Основное уравнение насоса (уравнение Эйлера)
Напор, развиваемый насосом, и коэффициент полезного действия тесно связан со значением и направлением скоростей потока жидкости в межлопастных каналах колеса. Для установления этой связи воспользуемся классической теоремой об изменении моментов количества движения, которая может быть сформирована следующим образом: производная по времени главного момента количества движения системы материальных точек относительно некоторой оси равна сумме моментов всех внешних сил, действующих на эту систему. Математически теорема записывается следующим образом:
d[(mυ)r] / dt = ΣM
где m – масса рассматриваемой системы материальных точек;
υ – абсолютная скорость их движения;
r – расстояние до оси.
Удобство теоремы об изменении моментов количества движения в приложении к сплошной среде заключается в том, что с ее помощью динамическое взаимодействие между жидкостью и обтекаемыми поверхностями можно определить по характеру течения в контрольных сечениях без учета структуры потока внутри выделенного объема.
При подаче насоса Q масса жидкости, участвующей в движении, составляет: m = ρQ, где ρ – плотность жидкости.
Момент количества движения на выходе из колеса:
Mк.д.2 = ρQυ2rвых
Момент количества движения жидкости на входе в колесо
Mк.д.1 = ρQυ1rх
С учетом сделанных допущений это уравнение может быть переписано в виде:
ΣM = Mк.д.2 - Mк.д.1 = ρQ(υ2rвых - υ1rвх)
Из треугольников скоростей следует, что
rвх = D1cos α1 / 2
rвых = D2cos α2 / 2
где D1 – диаметр всаса, D2 – диаметр рабочего колеса.
Нарисуем параллелограммы скоростей потока на входе в рабочее колесо центробежного насоса и на выходе из него.
Подставляя значение rвых и rвх , получим:
ΣM = ρQ(υ2rвых*D2/2 - υ1rвх*D1/2)
Все внешние силы, действующие на массу жидкости, заполняющей межлопастные каналы рабочего колеса, можно разделить на три группы:
1) Сила тяжести.
2) Давление на жидкость.
3) Силы на обтекаемых поверхностях рабочего колеса.
Таким образом, момент всех внешних сил относительно оси вращения сводятся к моменту динамического воздействия рабочего колеса Mр.к. на протекающую через него жидкость, т.е.
ΣM = Mр.к.
При этом, мощность, передаваемая жидкости рабочим колесом насоса, равна произведению Mр.к. ω = ρgQHт
где Hт – теоретический напор, создаваемый рабочим колесом насоса.
Hт = (u2υ2cos α2 – u1υ1cos α1) / g
Эта зависимость была впервые выведена в середине 18 века математиком и механиком Леонардом Эйлером, членом Петербургской академии. Она получила название уравнение Эйлера или основное уравнение лопастного насоса.
Дата добавления: 2019-02-08; просмотров: 642;