Насоси та насосні станції

Основні поняття та визначення енергетичних параметрів насосів

Насос являє собою гідравлічну машину, яка служить для перетворення механічної енергії, одержуваної від двигуна, в кінетичну і потенційну енергію рухається потоку рідини. За рахунок цієї енергії насоси піднімають рідину на необхідну висоту і переміщають її на необхідну відстань.

Основними енергетичними параметрами насосів, визначальними діапазон їх застосування, є: подача Q, напір Я, потужність N, коефіцієнт корисної дії η, вакуумметричних висота всмоктування Н в або кавітаційний запас Δ h.

Подача - відношення обсягу рідини, що подається насосом в напірний трубопровід, до часу, вимірюється в кубометрах на годину або кубометрах в секунду. Ідеальна подача насоса - сума подачі і об'ємних втрат насоса.

Напір - висота, на яку рідина здатна піднятися під впливом статичного тиску, різниці висот і швидкостей. Напір насоса (в м) дорівнює: Н = р / (ρg), де р - тиск насоса, Па, визначається залежністю

де р до - р н - різниця тисків на виході і на вході в насос, Па; ρ - щільність рідкого середовища, кг / м3; ν κ і zн - швидкість рідкого середовища на виході і на вході в насос, м / с; g - прискорення вільного падіння, м / с2; zκ і zн - висота центра ваги перерізу виходу і входу в насос, м.

Напір працюючого насоса, м, можна визначити але показниками приладів, встановлених на вхідному і вихідному патрубках насосів, за формулою

де Н во і Н мо - відповідно показання вакуумметра і манометра, приведені до осі насоса, м: і

Якщо насос працює з підпором на вході, то замість вакуумметра на вхідному патрубку встановлюють манометр, і натиск визначається залежністю

де Н мк і Н мн - відповідно показники манометра на виході і на вході в насос, приведені до осі насоса;

- Швидкісний напір.

Величина швидкісного напору дуже мала, і для практичних цілей нею можна знехтувати.

Потужність - потужність, споживана насосом, необхідна для створення потрібного напору і подолання всіх видів втрат, які виникають при перетворенні подводимой до насоса механічної енергії в енергію потоку рідини, Вт:

де η - коефіцієнт корисної дії насоса; N п - корисна потужність насоса, Вт, тобто потужність, сообщаемая насосом рідини, що подається:

де Q - об'ємна подача насоса, м3 / с; р - тиск насоса, Па.

У практиці проектування в розрахунках насосних агрегатів найбільше застосування знайшла залежність

де Q - подача, л / с, тоді γ = 1, якщо Q виражається в кубічних метрах в секунду, то γ = 1000 кг / м3.

Коефіцієнт корисної дії - відношення корисної потужності до потужності насоса:

де ηг - відношення корисної потужності насоса до суми корисної потужності і потужності, витраченої на подолання гідравлічних опорів в насосі; ηο - відношення корисної потужності до суми корисної потужності і потужності, втраченої з витоками; ηм - величина, що виражає відносну частку механічних втрат в насосі.

Коефіцієнт корисної дії (ККД) насоса виражає ступінь досконалості його конструкцiї. У кращих зразках насосів ККД досягає величин 94%. Для невеликих насосів ККД коливається в межах 60 ... 75, для середніх - 70 ... 80 і великих - 80 ... 90%. ККД насосів - змінна величина, яка залежить від умов і часу їх експлуатації. Так, при перекачуванні забруднених рідин швидко зменшується об'ємний і гідравлічний ККД. При поганому профілактичному обслуговуванні падає механічний ККД. Зменшення ККД веде до перевитрати електроенергії і збільшення експлуатаційних витрат на перекачування рідин. ККД насоса визначає економічну доцільність експлуатації насоса при зміні інших його енергетичних параметрів (напору, подачі, потужності).

Щорічно вартість електроенергії, що витрачається насосом, в 30 ... 40 разів більше вартості насоса, тому при зміні ККД насоса на 3 ... 4% доцільніше замінити його новим або провести капітальний ремонт.

Вакуумметричних висота всмоктування - різниця абсолютних тисків навколишнього середовища і на вході в насос. Визначають її в метрах за формулою

де р о - тиск навколишнього середовища, Па; р н - тиск на вході в насос, Па; ρ - щільність рідкого середовища, кг / м3.

При визначенні позначки осі насоса необхідно знати допускаемую вакууметріческую висоту всмоктування, при якій забезпечується робота насоса без зміни його основних енергетичних показників.

Допускаемая вакуумметричних висота всмоктування для нормального тиску 0,1 МПа і температури перекачується рідини 293 К (20 ° С) вказана в паспорті насоса.

Якщо насос встановлюють в районі, де атмосферний тиск відрізняється від нормального, а температура рідини вище або нижче 293 К, то допускаемую вакуумметричних висоту всмоктування визначають за формулою

де Н п - допускаемая вакуумметричних висота всмоктування за паспортом, м; Н а - атмосферний тиск для даного району, Па; h t - пружність насичених парів рідини при температурі t ° С, м.

Відмітка осі насоса дорівнює позначці рівня води в джерелі плюс геометрична висота підйому води, яка дорівнює

де h w НД - втрати енергії у всмоктуючому трубопроводі (місцеві втрати у фасонних частинах h м плюс втрати на тертя по довжині трубопроводу h l.

Геометрична висота всмоктування насоса має важливе значення при проектуванні насосних станцій, так як визначає глибину закладення фундаменту насоса і машинного залу.

При русі потоку рідини від джерела до вхідного отвору питома енергія потоку зменшується на величину її витрат на подолання гідравлічних втрат і геометричної висоти підйому рідини. При досягненні питомої енергії потоку величини, меншої тиску насичених парів рідини, що перекачується, в ній утворюються порожнечі. Явище утворення пустот, заповнених парами рідини і розчиненими газами, в потоці рідини, що перекачується називається кавітацією.

Виникнення кавітації веде до погіршення енергетичних параметрів насоса і зниження ККД насоса.

Для забезпечення бескавитационной роботи насоса необхідно, щоб тиск р н на вході в насос було більше тиску насичених парів р нп. Умова бескавитационной роботи насоса в системі

де Δ h д - дозволений кавітаційний запас (приймається по паспорту насоса):

де р нп - тиск насичених парів рідини, що перекачується при заданій температурі, Па.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >