Гидравлический напор подача мощность насосов

Основные параметры насосов: напор, подача, мощность, коэффициент полезного действия, кавитационный запас

2015-02-24
5894

Насосы представляют собой гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей под напором. Преобразуя механическую энергию приводного двигателя в механическую энергию движущейся жидкости, насосы поднимают жидкость на определенную высоту, подают ее на необходимое расстояние в горизонтальной плоскости или заставляют циркулировать в какойлибо замкнутой системе. Основными параметрами насосов, определяющими диапазон изменения режимов работы насосной станции, состав ее оборудования и конструк тивные особенности, являются напор, подача, мощность и коэффициент полезного действия. Напор представляет собой приращение удельной энергии жидкости на участке от входа в насос до выхода из него. Выраженный в метрах напор насоса определяет высоту подъема или дальность перемещения жидкости.

Подача характеризуется объемом жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод в единицу времени, и измеряется обычно в м/с, л/с или м3/ч. Мощность, затрачиваемая насосом, необходима для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь неизбежных при преобраз. подводимой к насосумехан. энергии в энергию движения жидкости по трубопроводам. Измеряемая в кВт мощность насоса определяет мощность приводного двигателя и суммарную мощность насосной станции.

Коэффициент полезного действия учитывает все виды потерь связанных с преобразованием насосом механической .энергии двигателя в энергию движущейся жидкости. КПД определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его рабочих параметров (напора, подачи, мощности). История возникновения и развития насосов показывает, что первоначально они предназначались исключительно для подъема воды. Однако в настоящее время область их применения настолько широка и многообразна, что определение насоса как машины для перекачивания воды было бы односторонним.

Подача насоса (установки) — это количество жидкости перекачиваемой насосом (установкой) в единицу времени. Различают объемную подачу, массовую подачу и весовую подачу. В характеристиках насосов обычно принято задавать объемную подачу, т. е. объем жидкости, полезно используемый потребителем, при давлении, измеренном на выходе из насоса. Для гидроструйных насосов кроме полезной (пассивной) подачи должен быть задан расход рабочей (активной) жидкости.

Напором насоса называют разность удельных механических энергий жидкости на выходе из насоса и на входе в него. Различают объемный, массовый и весовой напоры. Весовой напор имеет смысл в условиях определенного и постоянного поля гравитации. Он увеличивается с уменьшением ускорения свободнбго падения, а в условиях невесомости становится равным бесконечности. Поэтому весовой напор, широко используемый в настоящее время (на территории СССР он колеблется за счет изменения гравитационных сил в пределах 0,35 %, а в целом на Земле — в пределах 0,6 %), неудобен для характеристик насосов летательных и космических объектов.
На практике очень часто для высоконапорных насосов скоростным напором и энергией положения пренебрегают вследствие их малости по сравнению со статическим давлением. Полная мощность насоса N расходуется на приведение его в действие. Она подводится извне в виде энергии приводного двигателя или с расходом рабочей жидкости, подаваемой к струйному аппарату под определенным напором.

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса — отношение полезной гидравлической мощности, к полной подводимой мощности.

К показателям кавитации относят надкавитационный напор (кавитационный запас) — избыток удельной энергии жидкости над удельной энергией (упругостью) ее насыщенных паров. Для разных стадий развития кавитации различают следующие надкавитационные напоры:
подавляющий — значение надкавитационного напора, при котором в насосе не проявляется никаких признаков кавитации;
эрозионный (парогазовый) — значение надкавитационного напора, при котором обнаруживается эрозионное воздействие жидкости на проточную часть насоса; начало эрозии обнаруживается методом лаковых покрытий или путем анализа виброзвуковых характеристик;
параметрический — значение надкавитационного напора, при котором появляются устойчивые кавитационные каверны;
при испытаниях насосов рекомендуется принимать величину, при которой напор насоса уменьшается на 2 % по сравнению с бескавитационной работой при неизменной (заданной) подаче;
предельный— наименьшее значение надкавитационного напора, при котором еще сохраняется кинематическое подобие (подобие течений) в модельном и испытываемом (натурном) насосах.
Перечисленные кавитационные показатели являются объективными, однако для насосов важно знать необходимый надкавитационный напор. Этот параметр должен быть обеспечен в процессе эксплуатации для того, чтобы насос работал без существенного снижения напора и КПД или чтобы была ограничена приемлемыми пределами скорость кавитационной эрозии деталей насоса либо какие-нибудь другие показатели.

КПД η – отношение полезной мощности N_ПОЛ к потребляемой N.

Насосы следует эксплуатировать на тех режимах, при которых значение их КПД близки к max.

Явление кавитации в текущей жидкости возникает в тех случаях, когда статическое давление в какой-либо области е потока снижается до давления насыщенного пара. Кавитационный запас – превышение полной (статической и кинетической) удельной энергии потока жидкости перед входом в насос над удельной энергией давления насыщенных паров при возникновении кавитации в нем.

Источник

КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

P_Г = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]
g — ускорение свободного падения [м/сек 2 ]
Q — расход [м 3 /сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p₂ — p₁) / (ρ x g) [м]

p₂ — давление на напорном патрубке [Па]
p₁ — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

v₂ — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v₁ — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м 3 /с]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
d₂ — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d₁ — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Механическая мощность на валу электродвигателя:

η_Д — КПД электродвигателя,
P_Э — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

P_Э = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения

Выводы: как вычислить КПД насоса

С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность P_Э, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу P_В. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность Р_П равной мощности на валу электродвигателя Р_В
Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса Р_Г
Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Источник

Параметры работы насоса

Основными параметрами, характеризующими работу насоса являются; подача, напор, потребляемая и полезная мощность, КПД, частота вращения вала.

Подача насоса — расход жидкости через его напорный патрубок, изменяется расход как правило в л/мин или м^3/ч, то есть указывается какой объем жидкости, прошел через напорную линию насоса, такую подачу насоса называют объемной.

Кроме того, подачу можно указать в единицах массы за какой-либо промежуток времени, например кг/мин, такую подачу называют массовой. Особенно часто понятия объемной и массовой подачи или расхода применяются при работе с газом. Для жидкости, как правило, указывается только объемная подача.

Напор насоса — разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса. В более общем понятии напор — удельная механическая энергия жидкости, а следовательно, напор насоса — удельная механическая энергия переданная от насоса жидкости. Для динамических насосов напор, обычно, указывают в метрах.

Потребляемой мощностью насоса называют энергию, подводимую к нему от двигателя за единицу времени.

Полезную мощность насоса определяют как произведение подачи на давление на выходе насоса. Мощность измеряется в Ваттах (В, или кВ.

КПД насоса

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса представляет собой отношение его полезной мощности к потребляемой.

Для насоса полный КПД можно разделить на несколько составляющих. Каждая из этих составляющих определяется силами различного происхождения.

Механический КПД насоса — обусловленный механическими потерями, например трением в подшипниках.

Гидравлический КПД — значение которого определяют гидравлические сопротивления, например повороты, сужения расширения потока.

Объемный КПД — обусловленный перетечками рабочей жидкости внутри рабочей камеры насоса.

Полный КПЛ насоса — есть произведение, объемного, гидравлического и механического КПД.

Таким образом, можно составить зависимость:

Источник