1.2. Рабочие параметры нагнетателей

Количество жидкости, подаваемой насосом в единицу времени называют подачей. Количество газа, подаваемого нагнетателем принято называть производительностью. Системой СИ введена массовая подача т, кг/с, - масса рабочего тела, подаваемая нагнетателем в единицу времени. Очевидно, что m =  V для насосов и газовых машин;  - плотность рабочего тела, кг/м³; V - объемная подача насоса, объемная производительность газового нагнетателя, м³/с.

При отсутствии утечек рабочего тела массовая подача одинакова для всех сечений проточной полости нагнетателя. Объемная подача приблизительно одинакова по всей длине проточной полости только в насосах и вентиляторах. В компрессорах из-за значительного повышения давления плотность газа по длине проточной полости возрастает и объемная производительность V = m / уменьшается.

Объемную производительность компрессоров принято относить к физическим условиям входа в компрессор: Твх = 293 К; Pвх = 0,102 МПа; вх = 1,2 кг/м³ (для воздуха). Давление, развиваемое насосом, Па, определяется уравнением сохранения энергии (уравнением Бернули)

где р_н и р_к - соответственно давление жидкости на входе в насос (начальное, индекс "н") и на выходе из насоса (конечное, индекс "к"), Па;  - плотность жидкости, подаваемой насосом, кг/м³; с_н и с_к - средние скорости потока на входе и выходе, м/с; z_н и z_к - высоты расположения центров входного и выходного сечений насоса, м.

Формула (1.1) может быть использована и для вентиляторов, в этом случае последним членом из-за его малости можно пренебречь.

Напор, развиваемый нагнетателем, определяется формулой

H=p/g (1.2)

где р - давление нагнетателя. Напор представляет собой высоту Н столба жидкости или газа, уравновешивающего давление р.

В уравнении (1.1) разделим все члены на g

Тогда в (1.3) Н - полный напор, развиваемый нагнетателем, исчисляемый обычно в метрах.

В нагнетателях, подающих жидкости, влияние второго и третьего членов уравнения незначительно, и можно пользоваться в этих случаях формулой Н  (р_н - р_к) /  g.

Напор вентиляторов принято выражать условно в миллиметрах водяного столба.

Давление, развиваемое вентиляторами, измеряется в Паскалях (Па). Следует иметь в виду, что напор в 1 мм вод. ст. эквивалентен давлению 9,81 Па.

Энергетическое совершенство нагнетателей характеризуется их удельной полезной работой Lп, Дж/кг, т.е. расходом энергии на 1 кг массы подаваемой жидкости (газа)

Ln=P/=gH. (1.4)

Работа, подводимая на вал нагнетателя, L, Дж/кг, называется удельной работой. Из-за потерь энергии в нагнетателе L>Lп.

Удельная работа компрессоров вычисляется в зависимости от вида термодинамического процесса, свойственного данному типу компрессора.

На вал работающего нагнетателя непрерывно подводится мощность от приводного двигателя. Введем понятие полезной мощности нагнетателя и мощности нагнетателя.

Полезная мощность нагнетателя Nп, - работа, сообщаемая нагнетателем рабочему телу в 1 с.

Руководствуясь соображениями размерности и формулой (1.4), можно записать

Nп=mL_п/1000 (кВт)

или Nп = VgH/1000- для насосов и вентиляторов

Мощность, подводимую на вал нагнетателя от приводного двигателя, называют мощностью нагнетателя и обозначают N, кВт.

Потери энергии в рабочем процессе нагнетателя определяются неравенством Nп < N или Nп = N - Nпотерь.

Энергетическое совершенство насосов и вентиляторов оценивается η = Nп / N.

В рабочих условиях КПД нагнетателя зависит от многих факторов — конструкции и размеров машины, рода рабочего тела, режима нагрузки установки, характеристики системы трубопроводов, подключенной к нагнетателю.

Эффективность установки в целом, состоящей из нагнетателя, промежуточной передачи и приводного двигателя, оценивается коэффициентом полезного действия установки η_уст ⁼ Nп/Nэл, где Nэл - электрическая мощность, подводимая к двигателю.