Основные параметры насосов: производительность, напор, мощность. КПД

Основными параметрами, характеризующими работу любого насоса, являются производительность, напор и мощность.

Производительность Q определяется объёмом жидкости, подаваемой насосом в единицу времени, и выражается в м³/с, м³/мин, м³/ч, иногда в л/с или л/мин.

Напор Н характеризует собой избыточную энергию (сообщаемую 1 кг жидкости в насосе), которая определяется по уравнению Бернулли:

(3)

Из схемы насосной установки (рис. 2) видно, что геометрическая высота подъёма жидкости составляет

(4)

Следовательно, геометрическая высота подъёма жидкости равна сумме высот всасывания и нагнетания. Соответственно потеря напора складывается из потерь напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах:

(5)

а – всасывание с нижнего уровня;

б – всасывание с подпором на стороне всасывания

М – манометр; V – вакуумметр; h – расстояние между М и V по вертикали

Рисунок 2 – Схема насосной установки

Разностью скоростных напоров в этих трубопроводах можно пренебречь. Тогда, согласно уравнению (3), необходимый напор насоса определится равенством

(6)

Следовательно, в общем случае напор затрачивается на подъём жидкости на высоту Н_г, преодоление сопротивлений в трубопроводах и разности давлений в напорном и нижнем (приёмном) резервуарах. Если давления в приёмном и напорном резервуарах равны, то и . Насос может быть присоединён также ниже уровня жидкости в нижнем резервуаре (рис. 2, б). В этом случае высота всасывания отрицательна ( ), так как насос работает с подпором на стороне всасывания.

Напор выражают в метрах столба перекачиваемой жидкости. В работающих насосах напор определяют по сумме показаний манометра М и вакуумметра V, сложенной с расстоянием h по вертикали между манометром и точкой присоединений вакуумметра (рис. 2, а).

Полезная мощность, передаваемая жидкости, равна энергии, сообщаемой 1 кг жидкости, умноженной на массовый расход жидкости , где – объёмная производительность насоса, м³/с; – плотность жидкости, кг/м³; – ускорение силы тяжести, м/с². Таким образом:

(7)

Мощность, потребляемая насосом, больше полезной мощности на величину потерь. Отношение полезной мощности насоса к потребляемой называется полным коэффициентом полезного действия (К.П.Д.) насоса:

(8)

Отсюда потребляемая насосом мощность составляет:

(9)

или

(10)

В системе МКГСС мощность, потребляемая насосом, определяется по формуле:

(11)

где – удельный вес газа, кгс/м³.

Полный К.П.Д. является важной характеристикой насоса, определяющей экономичность его работы. Полный К.П.Д. представляет собой произведение объёмного К.П.Д. (η₀), учитывающего утечки жидкости через зазоры и сальники насоса, гидравлического К.П.Д. (η_Г), учитывающего уменьшение напора вследствие гидравлических сопротивлений, и механического К.П.Д. (η_мех), учитывающего потери на трение в насосе:

(12)

Величина η зависит от конструкции и состояния насоса и для средних условий колеблется в следующих пределах: М поршневых насосов 0,7–0,9; η центробежных насосов 0,6–0,8. К.П.Д. наиболее совершенных крупных насосов достигает 0,93–0,95.