Потужність і коефіцієнт корисної дії насоса

Корисна потужність насоса рівна:

N_п = L/τ = ρgHV/τ = ρgQH (3.16)

 

де N_п – корисна потужність насоса, Вт;

L – корисна робота, Дж;

τ – час, с;

ρ – щільність рідини, кг/м³;

Н – висота підйому рідини, м;

V – об'єм рідини при поданні м³;

Q = V/τ – подання насоса, м³/с;

чи

 

N_п = ρQH/102 = Qр/1000, (3.16a)

 

де N_п – корисна потужність насоса, кВт;

р – тиск, що створюється насосом, Па

При передачі енергії від насоса до перекачуваної рідини мають місце наступні види втрат енергії: гідравлічні, об'ємні і механічні.

Ефективність використання енергії насосом оцінюється к. к. д. насоса ηп:

 

η_п = η_г η_о η_м, (3.17)

 

де η_п – к. к. д. насоса;

η_г – к. к. д., що враховує гідравлічні втрати;

η_о – к. к. д., що враховує об'ємні втрати;

η_м – к. к. д., що враховує механічні втрати.

Він визначається як відношення корисно використаної потужності N_п до усієї потужності насоса N_в, т. е.

 

η_п = N_п/N_в. (3.18)

Для поршневих насосів η_п = 0,6...0,9, для відцентрових η_п = 0,77…0,88.

 

Пристрій і принцип дії відцентрових насосів

Відцентровий насос – це лопатевий насос, в якому рідке середовище переміщається через робоче колесо від центру до периферії.

Простий одноступінчатий насос (мал. 3.9) складається з робочого колеса 1, поміщеного на валу 3 усередині нерухомого корпусу 4 спіральних форми. Робоче колесо складається з двох дисків - переднього і заднього; між дисками знаходяться лопатки 2, зігнуті убік, протилежну до напряму обертання колеса. Корпус насоса сполучений патрубками з трубопроводами - всмоктуючим 5 і нагнітальним 8. На початку всмоктуючої труби встановлюються 7 і зворотний клапан 6.

Перед пуском насос і увесь всмоктуючий трубопровід заливаються рідиною; зворотний клапан 6 всмоктуючої труби при цьому закритий. При швидкому обертанні робочого колеса 1, приведеного в дію двигуном, розвивається відцентрова сила, під впливом якої рідина між лопатками колеса переганяється до його периферії і, виходячи з колеса, поступає в спіральну камеру насоса, а з неї - в нагнітальний трубопровід. Одночасно в насосі і у всмоктуючій трубі тиск знижується, зворотний клапан 6 відкривається і рідина по всмоктуючій трубі 5 поступає в насос під дією зовнішнього тиску р0 на вільну поверхню джерела. При безперервному обертанні робочого колеса утворюється безперервний потік рідини в насос, а з нього - до місця подання.

Конструкції відцентрових насосів дуже різноманітні.

По розташованню осі обертання робочих органів – горизонтальні й вертикальними.

По числу східців і потоків – одноступінчаті, двоступінчаті і багатоступінчасті, однопоточні, двохпотокові і багатопотокові.

Насос, у якого рідке середовище подається через одне підведення, називається однопоточним насосом (мал. 3.9).

Для збільшення подання застосовуються двохпотокові і багатопотокові насоси, в яких рідке середовище подається відповідно через два або декілька підведень.

За місцем установки – стаціонарними, вбудованими і пересувними.

По розташуванню насоса – заглибними і свердловинними.

 

Характеристика насоса

Характеристикою насоса називається графічна залежність основних технічних показників від тиску(для об'ємних насосів) і від подання(для динамічних насосів) при постійних значеннях частоти обертання, в'язкості і щільності рідкого середовища на вході в насос.

Характеристика насоса визначається при заводських випробуваннях. Результати випробувань зображують у вигляді графіків. При виборі того або іншого типу слід пам'ятати, що у поршневих насосів подання Q не залежить від натиску Н, а у відцентрових – залежить.

На мал. 3.10 приведена характеристика одного з відцентрових насосів у вигляді кривих Н = f₁(Q); η = f₂(Q); N = f₃(Q), поєднаних на одному графіку.

Зона характеристики насоса, в межах якої рекомендується його експлуатація, називається робочою частиною характеристики насоса. Експлуатацію насоса слід вести в таких режимах, при яких к. к. д. досить високий і складає 93...95 аксимального(на мал. 3.10 крива η).

Режим роботи насоса при найбільшому значенні к. к. д. називається оптимальним режимом.

Неприпустимою є робота насоса в умовах можливої кавітації, що викликає зміну основних технічних показників. Подання, натиск і потужність насоса залежать від частоти обертання колеса насоса таким чином:

 

Q₁/Q₂ = n₁/n₂; (3.19)

 

Н₁/Н₂ = (n₁/n₂)²; (3.20)

 

N₁/N₂ = (n₁/n₂)³; (3.21)

 

де Q₁, Н₁, N₁ – об'ємне подання, натиск і споживана потужність насоса при частоті обертання n₁;

Q₂, Н₂, N₂ – об'ємне подання, натиск і споживана потужність насоса при частоті обертання n₂.

Співвідношення (3.19)...(3.21) виражають так звані закони пропорціональності для відцентрових насосів. Закони пропорціональності справедливі, якщо частота обертання міняється не більше ніж на 20%.