Мощность насоса и КПД

Подача Ц.Н.

Основой для определения подачи Ц.Н., т.е. количества жидкости, протекающего через рабочее колесо в секунду, может служить уравнение расхода жидкости:

Q= F v.

Для рассматриваемого случая (рисунок):

Q_T = (πD₂-z δ₂)b₂ C_{2 r}

Где: D₂ -наружный диаметр колеса

.z – количество лопаток

δ₂– толщина лопатки на диаметре D₂

b₂ – ширина межлопаточного канала в осевом измерении

C_{2 r} - скорость выхода жидкости из колеса в радиальном направлении.

F – площадь живого сечения колеса на внешней окружности

.v - скорость потока жидкости

F = λ π D₂ b₂

Где: λ – коэффициент стеснения потока жидкости, учитывающей площади занимаемые концами лопаток. Этот коэффициент в зависимости от числа и толщины лопаток равен 0,92-0,95.

С учетом того, что: C_{2 r} = и u₂ = π D₂n/60,

После преобразований получим:

Q_T = λ π² D²₂ b₂nψ/60 или Q_T = 0,164 λ ψ D²₂ b₂n

Отсюда видно, что подача Ц.Н. пропорциональна квадрату внешнего диаметра колеса, ширине его, число оборотов и коэффициенту ψ, зависящему от изменения углов α₂ и β₂ . Пределы изменения ψ = 0,09-0,13. Действительная подача Q меньше Q_T:

Q = Q_T η_о

Где: η_о – объемный КПД, учитывающий переток жидкости через зазор между колесом и корпусом из напорной части во всасывающую.

Для уменьшения утечек упомянутый зазор делается минимальным и применяются ряд конструктивных приемов для их сокращения. Величина η_о в зависимости от конструкции и размеров насоса находится в пределах 0,92-0,98. Таким образом, подача насоса может быть определена по формуле:

Q = 0,164 λ ψ η_о D²₂ b₂n

Полезная мощность насоса определяется из выражения:

Nп = Q ρgH/102 = γ Q H/102, кВт

Где: Q –подача, м³/сек

ρ - плотность жидкости, кг/м³

H – напор, м

1 квт = 102 кг.м/сек

γ = ρg, кг/м³

Потребляемая мощность:

N = Nп/ = γ Q H/102 η

.η – коэффициент полезного действия, отражает величину преобразования механической энергии, полученной от двигателя в энергию потока жидкости. Измеряется в % или долях единицы. КПД отражает все потери, связанные с передачей и преобразованием механической энергии в энергию потока жидкости. Эти потери можно подразделить на три вида:

- гидравлические

-объемные

-механические.

Гидравлические потери обусловлены потерей энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в проточной части насоса. Гидравлическое совершенство элементов проточной части насоса характеризуется значением гидравлического КПД:

.η_г = Н/Нт

Объемные потери внутри насоса, в уплотнениях лопастного колеса, в системе уравновешивания осевого давления и других ведут к уменьшению подачи насоса Q и отражаются объемным КПД (η_о).

.η_о = Q/Qт

Механические потери расходуются на преодоление механического трения внутри насоса (дисковое трение, трение в сальниках, в подшипниках). Общий КПД: - η= η_г η_о η_м

Характеризует степень гидродинамического совершенства проточной части, качества системы внутренних уплотнений, потери энергии на механическое трение. У современных насосов η_г=0,94-0,95; η_о =0,95-0,98;

η_м= 0,9-0,97.

Значение КПД насосов меняется в зависимости от режима работы. Максимальное значение КПД серийных, крупных насосов достигает 0,9-0,92, малых: 0,6-0,75

Дата добавления: 2014-01-06