Формула для определения мощности на валу насоса. Определение полезной мощности насоса

Устройство и работа гидравлических машин основана на использовании принципов гидравлики. Гидравлические машины это такие, в которых основным рабочим телом является жидкость.

По своему назначению в зависимости от характера происходящих в них энергетических процессов гидравлические машины можно разделить на две большие группы: гидравлические двигатели и насосы.

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода различных машин.

Насосами называются гидравлические машины для перемещения жидкостей путем повышения энергии рабочей среды. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих эти машины в действие, преобразуется в них в гидравлическую энергию жидкости.

По принципу действия различают гидравлические машины лопастного типа (центробежные насосы, турбины) и машины, действующие по принципу вытеснения жидкости твердым телом (поршневые насосы).

Полезная работа, потребляемая насосом в единицу времени (мощность) будет равна:

N= γ·Q·H л.с.

где γ – удельный вес жидкости, γ = ρ·g ;

Q – производительность насоса, т.е. расход жидкости, подаваемой насосом в трубопровод;

Н – полный (манометрический) напор.

Действительная мощность, потребляемая насосом и подводимая к нему от двигателя, будет больше полезной мощности ввиду неизбежных потерь энергии в насосе. В формуле для определения полезной мощности насоса Н = Н нас, тогда N нас = , где определяется по формуле:

где Н-высота подъема, т.е. Н=Н2·αi. Для практических расчетов принимаем αi=1. Индекс «в» на всасывающей линии, «н» - на нагнетательной линии.

Вычислим :

Результаты расчетов по вариантам занести в таблицу:

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ряде участков гидравлической установки режим течения жидкости – турбулентный, в результате мы имеем большие потери напора. Как следствие это влечет за собой экономические затраты. Рекомендую добавить в циркуляционную жидкость небольшие количества таких веществ, как, например, высокомолекулярные полимеры (полиокс, полиакриламид – ПАА), гуаровая смола, поливиниловый спирт – ПВС. Будучи растворенными в жидкости, они обладают способностью значительно снижать гидравлические сопротивления при турбулентном режиме.

Механизм происходящих при этом явлений полностью пока не выяснен, но есть основания полагать. Что частицы этих веществ (их длинные и гибкие молекулы), внесенные в поток жидкости, тесно взаимодействуя с ее пульсирующими частицами, существенно изменят характер турбулентного течения.

Указанные изменения проявляются, прежде всего, в близкой к стенкам, ограничивающим поток, весьма малой по толщине области пограничного слоя. Здесь снижаются пристеночные поперечные пульсации скоростей и давлений, и это оказывает решающее влияние на общий уровень турбулентности и поведение потока в целом. Причем достаточно нескольких миллионных долей полимера по отношению к растворителю, чтобы достигалось значительное уменьшение гидравлического сопротивления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Нефтегазовая гидромеханика/ Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д.- Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.-

2. Техническая гидромеханика/ Емцев Б.Т. – 2-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1987.-440 с.: ил.

3. Основы теоретической механики: Учебник. 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Изд-во МГУ, 2000.- 719 с.

4. Сопротивление материалов: Учебник для вузов/ Под общ. Ред. Акад. АН УССР Г.С. Писаренко.- 4-е изд. перераб. и доп.- Киев: Высшая школа, 1979.-696 с. 30106.2105000000.

5. Бурдин Г.Д., Базакуза В.А., Единицы физических величин: Справочник-Харьков: Высшая школа, 1984.

6. Стоцкий Л.Р. Физические величины и их единицы.-М.: Просвещение, 1984.

7.Теория механизмов и машин: Терминология. Буквенное обозначение величин.-М.: Наука, 1984.

8. Курсовое проектирование и его унификация в Московском институте нефти и газа имени И.М. Губкина.4.1. и 4.2..-М.-: МИНГ, 1987.

9. Методическое пособие для выполнения курсовой работы по гидравлике/Зозуля Н.Е., Альметьевск, 2001.

полезная мощность Nп-это мощность затрачиваемая на сообщение жидкости энергии. Полная мощность равна произведению удельной энергии жидкости на массовый расход

(Вт) (кг/с)

Мощность на валу насоса(N в)- это мощность потребляемая насосом или затрачиваемая. Nв>Nп в следствии потерь энергии.

(ВТ)

(КПД) насоса=

-объемный КПД=(отношение действительной подачи к теоретической)

Объемный КПД учитывает потери производимости при утечках жидкости через зазоры и сальники насоса, а так же в следствии неодновременного открытия клапанов на всасывающей и нагнетательной (высотах)? и выделении газов при движении жидкости в области пониженного давления.

Гидравлический КПД=(отношение удельной энергии действительной к теоретической)

Механический КПД-возникает за счет механического трения в насосе.

Мощность давления:

-КПД насосной установки.

Мощность насосной установки

B-коэффициент запаса мощности, который учитывает потери энергии на преодоление инерции покоящийся жидкости. С увеличением мощности давления, коэффициент запаса мощности уменьшается.

21.Принцип работы центробежного насоса.

Устройство:

Основной рабочий орган ц-б насоса – свободно вращающееся внутри спиралевидного корпуса колесо, насаженное на вал. Между дисками колеса – лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности дисков и поверхности лопаток образуют т.н. межлопастные каналы колеса, при работе заполненные перекачиваемой жидкостью. Всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении колеса.

Принцип работы:

При переходе жидкости из канала рабочего колеса в корпус происходит резкое снижение скорости, в результате чего кинетическая энергия жидкости превращается в потенциальную энергию давления, которое необходимо для подачи жидкости на заданную высоту. При этом в центре колеса создается разрежение, и вследствие этого жидкость непрерывно поступает по всасывающему трубопроводу в корпус насоса, а затем в межлопастные каналы рабочего колеса. Если перед пуском ц-б насоса всасывающий трубопровод и корпус не залиты жидкостью, то возникающего разрежения будет недостаточно для подъема жидкости в насос (из-за зазоров между колесом и корпусом). Чтобы жидкость не выливалась из насоса, на всасывающем трубопроводе устанавливают обратный клапан. Для отвода жидкости в корпусе насоса есть расширяющаяся спиралевидная камера: жидкость сначала поступает в эту камеру, а затем в нагнетательный трубопровод.

22. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса. Параллелограмм скоростей. Основные уравнения центробежного насоса.

Параллелограмм скоростей – графическое изображение относительной (W) и окружной (U) скоростей.

Построив параллелограмм скоростей, находим скорость С 1 на входе жидкости в рабочее колесо, направленную под углом α 1 , и скорость С 2 на выходе из колеса, направленную под углом α 2 . При движении жидкости внутри рабочего колеса её абсолютная скорость увеличивается от С 1 до С 2 .

Основное уравнение ц-б насоса устанавливает зависимость между теоретическим напором Н т, создаваемым колесом, и скоростью движения жидкости в колесе. Это уравнение называется уравнением Эйлера:

На практике насосы изготавливают таким образом, чтобы α 1 ≈90 о, т.е. cosα 1 = 0, это условие безударного входа жидкости в колесо. Основное уравнение принимает вид.

полезная мощность Nп-это мощность затрачиваемая на сообщение жидкости энергии. Полная мощность равна произведению удельной энергии жидкости на массовый расход

(Вт) (кг/с)

Мощность на валу насоса(N в)- это мощность потребляемая насосом или затрачиваемая. Nв>Nп в следствии потерь энергии.

(ВТ)

(КПД) насоса=

-объемный КПД=(отношение действительной подачи к теоретической)

Объемный КПД учитывает потери производимости при утечках жидкости через зазоры и сальники насоса, а так же в следствии неодновременного открытия клапанов на всасывающей и нагнетательной (высотах)? и выделении газов при движении жидкости в области пониженного давления.

Гидравлический КПД=(отношение удельной энергии действительной к теоретической)

Механический КПД-возникает за счет механического трения в насосе.

Мощность давления:

-КПД насосной установки.

Мощность насосной установки

B-коэффициент запаса мощности, который учитывает потери энергии на преодоление инерции покоящийся жидкости. С увеличением мощности давления, коэффициент запаса мощности уменьшается.

21.Принцип работы центробежного насоса.

Устройство:

Основной рабочий орган ц-б насоса – свободно вращающееся внутри спиралевидного корпуса колесо, насаженное на вал. Между дисками колеса – лопасти, плавно изогнутые в сторону, противоположную направлению вращения колеса. Внутренние поверхности дисков и поверхности лопаток образуют т.н. межлопастные каналы колеса, при работе заполненные перекачиваемой жидкостью. Всасывание и нагнетание жидкости происходит равномерно и непрерывно под действием центробежной силы, возникающей при вращении колеса.

Принцип работы:

При переходе жидкости из канала рабочего колеса в корпус происходит резкое снижение скорости, в результате чего кинетическая энергия жидкости превращается в потенциальную энергию давления, которое необходимо для подачи жидкости на заданную высоту. При этом в центре колеса создается разрежение, и вследствие этого жидкость непрерывно поступает по всасывающему трубопроводу в корпус насоса, а затем в межлопастные каналы рабочего колеса. Если перед пуском ц-б насоса всасывающий трубопровод и корпус не залиты жидкостью, то возникающего разрежения будет недостаточно для подъема жидкости в насос (из-за зазоров между колесом и корпусом). Чтобы жидкость не выливалась из насоса, на всасывающем трубопроводе устанавливают обратный клапан. Для отвода жидкости в корпусе насоса есть расширяющаяся спиралевидная камера: жидкость сначала поступает в эту камеру, а затем в нагнетательный трубопровод.

22. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса. Параллелограмм скоростей. Основные уравнения центробежного насоса.

Параллелограмм скоростей – графическое изображение относительной (W) и окружной (U) скоростей.

Построив параллелограмм скоростей, находим скорость С 1 на входе жидкости в рабочее колесо, направленную под углом α 1 , и скорость С 2 на выходе из колеса, направленную под углом α 2 . При движении жидкости внутри рабочего колеса её абсолютная скорость увеличивается от С 1 до С 2 .

Основное уравнение ц-б насоса устанавливает зависимость между теоретическим напором Н т, создаваемым колесом, и скоростью движения жидкости в колесе. Это уравнение называется уравнением Эйлера:

На практике насосы изготавливают таким образом, чтобы α 1 ≈90 о, т.е. cosα 1 = 0, это условие безударного входа жидкости в колесо. Основное уравнение принимает вид.

Мощностью насоса (мощностью, потребляемой насосом) назы­вается энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу вре­мени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобре­тает энергию в количестве Н, з а единицу времени через насос про­текает жидкость весом pgQ.

Мощность, которая подводится к валу насоса называется подведенной. Она равна произведению крутящего момента на валу на его угловую скорость:

N П = M КР ω

Гидравлическая (полезная) мощность насоса

Мощность - работа в единицу времени - применительно к насосам можно определять по нескольким соотношениям в зависимости от принятых единиц измерения подачи, давления или напора. Полезной мощностью называют мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкости. Если подача Q выражена в м3/с, а давление насоса - в Па, то полезная мощность Nп, кВт, составит

При массовой подаче QM выраженной в кг/с,

Если напор насоса выражен в метрах столба перекачиваемой жидкости, то

Для воды при температуре 20 °С и q = 9,81 м/с2

Если же подача воды выражена в м3/ч, а напор - в м вод. ст., то

Если мощность необходимо выразить в л. с, то ее вычисляют по следующей формуле:

Мощность насоса, т. е. мощность, потребляемая насосом,

где η - КПД насоса.

Из формулы (2.46) видно, что КПД насоса представляет собой отношение полезной мощности к мощности насоса

Бъемный к.п.д. насоса

Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Объемные потери возникают вследствие перетекания части жид кости из области высокого давления в область пониженного давления (во всасывающую часть насоса) и вследствие утечек жидкости через сальники. Объемные потери оценивают объемным КПД насоса

где N0 - мощность, потерянная в результате перетекания жидкости и утечек

где Nм- мощность, затраченная на преодоление механических потерь

Гидравлический к.п.д. насоса

Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Гидравлическими потерями называют потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости от входа в насос до выхода из него, т. е. во всасывающем аппарате, рабочем колесе и нагнетательном патрубке. Гидравлические потери оценивают гидравлическим КПД насоса:

где Nn - полезная мощность насоса; Nг - мощность, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.

51. Механический к.п.д. насоса

Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Механические потери слагаются из потерь на трение в подшип-никах, сальниках и разгрузочных дисках рабочего колеса, а также из потерь на трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость. Механические потери оценивают механическим КПД насоса.

Общий к.п.д. насоса

КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом

Подобно тому, как это принято для лопастных насосов, для объемных насосов 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 на трение в механизме насоса:

(2.10)

где - индикаторное давление, создаваемое в рабочей камере насоса и соответствующее теоретическому напору в лопастном насосе; - потери мощности на трение в механизме насоса; - индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей камере и соответствующая гидравлической мощности в лопастных насосах.

Умножим и разделим уравнение (2.7.8) на и произведем перегруппировку множителей. Получим

т. е. КПД насоса (общий) равен произведению трех частных КПД - гидравлического, объемного и механического.

КПД поршневых насосов зависит от размеров насоса и его конструкции, рода подаваемой жидкости и главным образом от развиваемого им давления. При давлении до 10 МПа η=0,9-0,92; при давлении 30-40 МПа η=0,8-0,85; при этом снижении КПД с увеличением давления зависит не только от конструкции насоса, но и от модуля упругости подаваемой жидкости, который снижается благодаря пузырькам газов.