подача Qmax – подачи, допустимые по условиям эксплуатации.
Удельная работа насоса L
Удельная работа насоса L – работа, подводимая к насосу для перемещения единицы массы жидкости, [Дж/кг].
Напор насоса Н
Напор насоса Н - удельная работа, отнесенная к единице веса жидкости, [м].
Н= L/g
Виды напора:
-Номинальный напор Нном – по техническому паспорту.
-Оптимальный напор Нопт – отвечает наибольшему КПД. Напор при нулевой подаче H0.
Давление насоса Р
Давление насоса Р - удельная работа, отнесенная к единице веса жидкости, [Па].
Р = ρ·g·Н или Р = ρ·L
Скорость вращения колеса насоса n
Скорость вращения колеса насоса n, [об/мин], [об/с].
При переменной скорости вращения колеса насоса виды скорости вращения подразделяются на:
-Номинальная скорость вращения nном – скорость вращения по техническому паспорту.
-Оптимальная скорость вращения nопт – скорость вращения, которая отвечает наибольшему КПД.
Мощность насоса N
Полезная мощность насоса Nпол - мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкости, [Вт].
Nпол = ρ·g·Q·Н
Потребляемая мощность насоса Nпотр – мощность, потребляемая насосом (подводимая на вал насоса от двигателя насосного агрегата), [Вт].
Nпотр = Nпол/η = (ρ·g·Q·Н)/η
Виды мощности:
-Номинальная мощность Nном – мощность по техническому паспорту.
-Оптимальная мощность Nопт – мощность, которая отвечает наибольшему КПД. Мощность при нулевой подаче Nо.
Мощность насосного агрегата Nа
Мощность насосного агрегата Nа - мощность, потребляемая насосным агрегатом (на клеммах электродвигателя), [Вт].
ПОТЕРИ В НАСОСАХ И ВЕНТИЛЯТОРАХ
В насосах и вентиляторах имеют место 3 вида потерь:
-Гидравлические;
-Объемные;
-Механические.
Гидравлические потери – потери, связанные с перемещением среды через проточную часть машина:
а) потери трения (зависят от числа Рейнольдса, относительной шероховатости поверхности проточной части машины, размеров насоса и скорости перемещаемой среды); б) местное сопротивление (зависят от формы элементов насоса и скорости течения рабочей среды).
Гидравлический КПД: ηг = Nпол/(Nпол+Nгп), ηг = 0,9 ÷ 0,96
Здесь Nпол –полезная мощность насоса; Nгп – мощность, затраченная на преодоление гидравлических потерь.
Объемные потери возникают из-за утечек или перетечек рабочей среды через зазоры между ротором и статором.
ηоб = Nпол/(Nпол+Nоп), ηоб = 0,96 ÷ 0,98
Здесь Nпол- полезная мощность насоса; Nоп – мощность, теряемая из-за утечек или перетечек рабочей среды.
Механические потери связаны с потерями на трение в подшипниках и сальниковых уплотнениях, на трение дисков о рабочую среду.
ηмех = Nрк/Nв = 1 – Nмех/Nв , ηмех = 0,89 ÷ 0,92
где Nрк - мощность, подводимая к рабочему колесу; Nв - мощность, подводимая к валу насоса; Nмех - мощность, затраченная на преодоление механических потерь.
КПД насоса: ηн = ηг ηоб ηмех, ηн=0,75 ÷ 0,9
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАСОСОВ
Графики зависимостей напора, мощности, КПД, высоты всасывания от подачи называют графическими характеристиками насоса.
Эти характеристики позволяют определить режим и параметры работы насоса в гидравлической системе, том числе и на этапе проектирования. Характеристики насоса позволяют правильно выбрать насос для конкретной гидравлической системы.
НАПОРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА. РАБОЧАЯ ТОЧКА.
Наиболее важной и распространенной является напорная (рабочая, основная) характеристика - зависимость напора от расхода. Эта характеристика может быть рассчитана с помощью теоретических зависимостей или измерена на специальном испытательном стенде.
В паспортах существующих насосов, как правило, приводятся напорные характеристики, для соответствующей частоты вращения вала насоса.
Внешний вид основной характеристики центробежного насоса показан на рисунке. Как видно по графику характеристики, чем большее сопротивление насос вынужден преодолевать, тем меньшую подачу он может обеспечить. Максимальный напор насос создает при нулевом расходе.
Для того, чтобы определить расположение рабочей точки нужно нанести характеристики насоса и сети на один и тот же график. Точка пересечения этих графиков и будет являться рабочей точкой насоса, проецируя ее на оси координат можно определить напор насоса и его подачу при работе в данной трубопроводной системе.