ПОДАЧА, ДАВЛЕНИЕ, НАПОР И ЭНЕРГИЯ, СОЗДАВАЕМЫЕ НАСОСОМ И ВЕНТИЛЯТОРОМ

Основными параметрами, характеризующими работу насосов и вентиляторов, являются подача, напор и давление, ими создаваемые, а также энергия, сообщаемая потоку их рабочими органами.

Подача — количество жидкости или газа, перемещаемое машиной в единицу времени.

При измерении подачи в единицах объема ее называют объемной и обозначают обычно Q.

Соответственно в системе СИ введено понятие массовой подачи М — количества массы жидкости или газа, подаваемых машиной в единицу времени:

M = ρQ, (2-1) где ρ — плотность среды, кг/м³.

Пренебрегая незначительными утечками через неплотности, можно считать, что массовые подачи, вычисленные по условиям всасывания и нагнетания в машинах любого типа, одинаковы. Объемные же одинаковы только в насосах — машинах, подающих практически несжимаемую среду, и приблизительно одинаковы в вентиляторах. В компрессорах в зависимости от создаваемого ими давления объемная подача при нагнетании меньше, чем при всасывании, вследствие существенного-изменения удельного объема при повышении давления газа.

В расчетах принято исчислять объемную подачу газовых машин (компрессоров) при условиях всасывания (иногда при нормальных условиях, т. е. при Т=273 К и Н=760 мм рт. ст.).

Подача насоса (вентилятора, компрессора) определяется его размерами, скоростями движения рабочих органов и свойствами сети, в которую включен насос.

В соответствии с ГОСТ 17398-72 «Насосы. Термины и определения» давлением насоса называют величину р,. определяемую зависимостью

(2.2)

где р_к и р_н — соответственно давления на выходе (конечное) и на входе (начальное), Па; ρ — плотность среды, подаваемой насосом, кг/м³; с_к и с_н—скорости среды на выходе и входе в насос, м/с; z_к и z_s — высоты расположения центров тяжести выходного и входного сечений насоса, м.

Выясним физическую сущность напора в соответствии с основными положениями гидромеханики. Если к всасывающему патрубку насоса, берущего жидкость из емкости, расположенной выше его оси, приключить трубку полного напора, то уровень жидкости в ней будет поднят на некоторую высоту над осью насоса. Эта высота, называемая в гидромеханике полным напором, определяется соотношением

Аналогично полный напор в выходном патрубке

Полный напор, развиваемый насосом, в соответствии с равенством (2-2):

Статический напор не учитывает прироста кинетической энергии потока в насосе и вычисляется по формуле

(2-4)

где p_ст = p_к – p_н + ρg(z_к –z_н).

Заметим, что напор имеет линейную размерность м (метры) и физически представляет собой высоту столба той жидкости, к потоку которой он относится.

Напор, создаваемый вентиляторами, условно выражают иногда в миллиметрах водяного столба. Напомним, что 1 мм вод. ст. соответствует давлению 9,8 Па.

Важной величиной, характеризующей работу насоса с энергетической стороны, является удельная полезная .работа насоса, определяемая зависимостью

(2-5)

Работа, подводимая на вал машины, отнесенная к 1 кг массы подаваемой среды, называется удельной .работой машины.

Ввиду потерь энергии в насосе удельная полезная работа насоса меньше удельной работы его.

Удельная работа компрессоров вычисляется с учетом вида термодинамического процесса.

При рассмотрении работы трубопроводных систем с включенными в них насосами (вентиляторами) удобно пользоваться уравнением сохранения энергии (уравнение Д. Бернулли) в системе СИ, записанным для 1-го .и 2-го сечений потока: