Энергетическая характеристика центробежного насоса. КПД, мощность насоса

Под энергетической характеристикой насоса обычно понимают зависимость мощности насоса и коэффициента полезного действия от подачи насоса. Для насоса с приводом от электродвигателя можно рассматривать различные мощности, которые я расположу в убывающем порядке:

(20)

- электрическая мощность, потребляемая насосом, Вт; именно эта мощность учитывается при оплате счетов за израсходованную энергию.

- эффективная мощность, Вт; это полная механическая мощность на выходном валу электродвигателя. Лишь часть электроэнергии, потребляемой электродвигателем, преобразуется в нём в механическую энергию, а другая часть расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора, на покрытие электрических потерь в обмотках ротора и статора, на покрытие механических потерь, обусловленных трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух.

Электрическим коэффициентом полезного действия электродвигателя называют отношение эффективной мощности электродвигателя к электрической мощности, потребляемой им:

(21)

В зависимости от величины мощности асинхронных двигателей их КПД при номинальной нагрузке может быть в пределах от 0,70 до 0,95 (верхний предел соответствует двигателям большой мощности). При отклонении нагрузки на электродвигатель от номинальной нагрузки КПД снижается ещё больше.

- мощность, передаваемая рабочему колесу насоса, Вт. Иногда её называют гидравлической мощностью колеса. Эта мощность меньше эффективной мощности на величину механических потерь в самом насосе: его подшипниках, сальниковых уплотнениях. Мощность , соответствующую механическим потерям, называют механической мощностью. Гидравлическая мощность колеса равна разности эффективной и механической мощностей

(22)

Механическим коэффициентом полезного действия называют отношение гидравлической мощности колеса к мощности эффективной:

(23)

Гидравлическая мощность рабочего колеса насоса может быть посчитана ещё одним способом:

(24)

В этой формуле - расход жидкости, проходящий через колесо. Этот расход больше подачи насоса по двум причинам. Часть жидкости, выходящей из колеса, перетекает на сторону всасывания через зазор между колесом и корпусом насоса. Небольшая часть жидкости может вытекать из насоса через уплотнение вала и другие неплотности. Обозначая через , м³/с, величину утечек и перетечек, запишем:

где - подача насоса, м³/с

- гидравлическая мощность насоса, которая требуется для повышения энергии перекачиваемой жидкости с подачей на величину теоретического напора . Эту мощность можно вычислить по формуле (24), подставляя вместо расхода подачу насоса :

(25)

Объёмным коэффициентом полезного действия называют отношение подачи насоса к сумме подачи насоса и расхода перетечек и утечек рабочей жидкости:

(26)

- полезная мощность насоса, Вт, - это мощность, требуемая для повышения энергии жидкости с подачей на величину действительного напора :

(27)

Действительный напор насоса меньше теоретического напора на величину гидравлических потерь на входе в колесо, на выходе из колеса, на трение в межлопаточных каналах:

(28)

Гидравлическим коэффициентом полезного действия насоса называют отношение полезной мощности насоса к мощности гидравлической:

(29)

Коэффициентом полезного действия насоса называют отношение полезной мощности насоса к мощности, потребляемой насосом

(30)

Используя соотношения (21-30), получим выражение для КПД насоса:

(31)

КПД насоса равен нулю в двух точках: при нулевой подаче и при нулевом напоре. КПД имеет максимальное значение при номинальной подаче насоса, на которую и рассчитана геометрия рабочего колеса.

Обычно стараются подбирать насос так, чтобы его эксплуатационные режимы соответствовали средней части характеристик насоса.

Конец лекции № 12

Дата добавления: 2014-01-07