4.4. Параметры насоса
Работа насоса характеризуется подачей, напором, потребляемой мощностью (полезной и затраченной), КПД при постоянной частоте вращения двигателя.
Подачей называется количество жидкости, проходящее в единицу времени через выходной патрубок насоса.
Напором насоса называется разность напоров на выходе и входе в насос:
Нн = Н2 - Н1 = (z2 - z1) + (p2 - p1)/rg + (av22 - av12)/2g,
где индекс «2» – для выхода из насоса; индекс «1» – для входа в насос.
Мощностью насоса называется энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу времени: Nзатр = Мкр w. Двигатель подбирается по величине Nзатр.
Полезная мощность - это энергия, приобретенная жидкостью, прошедшей через насос за единицу времени: Nпол = rgQНн, Вт.
Рис. Схема потерь мощности
Мощность насоса Nзатр > Nпол на величину потерь в насосе.
Эти потери оцениваются КПД насоса:
h =Nпол / Nзатр.
Потери мощности в насосе делят на механические, объемные и гидравлические:
h = hо hг hмех.
Механические потери связаны с трением в подшипниках, уплотнениях вала и др. Мощность за вычетом механических потерь называется гидравлической:
Nг = Nзатр – DNмех, hмех = Nг / N.
Объемные потери связаны с тем, что часть жидкости через зазоры в уплотнениях между корпусом и рабочим колесом возвращается в подвод и поэтому часть энергии теряется. Утечка жидкости обусловлена тем, что давление в отводе больше, чем в подводе. Кроме того, незначительные утечки жидкости могут быть через уплотнение вала:
N¢ = Nг – DNо, hо = N¢ / Nг .
Гидравлические потери связаны с преодолением трения:
Nпол = N¢- DNг, hг = Nпол / N¢= Нн / (Нн + DHг),
DHг = DHтр + DHдиск тр + DHвх,
где DHтр – потери напора на лопатках насоса;
DHвх – связано с условиями обтекания лопаток, DHвх =0 при расчетном режиме обтекания лопаток.
4.5. Характеристики насоса
Зависимости напора насоса, его КПД, мощности от подачи насоса при заданной частоте вращения вала называются характеристиками насоса. Они могут быть выражены аналитически, графически и таблично.
Рис. Характеристики насоса
Для определения режима работы насоса нужно на одном и том же графике построить напорные характеристики насоса и трубопроводной сети.
Нпотр сети = Нст + åhпот = Нст + КQ2 (для турбулентного течения).
На пересечении этих кривых – рабочая точка.
Рис. Определение рабочей точки
4.6. Насосная подача жидкостей
Основным способом подачи жидкостей является принудительная подача с помощью насосов.
Существует две схемы трубопроводов с насосной подачей:
а) замкнутая схема (т.е. кольцевая, при которой циркулирует одно и то же количество жидкости);
б) разомкнутая схема (т.е. жидкость перекачивается из одной емкости в другую).
4.6.1. Расчет трубопровода замкнутой схемы
Назначение бака – компенсировать утечки жидкости и влияние температуры окружающего пространства.
Потребный напор насоса: Нпотр = (р1 - р2)/rg + hпот = (р1 - р2)/rg + КQm,
где р1 = рбар + rgН.
Задача расчета – подобрать насос, если заданы Нпотр и hпот (характеристики трубопровода).
При расчете находят давление на выходе из насоса р2 и подбирают насос.