1. Рабочие параметры насосов
Параметрами, характеризующими работу насосов, являются:
1. Подача Qн - количество жидкости, перекачиваемое насосом в единицу времени. Она может быть объёмной Qнv [м/с], [м3ч] или массовой Qнм [т/с], [т/ч].
Зависимость между массовой и объёмной подачами выражается уравнением:
Qн m= Q н v·ρ,
где ρ- плотность перекачиваемой жидкости.
2. Напор (Нн) - это приращение энергии единицы массы жидкости при прохождении её через насос, выражающееся в [м] столба жидкости или единицы давления [Па].
3. Мощность (Nнп), отдаваемая потоку жидкости в насосе, называется полезной, или гидравлической, и представляет собой работу, совершаемую гидравлическим потоком жидкости при напоре Нн и подаче Qн:
Nнп = Qн·ρ·gНн
4. Мощность, передаваемая приводным двигателем на вал насоса, называется потребляемой, или эффективной Nне, которая превышает полезную мощность Nнп на значение потерь в насосе, учитываемых его КПД - ηн:
N = Nп / η = Q ρ/103 η = Q ρ gН /103 η
можно представить в виде произведения трёх КПД - гидравлического, объёмного и механического, т.е.: η = ηг ηо ηм .
5. Гидравлический КПД - характеризует преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.
6. Объёмный КПД характеризует объёмные потери, обусловленные утечками жидкости внутри насоса.
7. Механический КПД- характеризует потери на преодоление механического трения в подшипниках и сальниках.
2. Напор центробежных насосов. Уравнение Эйлера
При вращении лопастного колеса вокруг оси 0 с угловой скоростью ω (омега), вследствие силового воздействия лопастного колеса на жидкость, каждая её частица, двигаясь в межлопастном пространстве, совершает сложное движение. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе изображены на схеме (рис. 1.16).
Рис. 1.16. Параллелограммы скоростей на рабочем колесе
При входе на лопасть и выходе с лопасти, каждая частица жидкости приобретает соответственно:
1. Окружные скорости u1 и u2, направленные по касательным к входной и выходной окружностям лопастного колеса.
2. Относительные скорости w1 и w2, направленные по касательной к поверхности профиля лопасти.
3. Абсолютные скорости с1 и с2, получаемые в результате геометрического сложения u1, w1 и u2, w2 и направленные под углом α1 и α2 к соответствующим окружным скоростям.
Так как насос представляет собой механизм, преобразующий механическую энергию привода, в энергию (напор), сообщающую движение жидкости в межлопастном пространстве колеса, то теоретическую её величину (напор), полученную при работе насоса, можно определить по формуле Эйлера:
В виду того, что у центробежного насоса отсутствует направляющий аппарат при входе жидкости на лопасти, во избежание больших гидравлических потерь от ударов жидкости о лопасти, и уменьшения потерь напора, вход жидкости на колесо делают радиальным (направление абсолютной скорости С1 - радиальное). При этом α1= 90°, тогда соs 90°= 0, следовательно, произведение C1U1соsα1 = 0. Таким образом, основное уравнение напора центробежного насоса, или уравнение Эйлера примет вид:
Нt ∞ = C2 U2 соs α2/g
В действительном насосе имеется конечное число лопастей и потери напора вследствие завихрений частиц жидкости учитываются коэффициентом φ (фи), а гидравлические сопротивления учитываются гидравлическим КПД - ηг, тогда действительный напор примет вид:
Нд = Нt φηг
С учётом всех потерь КПД центробежного насоса составляет ηн = 0,46-0,80.
В эксплуатационных условиях напор центробежного насоса определяется по эмпирической формуле и зависит от числа оборотов приводного двигателя и диаметра лопастного колеса:
Нн = к'· n 2· D2,
где: к'- опытный безразмерный коэффициент, к' = (1-5);
n - частота вращения рабочего колеса, об/мин;
D - наружный диаметр колеса, м.
Подачу насоса л/с ориентировочно определяют по диаметру нагнетательного патрубка:
Qн = k"· d2,
где: k" - для диаметра патрубка до 100 мм - 13-48, более 100 мм – 20-25;
d – диаметр нагнетательного патрубка в дм.
3. Очистку топлива и смазочных масел наряду с фильтрацией осуществляют с помощью следующих способов: — гравитационно-седиментационного, т. е. отстаивания более тяжелых, чем вода, примесей в цистернах; — центрифугированием в сепараторах. Сепараторы предназначены для устранения примесей, более тяжелых, чем очищаемая жидкость. Их действие основано на возникающей при этом центробежной силе. Принцип действия судового сепаратора для очистки топлива и смазочного масла показан на рисунке ниже. При протекании загрязненного масла через цистерну все примеси, более тяжелые, чем вода (механические примеси, пыль, металлические частицы и т. д.), осаждаются на дне цистерны. При этом масло очищается с помощью силы тяготения. Процесс очистки проходит довольно долго и зависит от ускорения свободного падения. Для ускорения очистки масла от воды и твердых примесей ускорение свободного падения заменяется значительно большим центробежным ускорением за счет большой частоты вращения.
Принцип действия сепаратора: а — общий вид; b-е — фазы сепарации. 1 — тарельчатая крышка; 2 — тарелка; 3 — барабан; 4 — вертикальный вал; 5 — электродвигатель.
Сепараторы являются важными элементами судовых энергетических установок. Они служат для очистки смазочных масел и топлива для двигателей и парогенераторов. На новых судах сепараторные установки полностью автоматизированы.
Фильтры служат для устранения из различных жидкостей и газов механических примесей, таких как пыль, маленькие металлические частицы, шлам и отложения. Фильтры состоят из корпуса, в котором чаще всего размещается вставная часть фильтра, имеющая форму металлических решеток с соответствующей шириной отверстий; здесь же находятся и прокладки из тонких пластинок (в щелевом фильтре) или из пористых материалов. Для удаления частичек из магнитных металлов применяются прокладки из твердых магнитов.
1. Водострумні насоси. Призначення. Принцип дії.
2. 3акриті системи об'ємного гідравлічного приводу - призначення, принципова схема, принцип дії, застосування, які насоси обслуговує систему.
3. Циркуляційна система охолоджування прісної води головних та допоміжних двигунів. Елементи схеми.
1
.
Струйный насос