Энергетические соотношения объемных гидромашин

Идеальной подачей объемного насоса называют подачу в единицу

времени несжимаемой жидкости при отсутствии ее утечек через зазоры.

,

где V_К - геометрический объем рабочей камеры,

z - число рабочих камер в насосе,

k - кратность действия насоса,

n - частота вращения вала (для вращательных насосов).

Действительная подача насоса меньше идеальной вследствие уте­чек

через зазоры из полости нагнетания в полость всасывания (внутренние утечки), а при больших давлениях, развиваемых насосом, необходимо учитывать еще и сжимаемость жидкости.

Отношение действительной подачи Q к идеальной подаче Q_И называется коэффициентом подачи:

,

где q_У - расход утечек,

q_СЖ - расход сжатия.

Когда сжимаемостью жидкости можно пренебречь, коэффициент

подачи равен объемному КПД насоса:

Объемные потери наиболее существенно зависят от давления и в

меньшей степени от вязкости и скорости жидкости. Для большинства насосов зависимость величины утечек жидкости от давления

линейна, поэтому утечки определяются коэффициентом ,

характеризующим утечки при избыточном давлении в 1 Па.

Помимо геометрического параметра объемную гидромашину

характеризуют энергетические параметры.

К ним относятся:

· подача насоса или потребляемый расход гидродвигателя Q, м³/с;

· давление жидкости p, Па;

· скорость вращения вала (перемещения штока поршня) w(V), с^-1(м/с);

· момент на валу гидромотора (усилие на поршне) M(F), Н×м(Н);

· полный КПД h, объемный КПД h_о, гидромеханический КПД h_гм,

· входная N_вх и выходная мощности N_вых, Вт.

Полный КПД гидромашины определяется как произведение объемного КПД, на гидромеханический.

Гидромеханический КПД определяется посредством вычисления по формуле:

h_гм =h/h_о.

Входными параметрами насоса являются механические параметры M₁, w₁ и N_1вх, а выходными параметрами Q₁, p₁ и N_1вых.

Входными параметрами гидродвигателя являются параметры жидкости Q₂, p₂ и N_2вх, а выходными - механические параметры M₂, w₂ и N_2вых.

Они связаны между собой соотношениями, приведенными в таблице 8.

Из табл. 1 следует, что непосредственной зависимости между подачей насоса и давлением на выходе насоса нет. Поэтому теоретически, объемный насос может обеспечивать неограниченное давление.

Полезная мощность насоса:

N_П = Q p_Н ,

где р_Н - давление насоса.

Давление насоса есть разница между давлением на входе р₁ и давлением на выходе р₂:

p_н = p₂ - p₁

Мощность, потребляемая вращательным насосом:

,

где М_Н — момент на валу насоса,

- угловая скорость его вала.

КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности,

потребляе мой насосом:

Различают гидравлический , объемный и ме­ханический КПД, учитывающие три вида потерь энергии: гидрав­лические - потери

напора (давления), объемные - потери на пере­текание жидкости через

зазоры, и механические потери:

,

где p_ИН - индикаторное давление создаваемое в рабочей полости насоса,

- потери мощности на трение в механизмах насоса,

N_ИМ - индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей

полости.

Объемный коэффициент полезного действия , как правило, тем выше, чем выше подача Q насоса.

Общий коэффициент полезного действия гидравлического насоса есть произведение трех частных КПД насоса:

КПД современных насосов находится в пределах .