5.1 Гидравлический к.П.Д. Насоса

Гидравлический к.п.д. насоса учитывает ту часть энергии, получаемой потоком жидкости от рабочего колеса, которая расходуется на преодоление различного рода гидравлических сопротивлений в проточных каналах колеса.

Расчёт гидравлических потерь в центробежном насосе представляет сложную задачу, которая до настоящего времени не имеет надёжного решения. В настоящее время для определения гидравлического к.п.д. чаще всего пользуются формулой, предложенной А.А. Ломакиным в результате обобщения опытных данных

,

5.2 Объёмный к.П.Д. Насоса

Объёмный к.п.д. насоса учитывает потери энергии, возникающие в результате утечек жидкости через зазоры в переднем уплотнении колеса, в уплотнении диафрагм, разделяющих соседние колёса в многоступенчатом насосе и в системе уравновешивания осевой силы.

5.2.1 Величина утечки жидкости через зазоры в переднем уплотнении колеса определяется по формуле

,

где - диаметр уплотнения, принимаемый из соотношения - , м,

- радиальный зазор в уплотнении, принимаемый или м,

- коэффициент расхода, определяемый по формулам

для простого гладкого уплотнения (рис.5.1а)

,

и для лабиринтного уплотнения (рис. 5.1б)

,

где - коэффициент гидравлического сопротивления щели, зависящий от режима движения жидкости в зазоре и шероховатости стенок уплотнения, ориентировочно может приниматься в пределах рекомендуется принимать ;

- длина уплотнительной щели, принимаемая из конструктивных соображений;

- площадь сечения щели.

Рисунок 5.1- Типы уплотнений рабочих колёс

Напор, теряемый в переднем уплотнении колеса, при нормальном состоянии уплотнение может быть вычислен по формуле

,

5.2.2 Утечки жидкости через уплотнение диафрагмы, разделяющей колёса многоступенчатого насоса, определяются по формуле

,

где - радиальный зазор в уплотнении диафрагмы, принимаемый обычно равным или несколько большим зазора уплотнения колеса;

- диаметр втулки колеса;

- напор, теряемый в уплотнении диафрагмы, определяется по формуле

,

- коэффициент расхода через уплотнение диафрагм для гладкого однощелевого уплотнения находится также как и для простого гладкого уплотнения колеса, а для уплотнения с канавками по формуле

,

где - число канавок;

- длина уплотнения диафрагмы, принимаемая из конструктивных соображений.

5.2.3 Объёмный к.п.д. насоса с учётом всех в числительных утечек определяется из выражения

,

где - число ступеней насоса;

- число диафрагм;

-утечки через систему уравновешивания.

Утечки через уплотнения диафрагм в многоступенчатых насосах не участвуют в движении жидкости через рабочие колёса и поэтому не влияют на размеры рабочих колёс, но участвуют в движении жидкости через направляющие аппараты и поэтому должны быть учтены при расчёте размеров направляющих аппаратов.

5.3 Механический к.П.Д.

Механический к.п.д. учитывает потери энергии на преодоление механического трения внутри насоса. Общая мощность, теряемая на преодоление трения, складывается из следующих составляющих

,

где - число рабочих колёс;

- мощность, теряемая на трение в подшипниках;

- мощность, теряемая на трение в сальниках;

и - мощность, теряемая соответственно на трение о воду рабочих колёс и разгрузочного диска.

5.3.1 Мощность дискового трения может быть определена по формуле

-для рабочего колеса

,

-для разгрузочного диска

,

где - плотность жидкости, кг/м³;

и - соответственно наружные диаметры рабочего колеса и разгрузочного диска, м;

- скорость вращения вала, 1/с;

- коэффициент трения, зависящий от числа Re. Для турбулентного режима, характерного для судовых насосов можно вычислить по формуле ,

где Re число Рейнольдса ,

- коэффициент кинематической вязкости жидкости при заданной температуре, выбираемой по справочнику [8].

5.3.2 Мощность, теряемая на трение в сальнике, определяется по формуле

,

где - коэффициент трения набивки сальника;

- радиус сальника, м;

- длина сальника, м;

- скорость вращения вала, 1/с;

- среднее давление в сальнике, принимаемое равным давлению воды перед сальником (см. 4.2.4), Па.

5.3.3 Величина механических потерь в подшипниках зависит от их конструкции и действующей нагрузки. Приближённо потерю на трение в подшипниках как скольжения, так и качения можно вычислить по формуле

,

где - сила, действующая на подшипник, Н ;

- коэффициент трения, который можно принимать равным

- для подшипников качения и опорных подшипников скольжения с масляной смазкой;

- для упорных подшипников типа Митчеля;

- для текстолитовых подшипников;

- для резиновых подшипников с водяной смазкой;

- диаметр вала и средний диаметр упорного гребня в упорном подшипнике, м;

- скорость вращения вала, 1/с.

5.3.4 Механический к.п.д. определяется по формуле

,

где - потребляемая насосом мощность будет равна

,

Теперь, когда определены все составляющие потерь мощности в насосе, можно определить полный к.п.д. насоса по одной из формул, приведённых в начале данной главы.

Полный КПД насоса