8.2. Основные параметры работы насосов

К основным параметрам, характеризующим работу насосов, от­носятся подача, напор, частота вращения вала, мощность, коэф­фициент полезного действия.

Подачей насоса называется количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени. Различают объемную Q_V (м³/с) и мас­совую Q_m (кг/с) подачи.

Подача поршневого насоса определяется площадью S поршня, длиной его хода s и частотой вращения п маховика или колен­чатого вала. Из рисунка видно, что длина пути, проходимая поршнем за полный оборот вала, равна 2s; однако подача жидкости происходит только за путь s, а вторая половина пути соответ­ствует всасыванию или холостому ходу поршня. Поэтому теоре­тический объем жидкости, подаваемой насосом простого действия за один оборот вала, будет равен объему цилиндра, т. е

, (2)

а теоретическая подача насоса (м³/с):

Q_т = Ssn/60. (3)

Действительная подача по ряду причин всегда меньше теоретической: из-за несвоевременной посадки клапанов часть жид­кости уходит обратно; из-за несвоевременного подъема всасы­вающего клапана всасывание начинается не в начале хода порш­ня; из-за неплотностей в сальниках, фланцах, манжетах, клапа­нах происходят утечки жидкости.

Все факторы, снижающие теоретическую подачу насоса, учиты­ваются объемным коэффициентом полезного действия; = 0,85 - 0,99. Таким образом, действительная подача будет равна:

Q_д = Q_т ₀. (4)

Напором насоса называется приращение энергии единицы веса жидкости или разность удельных энергий, рассматриваемых в сече­ниях потока, расположенных на выходе из насоса и перед ним. Эти сечения на рисунке 1 соответствуют местам установки манометра 12 и вакууметра 13. Поэтому напор на выходе из насоса согласно уравнению Бернулли будет равен: , а напрр на входе: . Потерями напора на трение и местные сопротивления пока пренебрегаем.

Тогда теоретический полный напор, создаваемый насосом, будет равен (м):

. (5)

или

, (6)

где z — разность уровней установки манометра и вакууметра, м; р_ман - манометрическое давление (показание манометра), Па; р_вак — вакууметрическое давление (показание вакууметра), Па; v_н, v_в - скорости жидкой среды на выходе и на входе в насос, м/с.

Таким образом, полный напор, развиваемый насосом, равен сумме геодезического, манометрического и вакууметрического на­поров и разности скоростных напоров в нагнетательном и всасы­вающем патрубках.

Действительный напор будет больше теоретического, так как при выводе уравнения не учитывались гидравлические сопротивления. Потери на их преодоление учитывают, вводя гидрав­лический коэффициент полезного действия, равный 0,7-0,9:

(7)

Различают потребляемую и полезную мощность насоса.

Потребляемая мощность N - это энергия, подводимая к насосу от двигателя в единицу времени.

Полезная мощность N_пол - это энергия, приобретенная за едини­цу времени жидкостью, прошедшей через насос (Вт):

N_пол = gQH. (8)

Полный КПД насоса представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой:

. (9)

Полный КПД может быть выражен как

, (10)

где _о – объемный КПД, учитывающий потери объема жидкости (внешние и внутренние утечки); _мех – механический КПД, учитывающий потери в механи­ческих передачах и потери на трение; _мех = 0,95 — 0,98.

Коэффициент полезного действия современных насосов колеб­лется в пределах 0,65 — 0,90.