Основные рабочие параметры насосов

Основные рабочие параметры насосов: напор, подача, мощность, КПД и всасывающая способность.

Подача или объемная производительность насоса – объемное количество жидкости, подаваемой насосом в нагнетательную трубу
за единицу времени.

Напор насоса Н – это удельная энергия, отнесенная к единице веса, приобретенная жидкостью в результате прохождения через насос.

Полный напор жидкости на входе обозначим через , на выходе – :

(6.2)

В этих уравнениях – скорости на линиях всасывания
и нагнетания соответственно; – давление жидкости перед входом
в насос и после выхода из насоса соответственно; – высота всасывания.

Напор насоса найдем как . Тогда из уравнений (6.2) определим напор, развиваемый насосом:

(6.3)

Величины и могут быть определены манометром
и вакуумметром.

Преобразуем уравнение (6.3), выразив её через параметры насосной установки. Для этого запишем уравнение Бернулли для сечений 0–0 и 1–1, а также 2–2 и н–н (рис. 6.2). Из них найдем , и подставим в уравнение (6.3). В результате получим (скорости изменения положения свободных поверхностей в питательных и напорных баках пренебрежимо малы по сравнению со скоростями движения жидкости в трубопроводах):

(6.4)

Согласно уравнению (6.4) напор, развиваемый насосом Н, расходуется на преодоление противодавления , на подъем
жидкости и на преодоление всех (местных и по длине) гидравлических сопротивлений линии всасывания и нагнетания .

Рис. 6.2. Схема насосной установки

В случае равенства давлений в питательном и напорном баках уравнение упрощается и принимает вид:

(6.5)

Уравнение (6.4) для напора насоса записано через параметры насосной установки. Поскольку параметры насоса и сети одинаковы , уравнение (6.4) может быть принято за уравнение сети трубопроводов.

Определим мощность и КПД насоса (рис. 6.3).

Весовую подачу насоса можно подразделить по формуле:

(6.6)

Тогда полезная мощность насоса будет определена как:

(6.7)

Рис. 6.3. Схема мощностей и КПД насоса

Мощность на валу насоса превышает на величину всех энергетических потерь, имеющих место в процессе преобразования энергии внутри насоса. Эти потери обычно учитываются полным КПД насоса :

(6.8)

Потери энергии в насосе принято расчленять на три составляющих: гидравлические, объемные и механические:

(6.9)

1. Гидравлические потери обусловлены потерей напора при движении жидкости в самом насосе DH и учитываются с помощью гидравлического КПД :

(6.10)

2. Объемные потери связаны с потерей энергии вместе с утекающей жидкостью в количестве и учитываются с помощью объемного КПД :

(6.11)

3. Механические Потери мощности на механическое трение в подшипниках, сальниках и др. учитывается с помощью механического КПД :

(6.12)

Величина представляет собой мощность, затрачиваемую насосом в рабочей полости насоса, и называется индикаторной мощностью.

Произведение представляет собой индикаторный КПД насоса :

(6.13)

Мощность, подведенная к редуктору, определяется:

(6.14)

Мощность, подведенная к двигателю, определяется:

(6.15)

Установочная мощность двигателя берется с запасом:

(6.16)

где – коэффициент запаса мощности. Значение меняется от 1,1
до 1,4. Большие значения берутся при малых мощностях.

Определим КПД насосной установки :

(6.17)

Тогда установочная мощность двигателя определяется:

(6.18)

Всасывающая способность будет рассмотрена позже для каждого вида насоса в отдельности.

Лопастные насосы