- •3.1 Будова, принцип дії і класифікація 53
- •Загальні відомості про гідромашини і компресори та їх класифікація
- •1 Основні параметри насосів
- •2 Динамічні насоси
- •2.1 Будова, принцип дії і класифікація
- •2.2 Робочі колеса відцентрових насосів
- •2.3 Рух рідини в каналах робочого колеса ідеального насоса
- •2.4 Рівняння Ейлера для турбомашин
- •2.5 Вплив обмеженого числа лопатей на тиск насоса
- •2.6 Баланс енергії і коефіцієнт корисної дії динамічної машини
- •2.7 Залежність подачі, напору і потужності насоса від частоти обертання вала
- •Згідно рівняння Ейлера для безударного режиму роботи насоса
- •2.8 Характеристика динамічного насоса
- •2.9 Відносні (відсоткові) характеристики
- •2.10 Вплив густини і в’язкості рідини на характеристику насоса
- •2.11 Перерахунок характеристик відцентрових насосів з води на нафту
- •2.12 Явище подібності у відцентрових насосів
- •2.13 Коефіцієнт швидкохідності. Класифікація коліс за коефіцієнтом швидкохідності
- •2.14 Гідравлічна система. Робота насоса на гідравлічну мережу
- •2.15 Паралельна робота відцентрових насосів
- •2.16 Послідовна робота відцентрових насосів
- •2.17 Кавітація. Визначення висоти всмоктування динамічного насоса
- •2.18 Регулювання роботи відцентрових машин
- •2.18.2 Регулювання зміною частоти обертання вала машини
- •2.18.3 Регулювання зміною зовнішнього діаметра робочого колеса
- •2.18.4 Інші способи регулювання
- •3 Об’ємні насоси
- •3.1 Будова, принцип дії і класифікація
- •3.2 Середня подача зворотно-поступальних насосів різних типів Середня теоретична подача зпн за один оберт кривошипного вала рівна об’єму , описаному його поршнями (плунжерами). За час t
- •3.3 Графіки миттєвих подач насосів різних типів
- •3.4 Пневмокомпенсатори
- •3.5 Розрахунок пневмокомпенсаторів
- •3.6 Тиск в робочій камері насоса при нагнітанні і всмоктуванні з пневмокомпенсатором
- •Підставивши значення у вираз (3.18), отримаємо
- •3.7 Індикаторна діаграма
- •3.8 Втрати енергії. Коефіцієнт корисної дії і характеристика зворотно-поступальних насосів
- •3.9 Класифікація клапанів об’ємних насосів
- •3.10 Основи теорії роботи клапана
- •3.11 Умови виникнення стуку клапана
- •3.12 Основи розрахунку зворотно-поступальних насосів
- •3.12.1 Розрахунок гідравлічної коробки насоса
- •3.12.2 Розрахунок штока насоса двохсторонньої дії
- •3.13 Регулювання режиму роботи зворотно-поступальних насосів
- •3.14 Випробування об’ємних насосів
- •3.15 Основні правила обслуговування об’ємних насосів
- •4 Турбобури
- •4.1 Будова і принцип дії турбобурів
- •4.2 Види турбобурів
- •4.3 Однорозмірна теорія осьових турбін
- •4.4 Плани швидкостей. Режим роботи турбіни
- •4.5 Полігон швидкостей. Кінематичні коефіцієнти турбін
- •4.6 Умови роботи турбобура на вибої
- •4.7 Характеристика турбіни
- •4.8 Ремонт і регулювання турбобура
- •5 Компресори
- •5.1 Область застосування і типи компресорних машин
- •За розміщенням циліндрів компресори об’ємної дії бувають: горизонтальні, вертикальні, прямокутні (кутові), опозитні, V-подібні, ш-подібні, зіркоподібні.
- •5.2 Поршневі компресори. Принцип дії, будова, класифікація
- •5.3 Основні параметри компресорів
- •5.4 Одноступеневий стиск в поршневому компресорі
- •5.4.1 Робочий процес в циліндрі компресора
- •5.5 Об’ємна витрата газу на вході одноступеневого компресора
- •5.6 Ступеневе стиснення газу в поршневому компресорі
- •5.7 Основи термодинамічного розрахунку нафтопромислового компресора
- •1 Вибір числа ступеней
- •2 Розподіл тисків по ступенях
- •3 Показник адіабати і газова постійна суміші
- •4 Визначення температур по ступенях
- •5 Вибір типу і схеми компресора
- •6 Коефіцієнти співвідношення об’ємів
- •7 Визначення об’ємного коефіцієнта
- •8 Визначення коефіцієнтів наповнення Значення коефіцієнтів наповнення визначається за формулою
- •9 Визначення секундних робочих об’ємів
- •10 Визначення параметрів приводу компресора
- •5.8 Шляхи вдосконалення поршневих компресорів
- •Висновки
- •Перелік рекомендованої літератури
2.4 Рівняння Ейлера для турбомашин
Енергія, яка передається рідині чи газу робочим колесом відцентрової машини, визначається в основному величинами абсолютної, відносної і колової швидкостей на вході і виході з міжлопатевих каналів. Плани таких швидкостей приведені на рис.2.7, де позначено: – колова швидкість; – відносна швидкість, тобто швидкість потоку відносно колеса, що обертається; – абсолютна швидкість (швидкість рідини відносно нерухомого корпусу машини).
Характерними елементами являються також наступні кути:
– кут між векторами колової і абсолютної швидкостей;
– кут між векторами відносної і колової швидкостей (він визначається формою лопатей відцентрової машини і режимом її роботи).
В теорії і розрахунках відцентрових машин використовують також колову і радіальну складові абсолютних і відносних швидкостей і позначаються індексами u і r.
Для виведення основного рівняння відцентрової машини використовується закон моментів кількості руху. На основі цього закону приріст моменту кількості руху матеріальної системи відносно даної осі за деякий проміжок часу рівний моментові імпульсу всіх зовнішніх сил, що діють на систему за той же проміжок часу відносно тієї ж осі.
Основне рівняння відцентрових машин має наступний вигляд
, (2.5) де – теоретичний напір, який створюється лопатями робочого колеса машини (при безмежній кількості безмежно тонких лопатей);
і – колові швидкості рідини (відповідно на виході і вході робочого колеса;
і – абсолютні швидкості рідини (відповідно на виході і вході робочого колеса;
і – гідродинамічні кути на виході і вході робочого колеса;
g – прискорення вільного падіння.
Рівняння (2.5) вперше було отримане в Росії академіком Л. Ейлером у XVIII ст. і носить назву рівняння Ейлера.
На безударному режимі роботи відцентрової машини , а тому рівняння (2.5) прийме вигляд
. (2.6)
Між тиском насоса і його напором існує залежність
. (2.7)
На безударному режимі роботи ідеального насоса будемо мати
. (2.8)
Відомо, що .
Підставивши значення в рівняння (2.8) отримаємо (2.9)
, (2.9)
де – колова проекція абсолютної швидкості на виході робочого колеса.
Аналізуючи рівняння (2.9) приходимо до висновку, що тиск насоса можна підвищити шляхом збільшення параметрів n, i .
Із збільшенням зростає кут , що негативно впливає на ККД насоса ( опт =200…400). Із збільшенням r2 суттєво збільшуються розміри і маса насоса, втрати енергії на тертя бокових поверхонь дисків робочого колеса (дискові втрати) і гідравлічний опір каналів колеса рухові рідини. При збільшенні частоти обертання робочого колеса зменшуються його розміри і ширина каналів. Виготовлення такого колеса затрудняється. Крім того при великій частоті обертання робочого колеса може відбутись розрив суцільності потоку рідини, утворюються пустоти, які заповнюються парами рідини і газів, що виділяються з рідини. Виникає явище кавітації, яке призводить до зниження основних параметрів насоса, підвищення шуму і вібрації, а також ерозійного спрацювання робочих коліс.
Дійсний напір H, створюваний робочим колесом реальної машини, менший від із-за наявності обмеженого числа лопатей і в’язкості рідини.