Расчет потребляемой мощности насоса

Выделяют несколько мощностей в зависимости от потерь при ее передаче, которые учитываются различными коэффициентами полезного действия. Мощность, идущая непосредственно на передачу энергии перекачиваемой жидкости, рассчитывается по формуле:

N_П = ρ·g·Q·H

N_П – полезная мощность, Вт

ρ – плотность перекачиваемой среды, кг/м³

g – ускорение свободного падения, м/с²

Q – расход, м³/с

H – общий напор, м

Мощность, развиваемая на валу насоса, больше полезной, и ее избыток идет на компенсацию потерь мощности в насосе. Взаимосвязь между полезной мощностью и мощностью на валу устанавливается коэффициентом полезного действия насоса. КПД насоса учитывает утечки через уплотнения и зазоры (объемный КПД), потери напора при движении перекачиваемой среды внутри насоса (гидравлический КПД) и потери на трение между подвижными частями насоса, такими как подшипники и сальники (механический КПД).

N_В = N_П/η_Н

N_В – мощность на валу насоса, Вт

N_П – полезная мощность, Вт

η_Н – коэффициент полезного действия насоса

В свою очередь мощность, развиваемая двигателем, превышает мощность на валу, что необходимо для компенсации потерь энергии при ее передаче от двигателя к насосу. Мощность электродвигателя и мощность на валу связаны коэффициентами полезного действия передачи и двигателя.

N_Д = N_В/(η_П·η_Д)

N_Д – потребляемая мощность двигателя, Вт

N_В – мощность на валу, Вт

η_П – коэффициент полезного действия передачи

η_Н – коэффициент полезного действия двигателя

Окончательная установочная мощность двигателя высчитывается из мощности двигателя с учетом возможной перегрузки в момент запуска.

N_У = β·N_Д

N_У – установочная мощность двигателя, Вт

N_Д – потребляемая мощность двигателя, Вт

β – коэффициент запаса мощности

Коэффициент запаса мощности может быть приближенно выбран из таблицы:

N, кВт	Менее 1	От 1до 5	От 5 до 50	Более 50
β	2 – 1,5	1,5 – 1,2	1,2 – 1,15	1,1

Предельная высота всасывания (для центробежного насоса)

Всасывание в центробежном наосе происходит за счет разности давлений в сосуде, откуда происходит забор перекачиваемой среды, и на лопатках рабочего колеса. Чрезмерное увеличение разности давлений может привести к появлению кавитации – процессу, при котором происходит понижение давления до значения, при котором температура кипения жидкости опускается ниже температуры перекачиваемой среды и начинается ее испарение в пространстве потока с образованием множества пузырьков. Пузырьки уносятся потоком дальше по ходу течения, где под действием возрастающего давления они конденсируются, и происходит их “схлопывание”, сопровождаемое многочисленными гидравлическими ударами, негативно сказывающимися на сроке службы насоса. В целях избегания негативного воздействия кавитации необходимо ограничивать высоту всасывания центробежного насоса.

Геометрическая высота всасывания может быть определена по формуле:

h_г = (P₀-P₁)/(ρ·g) - h_св - w²/(2·g) - σ·H

h_Г – геометрическая высота всасывания, м

P₀ – давление в заборной емкости, Па

P₁ – давление на лопатках рабочего колеса, Па

ρ – плотность перекачиваемой среды, кг/м³

g – ускорение свободного падения, м/с²

h_св – потери на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем трубопроводе, м

w²/(2·g) – скоростной напор во всасывающем трубопроводе, м

σ·H – потери на добавочное сопротивление, пропорциональное напору, м

где σ – коэффициент кавитации, H – создаваемый насосом напор

 

Коэффициент кавитации может быть рассчитан по эмпирической формуле:

σ = [(n·√Q) / (126H^4/3)]^4/3

σ – коэффициент кавитации

n – частота вращения рабочего колеса, сек^-1

Q – производительность насоса, м³/с

Н – создаваемый напор, м

Также существует формула для центробежных насосов для расчета запаса напора, обеспечивающего отсутствие кавитации:

H_кв = 0,3·(Q·n²)^2/3

H_кв – запас напора, м

Q – производительность центробежного насоса, м³/с

n – частота вращения рабочего колеса, с^-1

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: