Загальні відомості про гідромашини і компресори та їх класифікація

Як відомо, машиною називається механізм або комплекс механізмів, призначений для виконання корисної роботи. В проточних машинах (гідромашинах та компресорах) процес передачі енергії повністю зв’язаний з потоком середовища, що протікає через машину. Якщо потік середовища – рідина, то проточна машина називається гідравлічною, якщо ж – газ, то це газова (пневматична) проточна машина.

В залежності від напрямку передачі енергії всі проточні машини поділяються на три групи:

1) передача енергії проходить від робочого органу машини до потоку середовища (насос, вентилятор, компресор);

2) передача енергії відбувається від рідини до робочого органу машини (турбобур, гвинтовий вибійний двигун);

3) передача енергії з одного робочого органу до іншого відбувається за допомогою рідини (турбомуфта, турботрансформатор).

Всі проточні машини служать для переміщення рідини (газів) шляхом передачі їм додаткової енергії (головним чином у вигляді потенціальної енергії тиску).

За принципом дії всі проточні машини поділяються на два класи – динамічні та об’ємні.

До динамічних машин відносяться відцентрові насоси і компресори, газові і парові турбіни, турбобури. Динамічні машини (відцентрові, осьові та вихрові) мають дві ознаки:

1) з конструктивної точки зору переміщення потоку відбувається в результаті силової взаємодії лопатей з потоком в камері, яка постійно з’єднана з входом та виходом машини;

2) з енергетичної точки зору – потік середовища отримує від лопатей частково потенціальну і частково кінетичну енергію (приблизно 60...70% потенціальної і відповідно 40...30% кінетичної енергії).

Об’ємні машини (поршневі, плунжерні, діафрагмові, шестерінчасті, гвинтові, роторні та гідромотори) мають такі ознаки:

1) з конструктивної точки зору вони мають два елементи – витискувач і замкнену порожнину. Періодично змінюється об’єм робочої камери, яка поперемінно з’єднується з входом та виходом машини;

2) з енергетичної точки зору – в цих машинах потік середовища отримує до 98% потенціальної енергії.

В проточних машинах процес передачі енергії цілком пов’язаний з потоком середовища. Найважливіша складова балансу робіт в проточній машині – це робота, пов’язана з переміщенням текучого середовища під дією різниці тисків

де W_п-к – робота зміни тиску потоку в середині машини;

– зміна кінетичної енергії руху потоку всередині каналу при його переміщенні від входу до виходу;

– зміна потенціальної енергії потоку через зміну геодезичної висоти його центру ваги при переміщенні по каналу;

– робота, що передається потоку робочим органом машини;

– робота, затрачена на подолання шкідливих опорів в машині, які перетворюються в теплоту.

1 Основні параметри насосів

Дійсною подачею Q називається об’єм рідини, який подається насосом в одиницю часу через вихідний патрубок. Теоретична подача Q_т залежить від конструктивних параметрів робочих органів, їх кількості і закономірності руху. Дійсна подача завжди менша від теоретичної і їх відношення визначає величину коефіцієнта подачі.

Напором H називається приріст енергії, яку отримує одиниця маси чи об’єму рідини, що проходить через насос

(1.1)

де Р₂ – тиск на виході насоса;

Р₁ – тиск на вході насоса;

 – густина рідини;

g – прискорення вільного падіння;

С₂ – швидкість рідини на виході насоса;

С₁ – швидкість рідини на вході насоса;

Z₂ – вертикальна відстань від осі насоса до кінця перерізу вихідного трубопроводу;

Z₁ – вертикальна відстань від осі насоса до рівня рідини у вхідному резервуарі;

h_тр – втрати напору у вхідному і вихідному трубопроводах.

Між тиском насоса і його напором існує залежність

Р=gH . (1.2)

Частота обертів робочого колеса насоса n визначається частотою обертів за 1 хвилину колінчастого вала або вала ротора. В поршневих (плунжерних) насосах замість терміну частота обертів вживається частота ходів поршня (плунжера).

Корисною потужністю N_к , називається потужність, що передається насосом рідині

N_к=РQ, (1.3)

де Р – тиск насоса;

Q – подача насоса.

Потужністю N називається потужність необхідна на приводному валу насоса

N=M, (1.4)

де М – обертовий момент на приводному валу;

 – кутова швидкість приводного вала.

, (1.5)

де n – частота обертання приводного вала, хв^-1.

Коефіцієнтом корисної дії (ККД)  насоса називається відношення корисної потужності до споживаної. Він характеризує досконалість насоса

. (1.6)

До основних параметрів насоса відносяться також його габаритні розміри, маса та ціна.