Подача, давление, напор и энергия, создаваемые насосом и

Вентилятором

 

Основными параметрами, характеризующими работу насосов и вентиляторов, являются подача, напор и дав­ление, ими создаваемые, а также энергия, сообщаемая потоку их рабочими органами.

Подача - количество жидкости или газа, перемещае­мое машиной в единицу времени.

Подача насоса обозначается сим­волом Q, м³/с, подача вентилятора - L, м³/с (м³/ч).

Соответственно в системе СИ введено понятие мас­совой подачи М - количества массы жидкости или газа, подаваемых машиной в единицу времени:

                                                        ,                                               (1)

где  - плотность среды, кг/м³.

Ввиду незначительных утечек через не­плотности, можно считать, что массовые подачи, вычис­ленные по условиям всасывания и нагнетания в маши­нах любого типа, одинаковы. Объемные же одинаковы только в насосах - машинах, подающих практически несжимаемую среду, и приблизительно одинаковы в вен­тиляторах. В компрессорах в зависимости от создавае­мого ими давления объемная подача при нагнетании меньше, чем при всасывании, вследствие существенного изменения удельного объема при повышении давления газа.

В расчетах принято исчислять объемную подачу га­зовых машин (компрессоров) при условиях всасывания (иногда при нормальных условиях, т.е. при Т=273 К и Н =760 мм рт. ст.).

Подача насоса (вентилятора, компрессора) опреде­ляется его размерами, скоростями движения рабочих органов и свойствами сети, в которую включен насос.

В соответствии с ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» давлением насоса называют величину p, определяемую зависимостью:

                      ,                  (2)

где  и - соответственно давления на выходе (ко­нечное) и на входе (начальное), Па; r - плотность сре­ды, подаваемой насосом, кг/м³,  и  - скорости среды на выходе и входе в насос, м/с;  и  - высоты распо­ложения центров тяжести выходного и входного сечений насоса, м.

Выясним физическую сущность напора в соответст­вии с основными положениями гидромеханики. Если к всасывающему патрубку насоса, берущего жидкость из емкости, расположенной выше его оси, подключить трубку полного напора, то уровень жидкости в ней бу­дет поднят на некоторую высоту над осью насоса. Эта высота, называемая в гидромеханике полным напором определяется соотношением

                                       .                                        (3)

Аналогично полный напор в выходном патрубке

                                      .                                        (4)

Полный напор, развиваемый насосом, в соответствии с равенством (2):

                                                .                                                    (5)

Статический напор не учитывает прироста кинетической энергии потока в насосе и вычисляется по формуле:

    ,                                                (6)

где .

Напор имеет линейную размерность м (метры) и физически представляет собой высоту столба той жидкости, к потоку которой он относится.

Напор, создаваемый вентиляторами, условно выра­жают иногда в миллиметрах водяного столба. Напом­ним, что 1 мм вод. ст. соответствует давлению 9,8 Па.

Важной величиной, характеризующей работу насоса с энергетической стороны, является удельная полезная работа насоса, определяемая зависимостью

                                             .                                                     (7)

Работа, подводимая на вал машины, отнесенная к 1 кг массы подаваемой среды, называется удельной работой машины.

Ввиду потерь энергии в насосе удельная полезная работа насоса меньше удельной работы его.

Удельная работа компрессоров вычисляется с учетом вида термодинамического процесса.

Мощность. Под мощностью понимают энергию, сооб­щаемую или затрачиваемую в единицу времени. Исполь­зуя такие понятия, как напор насоса Н или давление вентилятора Dр, можно определить полезную мощность потока жидкости, выходящей из нагнетателя. Действи­тельно, если каждой единице веса капельной жидкости сообщается энергия Н, то при весовой подаче насоса, равной gQ, жидкость выходит из насоса, обладая по­лезной мощностью:

                                            .                                                  (8)

Проводя аналогичные рассуждения и рассматривая работу вентилятора, получим, что если каждой единице объема воздуха, прошедшего через вентилятор, сооб­щается давление Dр, то газ выходит из вентилятора, обладая полезной мощностью:

                                            .                                                 (9)

В любой насосной или вентиляторной установке мощ­ность в различных ее узлах не одинакова. Чаще всего приводом для нагнетателя является электро­двигатель, который потребляет мощность . Эта мощ­ность в электродвигателе преобразуется в механическую мощность, которая выходит от электродвигателя в виде мощности на валу . Вполне естественно, что мощ­ность на валу меньше, чем мощность электрическая, так как часть мощности теряется при работе электродвига­теля. Потери мощности в электродвигателе учитывают­ся КПД электродвигателя  в виде зависимости:

                                           .                                               (10)

Таким образом, нагнетателю подается мощность на валу, или, как иногда ее называют, мощность, потребляемая нагнетателем. Часть мощности на валу пере­дается потоку жидкости, проходящей через нагнетатель, тогда из насоса нагнетателя жидкость выходит, обла­дая запасом мощности, которая называется полезной N_П. Если, например, насос создает напор H и через него движется жидкость с расходом Q, то полезная мощность насоса определится выражением (8).

В объемных насосах напор часто определяется в еди­ницах давления, в этом случае

                                           ,                                                    (11)

где  - разность давления в напорном и всасывающем патрубках насоса.

Тогда полезная мощность объемного насоса опреде­лится зависимостью:

                                      .                                           (12)

Полезная мощность нагнетателя меньше, чем мощ­ность на валу, на величину потерь мощности в нагнета­теле. Эти потери мощности учитываются КПД нагнета­теля . Таким образом,

                                            .                                             (13)

Эффективность использования энергии насосом оце­нивают К. П. Д. насоса h, представляющим собой отно­шение полезной мощности насоса к мощности насоса (подводимой на вал)

                                                    .                                                  (14)

В рабочих условиях к. п. д. насоса зависит от многих факторов: типа, размера и конструкции насоса, рода жидкости, режима работы насоса и характеристики се­ти, на которую работает насос.

Энергетическая эффективность установки, состоящей из насоса и приводного двигателя, оценивается к. п. д. установки . Он представляет собой отношение мощно­стей полезной и подводимой к двигателю.

В случае электрического привода

                                             ,                                                (15)

где  - мощность на клеммах электродвигателя.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться: