Основные параметры машин, подающих жидкости и газы.

Основными величинами, характеризующими работу машин, являются подача, напор и давление, потребляемая мощность, коэффициент полезного действия, кавитационный запас.

Подачей называется объемное или массовое количество жидкости (газа), перемещаемое машиной в единицу времени. Объемная подача обозначается Q (м³/с), массовая подача обозначается Q_м (кг/с). Q_м=Q×r,

где r - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м³

При отсутствии утечек массовая подача одинакова для всех сечений проточной полости машины независимо от рода перекачиваемой среды. Объемная подача практически одинакова по всей длине проточной полости только в насосах и приблизительно одинакова в вентиляторах. В компрессорах вследствие существенного повышения давления происходит уменьшение удельного объема газа, и объемная подача по длине проточной полости падает.

В расчетах принято принимать подачу компрессоров при условии всасывания или при нормальных условиях, т.е. при параметрах среды

Т – 293 К, Р – 100 кПа, r = 1,2 кг/м³.

Давление насоса – это прирост удельной энергии, который насос передает объему жидкости, которую перекачивает, Па.

Р = . (1)

По ГОСТ 17398-72 давление, развиваемое насосом, определяется зависимостью

(2)

где Р_к и Р_н – соответственно давления на входе в насос и на выходе из насоса, Па; - плотность среды, кг/м³; С_н и С_к – средние скорости потока на входе и выходе, м/с; Z_н и Z_к – высоты расположения центров входного и выходного сечений насоса.

Напор (или приращение удельной энергии жидкости). В инженерной практике, связанной с гидромашинами, широкое распространение имеет такое понятие, как напор машины, обозначаемый буквой Н и измеряемый в линейных единицах. Напор можно представить как высоту, на которую способна подняться жидкость за счет полученной в насосе энергии.

Напор Н является удельной энергией, т.е. отношением полной энергии, получаемой жидкостью в насосе, к величине ее силы тяжести.

Государственный стандарт устанавливает понятие напора как величины, связанной с давлением соотношением Н = Р/ g ,м.

Н = (3)

Напор, развиваемый вентиляторами, выражают иногда условно в миллиметрах водяного столба. Напор в 1 мм. вод. ст. эквивалентен давлению 9,81 Па.

Важной величиной, характеризующей насосы и вентиляторы с энергетической стороны, является их полезная удельная работа Э_уд = .

Частота вращения (n). Под частотой вращения понимают число циклов (оборотов) в единицу времени. В качестве единицы времени в системе СИ принята (с^-).

Мощность и К.П.Д. Если через гидромашину в секунду проходит жидкость с массой Q_м, то весь поток получит запас энергии, равный:

N_п = r×g×Q×H = Q Р, Bт, N_{п =} (4)

Величина N_п носит название полезной мощности. Эту мощность большинство авторов называют полезной, а также гидравлической или мощностью в поднятии жидкости.

Отношение полезной мощности к мощности на валу называется КПД насоса и определяется по формуле: % (5)

КПД учитывает гидравлические, объемные и механические потери.

Отношение действительного напора к идеальному оценивают гидравлическим КПД, который выражает эффективность силового взаимодействия потока жидкости с рабочим органом насоса.

. (6)

Значение гидравлического КПД находится в пределах 0,7…0,93.

Объемный КПД насоса – отношение действительной подачи к идеальной. (7)

Он учитывает утечки воды через неплотности сальников и зазоры в насосе. Объемный КПД современных насосов в зависимости от геометрических размеров рабочих органов изменяется в пределах 0,9…0,95.

Механический КПД учитывает потери на трение наружной поверхности колеса о жидкую среду, а также потери на трение в подшипниках и сальниках. (8)

Механический КПД современных насосов лежит в диапазоне 0,9…0,98.

Вводя значения всех КПД, получим (9)

В любой насосной установке мощность в различных ее узлах не одинакова. На рис 3 представлена схема трансформации мощности при работе насоса.

Рис. 3 схема трансформации мощности при работе насоса.

Обычно приводом для насоса является электродвигатель, который потребляет из электросети электрическую мощность N_Э. Эта мощность в электродвигателе преобразуется в механическую мощность на валу N_вал. С учетом потерь мощности в электродвигателе N_вал = N_{Э. э}. Мощность на валу передается потоку жидкости, проходящему через насос N_п.