2. Производительность, напор, давление, мощность и кпд нагнетателя.

Производительность – количество среды, подаваемое нагнетателем в единицу времени. Различают объёмную и массовую производительность.

, кг/с

M – массовая производительность, кг/с;

ρ – плотность жидкости, м³/кг;

Q – объёмная производительность, м³/с.

Напор – энергия, сообщаемая единице веса перекачиваемой жидкости. Напор не зависит от плотности перекачиваемой жидкости и физически представляет собой высоту столба той жидкости к потоку которой он относится.

, м

Вторая составляющая представляет собой динамический напор, вызванный изменением кинетической энергии потока. Если начальная и конечная скорости равны, то машина будет создавать только статический напор.

Полезная мощность – энергия, которую сообщает нагнетатель перекачиваемой жидкости в единицу времени.

, Вт

Потребляемая мощность – мощность, передаваемая от двигателя на вал нагнетателя.

Эффективность использования энергии нагнетателя можно оценить, зная КПД нагнетателя, который представляет собой отношение полезной мощности к потребляемой.

3. Характеристики центробежного нагнетателя (напор, мощность, кпд).

Представляют собой зависимости от производительности Q при постоянной частоте вращения n=const. Характеристики обычно представляют в виде графиков, т.к. аналитическое выражение для характеристик реальных машин получить очень сложно.

Характеристика H=f(Q) – прямая линия.

Построим теоретические опорные характеристики нагнетателей с рабочими колесами всех 3-х типов (загнутые вперёд, радиальные, загнутые назад). При этом считаем, сто геометрические размеры и число оборотов у всех нагнетателей одинаковы. Из рисунка видно, что при одной и той же производительности нагнетателей наибольший напор развивает колесо с лопастями, загнутыми вперёд.

Характеристика N=f(Q)

Полезная мощность Nп зависит от напора H, производительности Q и плотности жидкости.

Если ρ=const, то величина Nп определяется только величинами H и Q.

Nгидр>Nп, N>Nгидр на величину механических потерь ( механические потери в подшипниках и сальниках нагнетателя).

N=Nгидр+ΔNмех

Характеристика η=f(Q)

η_гид – гидравлический КПД, учитывающий совершенство использования проточной части

η₀ – объёмный КПД, учитывающий влияние утечек на экономичность машины

η_мех – механический КПД, характеризующий работу подшипников и сальников.

Объёмный и гидравлический КПД зависят от Q, а механический КПД считается независимым от Q.

Рассмотренные действительные характеристики нагнетателя обычно совмещают на одном графике и приводят в паспортных данных.

4. Способы регулирования центробежных нагнетателей.

   1. Дросселирование

а) на нагнетание. Регулирование осуществляется изменением степени открытия дросселя В на нагнетательном трубопроводе. При перекачки капельной жидкости в качестве дросселя используют вентили и задвижки, а в сетях, обслуживаемых вентиляторами, заслонки и шиберы. Построим характеристики сети при различных положениях дросселя В и нанесём характеристику нагнетателя.

Дроссель В прикрыт в большей степени для характеристики сети 2. Из рисунка видно, что после прикрытия дросселя Q_в>Q_а, при этом H_B>H_A, N_B<N_A.

б) на всасывание. Здесь изменяется степень открытия дросселя на всасывающем трубопроводе. Характеристика сети при этом изменяется аналогично. Однако прикрытие дросселя на всасывании снижает давление перед нагнетателем, что при перекачке капельных жидкостей может вызвать вскипание и кавитацию. Поэтому этот метод регулирования не применяют для насосов, но используют для вентиляторов и компрессоров.

2) Регулирование перепуском части жидкости

Ч асть жидкости перепускается из напорного трубопровода во всасывающий по обводной трубе через регулирующий дроссель в. Пусть положение дросселя не меняется, открытие приводит к следующему Q_в↑, Q↑, H↓, P_к↓, Q_а↓, N↑.

Недостаток: С уменьшением расхода потребителю Q_а мощность нагнетателя увеличивается.

3) Регулирование управляющим аппаратом на всасе.

1 -обтекатель

2-направляющий аппарат

3-корпус

4-рабочее колесо

5-вал

Теоретический напор:

Осевой направляющий аппарат состоит из ряда поворотных лопастей, которые в сечении имеют хорошо обтекаемую форму. Поворотная лопасть закрепляется одной полуосью на неподвижном обтекателе, а другой – на всасывающем патрубке. Когда лопасти повёрнуты так, что находятся в плоскостях, проходящих через ось вращения вала, т.е. когда φ=0, направляющий аппарат полностью открыт, и поток входит в рабочее колесо без закрутки. . Изменим положение лопастей направляющего аппарата φ>0. В этом случае возникает предварительная закрутка потока, . Тогда теоретический напор нагнетателя уменьшится, согласно полному уравнению Эйлера.

Изменение теоретического напора повлечёт за собой изменение действительной характеристики нагнетателей, а следовательно и перемещение совместной рабоы нагнетателей и сети.

Кроме осевого направляющего аппарата применяется радиальный направляющий аппарат, который также позволяет получить закрутку потока. (графики аналогичны). При использовании направляющего аппарата создаётся дополнительное гидравлическое сопротивление, которое ведёт к дополнительному падению давления на всасе. Поэтому из-за опасности вскипания для капельных жидкостей этот метод не применяется.

4 ) Регулирование изменением частоты вращения вала.

Очень экономичный, но не всегда возможно изменять частоту вращения вала. Изменение частоты вращения рабочего колеса приводит к изменению характеристик нагнетателя.

Для изменения числа оборотов в качестве привода могут применятся паровые и газовые турбины, ДВС, электродвигатели постоянного тока, асинхронные электродвигатели, соединённые с нагнетателем через гидромуфту.

5) Регулирование обрезкой рабочего колеса.

Обрезку рабочего колеса выполняют на токарном станке, уменьшая номинальный диаметр от D₂ до D’₂ при этом производительность, напор и потребляемая мощность уменьшаются.

, ,

Обрезка является крайним методом регулирования, максимальное значение должно быть указано в паспорте и не должно превышать 10%.