Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Товароведение arrow Водоснабжение и водоотведение

Насосы и насосные станции

Основные понятия и определения энергетических параметров насосов

Насос представляет собой гидравлическую машину, которая служит для преобразования механической энергии, получаемой от двигателя, в кинетическую и потенциальную энергию движущегося потока жидкости. За счет этой энергии насосы поднимают жидкость на необходимую высоту и перемещают ее на требуемое расстояние.

Основными энергетическими параметрами насосов, определяющими диапазон их применения, являются: подача Q, напор Я, мощность N, коэффициент полезного действия η, вакуумметрическая высота всасывания Нв или кавитационный запас Δh.

Подача – отношение объема жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод, ко времени, измеряется в кубометрах в час или кубометрах в секунду. Идеальная подача насоса – сумма подачи и объемных потерь насоса.

Напор – высота, на которую жидкость способна подняться под влиянием статического давления, разности высот и скоростей. Напор насоса (в м) равен: Н = р/(ρg), где р – давление насоса, Па, определяемое зависимостью

где рк – рн – разность давлений на выходе и на входе в насос, Па; ρ – плотность жидкой среды, кг/м3; νκ и zн – скорость жидкой среды на выходе и на входе в насос, м/с; g – ускорение свободного падения, м/с2; zκ и zн – высота центра тяжести сечения выхода и входа в насос, м.

Напор работающего насоса, м, можно определить но показаниям приборов, установленных на входном и выходном патрубках насосов, по формуле

где Нво и Нмо – соответственно показания вакуумметра и манометра, приведенные к оси насоса, м: и

Если насос работает с подпором на входе, то вместо вакуумметра на входном патрубке устанавливают манометр, и напор определяется зависимостью

где Нмк и Нмн – соответственно показатели манометра на выходе и на входе в насос, приведенные к оси насоса;

– скоростной напор.

Величина скоростного напора весьма мала, и для практических целей ею можно пренебречь.

Мощность – мощность, потребляемая насосом, необходимая для создания нужного напора и преодоления всех видов потерь, которые возникают при преобразовании подводимой к насосу механической энергии в энергию потока жидкости, Вт:

где η – коэффициент полезного действия насоса; Nп – полезная мощность насоса, Вт, т.е. мощность, сообщаемая насосом подаваемой жидкости:

где Q – объемная подача насоса, м3/с; р – давление насоса, Па.

В практике проектирования в расчетах насосных агрегатов наибольшее применение нашла зависимость

где Q – подача, л/с, тогда γ = 1, если Q выражается в кубических метрах в секунду, то γ = 1000 кг/м3.

Коэффициент полезного действия – отношение полезной мощности к мощности насоса:

где ηг – отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе; ηο – отношение полезной мощности к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками; ηм – величина, выражающая относительную долю механических потерь в насосе.

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса выражает степень совершенства его конструкци. В лучших образцах насосов КПД достигает величин 94%. Для небольших насосов КПД колеблется в пределах 60...75, для средних – 70...80 и крупных – 80...90%. КПД насосов – переменная величина, которая зависит от условий и времени их эксплуатации. Так, при перекачке загрязненных жидкостей быстро уменьшается объемный и гидравлический КПД. При плохом профилактическом обслуживании падает механический КПД. Уменьшение КПД ведет к перерасходу электроэнергии и увеличению эксплуатационных расходов на перекачивание жидкостей. КПД насоса определяет экономическую целесообразность эксплуатации насоса при изменении остальных его энергетических параметров (напора, подачи, мощности).

Ежегодно стоимость электроэнергии, затрачиваемой насосом, в 30...40 раз больше стоимости насоса, поэтому при изменении КПД насоса на 3...4% целесообразнее заменить его новым или произвести капитальный ремонт.

Вакуумметрическая высота всасывания – разность абсолютных давлений окружающей среды и на входе в насос. Определяют ее в метрах по формуле

где ро – давление окружающей среды, Па; рн – давление на входе в насос, Па; ρ – плотность жидкой среды, кг/м3.

При определении отметки оси насоса необходимо знать допускаемую вакууметрическую высоту всасывания, при которой обеспечивается работа насоса без изменения его основных энергетических показателей.

Допускаемая вакуумметрическая высота всасывания для нормального давления 0,1 МПа и температуры перекачиваемой жидкости 293 К (20 °С) указана в паспорте насоса.

Если насос устанавливают в районе, где атмосферное давление отличается от нормального, а температура перекачиваемой жидкости выше или ниже 293 К, то допускаемую вакуумметрическую высоту всасывания определяют по формуле

где Нп – допускаемая вакуумметрическая высота всасывания по паспорту, м; На – атмосферное давление для данного района, Па; ht – упругость насыщенных паров жидкости при температуре t °С, м.

Отметка оси насоса равна отметке уровня воды в источнике плюс геометрическая высота подъема воды, которая равна

где hw вс – потери энергии во всасывающем трубопроводе (местные потери в фасонных частях hм плюс потери на трение по длине трубопровода hl.

Геометрическая высота всасывания насоса имеет важное значение при проектировании насосных станций, так как определяет глубину заложения фундамента насоса и машинного зала.

При движении потока жидкости от источника к входному отверстию удельная энергия потока уменьшается на величину ее затрат на преодоление гидравлических потерь и геометрической высоты подъема жидкости. При достижении удельной энергии потока величины, меньшей давления насыщенных паров перекачиваемой жидкости, в ней образуются пустоты. Явление образования пустот, заполненных парами жидкости и растворенными газами, в потоке перекачиваемой жидкости называется кавитацией.

Возникновение кавитации ведет к ухудшению энергетических параметров насоса и снижению КПД насоса.

Для обеспечения бескавитационной работы насоса необходимо, чтобы давление рн на входе в насос было больше давления насыщенных паров рнп. Условие бескавитационной работы насоса в системе

где Δhд – допускаемый кавитационный запас (принимается по паспорту насоса):

где рнп давление насыщенных паров перекачиваемой жидкости при заданной температуре, Па.

 
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы