- •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
2.7 Залежність подачі, напору і потужності насоса від частоти обертання вала
Подача реального відцентрового насоса визначається залежністю
, (2.16) де D2 – довжина кола на виході робочого колеса;
Z 2 – звуження “живого” перерізу колеса на виході;
Z – число лопатей робочого колеса;
2 – товщина лопаті на виході робочого колеса;
b2 – ширина каналу (лопаті) на виході;
– величина меридіональної складової абсолютної швидкості рідини на виході робочого колеса.
Розглядаючи трикутник швидкостей рідини на виході робочого колеса (рис.2.11) видно, що при зміні частоти обертання вала насоса з n (при якій існували швидкості ) на n1 отримаємо нові швидкості , які при тих же кутах і утворюють трикутник швидкостей, подібний і пропорціональний першому. Виходячи із подібності трикутників можна записати
. (2.17)
Відомо також, що ,
звідки . (2.18)
Рисунок 2.11 – Трикутник швидкостей рідини на виході із робочого колеса
Зважаючи, що в формулі (2.16) всі величини правої частини рівняння постійні, за виключенням швидкості , яка пропорціональна подачі Q, то підставляючи значення (2.18) у (2.16) отримаємо
, (2.19)
тобто подача насоса прямопропорціональна частоті обертання вала.
Згідно рівняння Ейлера для безударного режиму роботи насоса
.
Оскільки
,
то при зміні частоти обертання вала з величини на величину , створюваний насосом напір буде
(2.20)
Отже, напір насоса пропорціональний квадратові частоти обертання вала.
Потужність насоса визначається залежністю
. (2.21)
При зміні частоти обертання вала з величини n на величину n1 і враховуючи формули (2.19) і (2.20), отримаємо
, (2.22)
тобто потужність пропорціональна кубові частоти обертання вала насоса.
Залежності (2.19), (2.20), (2.22), при роботі насоса на одній і тій же рідині називаються законами пропорціональності.
2.8 Характеристика динамічного насоса
Характеристика динамічного насоса – це графічні залежності напору, потужності і ККД від подачі при постійній частоті обертання робочого колеса і роботі насоса на воді. Характеристика насоса – документ, яким завод-виробник забезпечує свій виріб. Схема стендової установки для зняття характеристики динамічного насоса приведена на рис.2.12. Подачу змінюють шляхом дроселювання потоку рідини засувкою на виході насоса.
Н – насос; МВ – мановакуумметр; МОМ – моментомір; Д – електродвигун; Т – тахометр; М – манометр; В – витратомір
Рисунок 2.12 – Схема стендової установки для зняття характеристики динамічного насоса
Запускають стендову установку при повністю закритій засувці на виході насоса (при подачі Q=0). Напір насоса на цьому режимі буде
, (2.23)
де – тиск (по манометру) на виході насоса;
– тиск (по мановакуумметру) на вході насоса;
– густина води ( =1000 );
– прискорення вільного падіння.
Споживана насосом потужність (при Q=0) обумовлена циркуляційними потоками в проточній частині машини і особливо в робочому колесі, дисковим тертям, механічним тертям в ущільненнях і підшипниках вала. На цьому режимі =0.
Наступне значення основних параметрів отримаємо, привідкрив-ши засувку на виході насоса. При подачі напір насоса буде
. (2.24)
Потужність насоса
, (2.25)
де
.
Корисна потужність
, (2.26)
а ККД
. (2.27)
На 8...10 режимах роботи стендової установки (від =0 до = ) отримаємо відповідні значення основних параметрів насоса. З’єднавши отримані точки плавними лініями (рис.2.13) отримаємо залежності:
– H-Q – напірна характеристика насоса;
– N-Q – характеристика потужності;
– -Q – характеристика ККД;
Режим роботи насоса при максимальному ККД називається оптимальним. Слід зазначити, що представлені в довідниках значення подачі, напору, потужності і ККД відносяться саме до оптимального режиму. Зона (0,8...1,2) , в межах якої рекомендується експлуатувати динамічні насоси, називається робочою частиною характеристики (в цій зоні ККД близький до максимального значення).
З характеристики насоса для кожного значення подачі знаходимо величину напору, потужності і ККД.
Н-Q – напірна характеристика;
N-Q – характеристика потужності;
η-Q – характеристика ККД
Рисунок 2.13 – Характеристика відцентрового насоса