Практические формулы для выбора электродвигателей судовых нагнетате

Лей

Расчет мощности электродвигателей центробежных насосов

Мощность (кВт) ЭД, необходимая для вращения вала насоса

Р = k_з γ Q H / ( 1000η_пη_н ) ( 2.23 ),

где k_з – коэффициент запаса ( 1,1...1,4 ); γ – плотность жидкости ( для холодной во

ды γ = 9810 Н / м³ ); Q – подача насоса, м³ / с ( кубический метр в секунду ); H – напор насоса, м; η_п - коэффициент полезного действия передачи ( если электродвигатель и насос соединены без передачи, то η_п = 1 ); η_н - коэффициент полезного действия насоса( для цент

робежных насосов с давленим большим, чем 39000 Па, η_н = 0,6...0,75; с давлением мень-

шим, чем 39000 Па, η_н = 0,3...0,6 ).

Лучше всего определять КПД насоса по данным каталога.

На практике частота вращения электродвигателя не всегда одинакова с частотой вращения насоса.

Поэтому после расчета и выбора электродвигателя, частота вращения которого не совпадает с частотой вращнения насоса, надо обязательно пересчитать основные парамет

ры насоса при его неноминальной скорости.

Это позволит избежать крупных неприятностей, т.к. при несовпадении скоростей насоса и электродвигателя изменяются параметры как насоса, так и электродвигателя.

Например, у насоса мощность, напор и подача могут оказаться больше или меньше номинальных. Аналогично, мощность электродвигателя может быть больше или меньше номинальной. В первом случае электродвигатель может сгореть, во втором – рабо тать с недогрузкой.

У центробежных насосов и вентиляторов мощность электродвигателя Р , напор Н и подача Q связаны такими соотношениями:

Р₁/ Р₂ = ( n₁³ / n₂ ³ ) ( 2.24 ) ;

Н₁ / Н₂ = ( n₁² / n₂ ² ) ( 2.25 );

Q₁ / Q ₂ = n₁ / n₂ ( 2.26 ).

Пример 1.

Рассчитать:

1. мощность электродвигателя насоса по таким исходным данным

Q = 50 м³ / ч; Н = 30 м; η_н = 0,5; n₁ = 1465 об / хв.

2. мощность Р, напор Н и подачу насосу Q, если частота вращения двигателя упа-

дет до минимального значения n₂ = 965 об / хв..

Электродвигатель и насос соединены без передачи.

Решение

1. мощность электродвигателя при n₁ = 1465 об / мин

Р₁ = k_з γ Q H / ( 1000η_пη_н ) = 1,1*9810*50*30 / ( 1000*1*0,5*3600 ) = 8,99 кВт,

где 3600 – коэффициент перевода подачи насоса из м³ / ч ( час ) в м³ / с ( секунду ).

2. при частоте вращения электродвигателя насоса n₂ = 965 об / мин новые значе-

ния параметров насоса такие:

из соотношения ( 1 )

Р₂ = Р₁ ( n₂ ³ / n₁³ ) = 8,99 ( 965³ / 1465³ ) = 2,63 кВт

из соотношения ( 2 )

Н₂ = Н₁ ( n₂ ² / n₁² ) = 30 ( 965² / 1465² ) = 13,1 м

из соотношения ( 3 )

Q ₂ = Q₁ ( n₂ / n₁ ) = 50 ( 965 / 1465 ) = 33 м³ / ч.

Расчет мощности электродвигателей вентиляторов

Мощность (кВт) ЭД, необходимая для вращения вала вентилятора

Р = k_з Q H / ( 1000η_пη_в ) ( 2.27 ),

где k_з – коэффициент запаса ( 1,1...1,6 ); Q – подача вентилятора, м³ / с ( кубический

метр в секунду ); H – давление воздуха, Па; η_п - коэффициент полезного действия переда

чи ( если электродвигатель и насос соединены без передачи, то η_п = 1, при клино-ременной передаче η_п = 0,92...0,94; при плоско-ременной η_п = 0,87......0,9;); η_в - коэффициент полезно

го действия вентилятора ( для центробежных вентиляторвв η_в = 0,4...0,7, для осевых η_в =

= 0,5...0,85 ).

Лучше всего определять КПД вентилятора по данным каталога.

Пример 2.

Рассчитать мощность электродвигателя центробежного вентилятора по таким ис-

ходным данным: Q = 20 м³ / ч; Н = 0,2 МПа, передача клино-ременная. Недостающие пара

метры выбрать самостоятельно.

Решение

1. Принимаем недостающие параметры: k_з = 1,3; η_п = 0,92; η_в = 0,5.

2. Мощность электродвигателя центробежного вентилятора

Р = k_з Q H / ( 1000η_пη_в ) = 1,3*20*0,2*10⁶ / ( 1000*0,92*0,5*3600 ) = 3,4 кВт,

где 10⁶ – коэффициент перевода давления из МПа в Па;

3600 - коэффициент перевода подачи из м³ / ч ( час ) в м³ / с ( секунду ).

Следует помнить о том, что для центробежных вентиляторов справедливы приве-

денные выше соотношения

Р₁/ Р₂ = ( n₁³ / n₂ ³ ) ( 2.28 ) ;

Н₁ / Н₂ = ( n₁² / n₂ ² ) ( 2.29 );

Q₁ / Q ₂ = n₁ / n₂ ( 2.30 ).

В частности, мощность электродвигателя вентилятора пропорциональна кубу скоро

сти.

Это обстоятельство надо особенно учитывать для вентиляторов, соединенных с эле

ктродвигателем через клиноременные передачи.

На одном из судов ( т/х „Славск” ) заменили вышедший из строя шкив на валу вен-

тилятора кондиционера на шкив с диаметром, меньшим штатного в 1,1 раза.

В результате передаточное число передачи, а значит, скорость вала вентилятора увеличились в 1,1 раза. Это привело к увеличению мощности электродвигателя в 1,1³ =

= 1,331 раза.

При этом ток, потребляемый электродвигателем, также увеличился в 1,33 раз, что

стало вызывать постоянное срабатывание тепловой защиты, отключавшей электродвига-

тель от сети.

После обнаружения ошибки и установке шкива с прежним ( штатным ) диаметром отключения электродвигателя прекратились

Расчет мощности электродвигателей поршневых компрессоров

Мощность (кВт) ЭД, необходимая для привода поршневого компрессора

Р = k_з Q В / ( 1000η_пη_к ) ( .31 ),

где k_з – коэффициент запаса ( 1,1...1,2 ); Q – подача компрессора, м³ / с ( кубиче-

ский метр в секунду ); В – работа, которая затрачивается на сжатие 1м³ воздуха до необхо

димого рабочего давления, Дж / м³ ( см. таблицу 1 ниже ); η_п - коэффициент полезного действия передачи; η_к - коэффициент полезного действия компрессора.

Таблиця 1 .

Работа, которая затрачивается на сжатие 1м³ воздуха

Пример 3.

Рассчитать мощность электродвигателя поршневого компресора по таким исход-

ным данным:

Q = 10 м³ / мин; Р = 0,8 МПа, η_п = 0,9, η_к = 0,7. Значение коэффициент запаса k_з при

нять самостоятельно.

Решение

1. В соответствии с таблицей1, для давления Р = 0,8 МПа работа В = 242 000 Дж /

/ м³

2. Принимаем коэффициент запаса k_з = 1,2

3. Мощность электродвигателя компрессора

Р = k_з Q В / ( 1000η_пη_к ) = 1,2*10*242 000 / ( 1000*0,7*0,9*60 ) = 76,8 кВт,

где 60 - коэффициент перевода подачи из м³ / мин ( минуту ) в м³ / с ( секунду ).