Полезная мощность насоса определяется по формуле
Устройство и работа гидравлических машин основана на использовании принципов гидравлики. Гидравлические машины это такие, в которых основным рабочим телом является жидкость.
По своему назначению в зависимости от характера происходящих в них энергетических процессов гидравлические машины можно разделить на две большие группы: гидравлические двигатели и насосы.
Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода различных машин.
Насосами называются гидравлические машины для перемещения жидкостей путем повышения энергии рабочей среды. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих эти машины в действие, преобразуется в них в гидравлическую энергию жидкости.
По принципу действия различают гидравлические машины лопастного типа (центробежные насосы, турбины) и машины, действующие по принципу вытеснения жидкости твердым телом (поршневые насосы).
Полезная работа, потребляемая насосом в единицу времени (мощность) будет равна:
N= γ·Q·H л.с.
где γ – удельный вес жидкости, γ = ρ·g ;
Q – производительность насоса, т.е. расход жидкости, подаваемой насосом в трубопровод;
Н – полный (манометрический) напор.
Действительная мощность, потребляемая насосом и подводимая к нему от двигателя, будет больше полезной мощности ввиду неизбежных потерь энергии в насосе. В формуле для определения полезной мощности насоса Н = Ннас , тогда Nнас= , где определяется по формуле:
где Н-высота подъема, т.е. Н=Н2·αi. Для практических расчетов принимаем αi=1. Индекс «в» на всасывающей линии, «н» — на нагнетательной линии.
Вычислим :
Откуда:
Nнас=
Результаты расчетов по вариантам занести в таблицу:
| Вариант | Значение Nнас, кВт |
| 6,628 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ряде участков гидравлической установки режим течения жидкости – турбулентный, в результате мы имеем большие потери напора. Как следствие это влечет за собой экономические затраты. Рекомендую добавить в циркуляционную жидкость небольшие количества таких веществ, как, например, высокомолекулярные полимеры (полиокс, полиакриламид – ПАА), гуаровая смола, поливиниловый спирт – ПВС. Будучи растворенными в жидкости, они обладают способностью значительно снижать гидравлические сопротивления при турбулентном режиме.
Механизм происходящих при этом явлений полностью пока не выяснен, но есть основания полагать. Что частицы этих веществ (их длинные и гибкие молекулы), внесенные в поток жидкости, тесно взаимодействуя с ее пульсирующими частицами, существенно изменят характер турбулентного течения.
Указанные изменения проявляются, прежде всего, в близкой к стенкам, ограничивающим поток, весьма малой по толщине области пограничного слоя. Здесь снижаются пристеночные поперечные пульсации скоростей и давлений, и это оказывает решающее влияние на общий уровень турбулентности и поведение потока в целом. Причем достаточно нескольких миллионных долей полимера по отношению к растворителю, чтобы достигалось значительное уменьшение гидравлического сопротивления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нефтегазовая гидромеханика/ Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д.- Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.-
480 с.
2. Техническая гидромеханика/ Емцев Б.Т. – 2-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1987.-440 с.: ил.
3. Основы теоретической механики: Учебник. 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Изд-во МГУ, 2000.- 719 с.
4. Сопротивление материалов: Учебник для вузов/ Под общ. Ред. Акад. АН УССР Г.С. Писаренко.- 4-е изд. перераб. и доп.- Киев: Высшая школа, 1979.-696 с. 30106.2105000000.
5. Бурдин Г.Д., Базакуза В.А., Единицы физических величин: Справочник-Харьков: Высшая школа, 1984.
6. Стоцкий Л.Р. Физические величины и их единицы.-М.: Просвещение, 1984.
7.Теория механизмов и машин: Терминология. Буквенное обозначение величин.-М.: Наука, 1984.
8. Курсовое проектирование и его унификация в Московском институте нефти и газа имени И.М. Губкина.4.1. и 4.2..-М.-: МИНГ, 1987.
9. Методическое пособие для выполнения курсовой работы по гидравлике/Зозуля Н.Е., Альметьевск, 2001.
Источник
Устройство и работа гидравлических машин основана на использовании принципов гидравлики. Гидравлические машины это такие, в которых основным рабочим телом является жидкость.
По своему назначению в зависимости от характера происходящих в них энергетических процессов гидравлические машины можно разделить на две большие группы: гидравлические двигатели и насосы.
Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода различных машин.
Насосами называются гидравлические машины для перемещения жидкостей путем повышения энергии рабочей среды. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих эти машины в действие, преобразуется в них в гидравлическую энергию жидкости.
По принципу действия различают гидравлические машины лопастного типа (центробежные насосы, турбины) и машины, действующие по принципу вытеснения жидкости твердым телом (поршневые насосы).
Полезная работа, потребляемая насосом в единицу времени (мощность) будет равна:
N= γ·Q·H л.с.
где γ – удельный вес жидкости, γ = ρ·g ;
Q – производительность насоса, т.е. расход жидкости, подаваемой насосом в трубопровод;
Н – полный (манометрический) напор.
Действительная мощность, потребляемая насосом и подводимая к нему от двигателя, будет больше полезной мощности ввиду неизбежных потерь энергии в насосе. В формуле для определения полезной мощности насоса Н = Н нас, тогда N нас = , где определяется по формуле:
где Н-высота подъема, т.е. Н=Н2·αi. Для практических расчетов принимаем αi=1. Индекс «в» на всасывающей линии, «н» — на нагнетательной линии.
Вычислим :
Результаты расчетов по вариантам занести в таблицу:
| Вариант | Значение Nнас, кВт |
| 6,628 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ряде участков гидравлической установки режим течения жидкости – турбулентный, в результате мы имеем большие потери напора. Как следствие это влечет за собой экономические затраты. Рекомендую добавить в циркуляционную жидкость небольшие количества таких веществ, как, например, высокомолекулярные полимеры (полиокс, полиакриламид – ПАА), гуаровая смола, поливиниловый спирт – ПВС. Будучи растворенными в жидкости, они обладают способностью значительно снижать гидравлические сопротивления при турбулентном режиме.
Механизм происходящих при этом явлений полностью пока не выяснен, но есть основания полагать. Что частицы этих веществ (их длинные и гибкие молекулы), внесенные в поток жидкости, тесно взаимодействуя с ее пульсирующими частицами, существенно изменят характер турбулентного течения.
Указанные изменения проявляются, прежде всего, в близкой к стенкам, ограничивающим поток, весьма малой по толщине области пограничного слоя. Здесь снижаются пристеночные поперечные пульсации скоростей и давлений, и это оказывает решающее влияние на общий уровень турбулентности и поведение потока в целом. Причем достаточно нескольких миллионных долей полимера по отношению к растворителю, чтобы достигалось значительное уменьшение гидравлического сопротивления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Нефтегазовая гидромеханика/ Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д.- Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.-
2. Техническая гидромеханика/ Емцев Б.Т. – 2-е изд., перераб. И доп.- М.: Машиностроение, 1987.-440 с.: ил.
3. Основы теоретической механики: Учебник. 2-е изд., перераб. и дополн. – М.: Изд-во МГУ, 2000.- 719 с.
4. Сопротивление материалов: Учебник для вузов/ Под общ. Ред. Акад. АН УССР Г.С. Писаренко.- 4-е изд. перераб. и доп.- Киев: Высшая школа, 1979.-696 с. 30106.2105000000.
5. Бурдин Г.Д., Базакуза В.А., Единицы физических величин: Справочник-Харьков: Высшая школа, 1984.
6. Стоцкий Л.Р. Физические величины и их единицы.-М.: Просвещение, 1984.
7.Теория механизмов и машин: Терминология. Буквенное обозначение величин.-М.: Наука, 1984.
8. Курсовое проектирование и его унификация в Московском институте нефти и газа имени И.М. Губкина.4.1. и 4.2..-М.-: МИНГ, 1987.
9. Методическое пособие для выполнения курсовой работы по гидравлике/Зозуля Н.Е., Альметьевск, 2001.
полезная
мощность
Nп-это
мощность затрачиваемая на сообщение
жидкости энергии. Полная мощность равна
произведению удельной энергии жидкости
на массовый расход
(Вт)
(кг/с)
Мощность
на валу насоса(N
в)-
это
мощность потребляемая насосом или
затрачиваемая. Nв>Nп
в следствии потерь энергии.
(ВТ)
(КПД)
насоса=
-объемный
КПД=(отношение
действительной подачи к теоретической)
Объемный
КПД учитывает потери производимости
при утечках жидкости через зазоры и
сальники насоса, а так же в следствии
неодновременного открытия клапанов на
всасывающей и нагнетательной (высотах)?
и выделении газов при движении жидкости
в области пониженного давления.
Гидравлический
КПД=(отношение
удельной энергии действительной к
теоретической)
Механический
КПД-возникает за счет механического
трения в насосе.
Мощность
давления:
-КПД
насосной установки.
Мощность
насосной установки
B-коэффициент
запаса мощности, который учитывает
потери энергии на преодоление инерции
покоящийся жидкости. С увеличением
мощности давления, коэффициент запаса
мощности уменьшается.
21.Принцип работы центробежного насоса.
Устройство:
Основной
рабочий орган ц-б насоса – свободно
вращающееся внутри спиралевидного
корпуса колесо, насаженное на вал. Между
дисками колеса – лопасти, плавно
изогнутые в сторону, противоположную
направлению вращения колеса. Внутренние
поверхности дисков и поверхности лопаток
образуют т.н. межлопастные каналы колеса,
при работе заполненные перекачиваемой
жидкостью. Всасывание и нагнетание
жидкости происходит равномерно и
непрерывно под действием центробежной
силы, возникающей при вращении колеса.
Принцип
работы:
При
переходе жидкости из канала рабочего
колеса в корпус происходит резкое
снижение скорости, в результате чего
кинетическая энергия жидкости превращается
в потенциальную энергию давления,
которое необходимо для подачи жидкости
на заданную высоту. При этом в центре
колеса создается разрежение, и вследствие
этого жидкость непрерывно поступает
по всасывающему трубопроводу в корпус
насоса, а затем в межлопастные каналы
рабочего колеса. Если перед пуском ц-б
насоса всасывающий трубопровод и корпус
не залиты жидкостью, то возникающего
разрежения будет недостаточно для
подъема жидкости в насос (из-за зазоров
между колесом и корпусом). Чтобы жидкость
не выливалась из насоса, на всасывающем
трубопроводе устанавливают обратный
клапан. Для отвода жидкости в корпусе
насоса есть расширяющаяся спиралевидная
камера: жидкость сначала поступает в
эту камеру, а затем в нагнетательный
трубопровод.
22. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса. Параллелограмм скоростей. Основные уравнения центробежного насоса.
Параллелограмм
скоростей – графическое изображение
относительной (W)
и окружной (U)
скоростей.
Построив
параллелограмм скоростей, находим
скорость С 1 на
входе жидкости в рабочее колесо,
направленную под углом α 1 ,
и скорость С 2
на выходе из колеса, направленную под
углом α 2 .
При движении жидкости внутри рабочего
колеса её абсолютная скорость увеличивается
от С 1
до С 2 .
Основное
уравнение ц-б насоса устанавливает
зависимость между теоретическим напором
Н т,
создаваемым колесом, и скоростью движения
жидкости в колесе. Это уравнение
называется уравнением Эйлера:
На
практике насосы изготавливают таким
образом, чтобы α 1 ≈90 о,
т.е. cosα 1 =
0, это условие безударного входа жидкости
в колесо. Основное уравнение принимает
вид.
полезная
мощность
Nп-это
мощность затрачиваемая на сообщение
жидкости энергии. Полная мощность равна
произведению удельной энергии жидкости
на массовый расход
(Вт)
(кг/с)
Мощность
на валу насоса(N
в)-
это
мощность потребляемая насосом или
затрачиваемая. Nв>Nп
в следствии потерь энергии.
(ВТ)
(КПД)
насоса=
-объемный
КПД=(отношение
действительной подачи к теоретической)
Объемный
КПД учитывает потери производимости
при утечках жидкости через зазоры и
сальники насоса, а так же в следствии
неодновременного открытия клапанов на
всасывающей и нагнетательной (высотах)?
и выделении газов при движении жидкости
в области пониженного давления.
Гидравлический
КПД=(отношение
удельной энергии действительной к
теоретической)
Механический
КПД-возникает за счет механического
трения в насосе.
Мощность
давления:
-КПД
насосной установки.
Мощность
насосной установки
B-коэффициент
запаса мощности, который учитывает
потери энергии на преодоление инерции
покоящийся жидкости. С увеличением
мощности давления, коэффициент запаса
мощности уменьшается.
21.Принцип работы центробежного насоса.
Устройство:
Основной
рабочий орган ц-б насоса – свободно
вращающееся внутри спиралевидного
корпуса колесо, насаженное на вал. Между
дисками колеса – лопасти, плавно
изогнутые в сторону, противоположную
направлению вращения колеса. Внутренние
поверхности дисков и поверхности лопаток
образуют т.н. межлопастные каналы колеса,
при работе заполненные перекачиваемой
жидкостью. Всасывание и нагнетание
жидкости происходит равномерно и
непрерывно под действием центробежной
силы, возникающей при вращении колеса.
Принцип
работы:
При
переходе жидкости из канала рабочего
колеса в корпус происходит резкое
снижение скорости, в результате чего
кинетическая энергия жидкости превращается
в потенциальную энергию давления,
которое необходимо для подачи жидкости
на заданную высоту. При этом в центре
колеса создается разрежение, и вследствие
этого жидкость непрерывно поступает
по всасывающему трубопроводу в корпус
насоса, а затем в межлопастные каналы
рабочего колеса. Если перед пуском ц-б
насоса всасывающий трубопровод и корпус
не залиты жидкостью, то возникающего
разрежения будет недостаточно для
подъема жидкости в насос (из-за зазоров
между колесом и корпусом). Чтобы жидкость
не выливалась из насоса, на всасывающем
трубопроводе устанавливают обратный
клапан. Для отвода жидкости в корпусе
насоса есть расширяющаяся спиралевидная
камера: жидкость сначала поступает в
эту камеру, а затем в нагнетательный
трубопровод.
22. Движение жидкости в рабочем колесе центробежного насоса. Параллелограмм скоростей. Основные уравнения центробежного насоса.
Параллелограмм
скоростей – графическое изображение
относительной (W)
и окружной (U)
скоростей.
Построив
параллелограмм скоростей, находим
скорость С 1 на
входе жидкости в рабочее колесо,
направленную под углом α 1 ,
и скорость С 2
на выходе из колеса, направленную под
углом α 2 .
При движении жидкости внутри рабочего
колеса её абсолютная скорость увеличивается
от С 1
до С 2 .
Основное
уравнение ц-б насоса устанавливает
зависимость между теоретическим напором
Н т,
создаваемым колесом, и скоростью движения
жидкости в колесе. Это уравнение
называется уравнением Эйлера:
На
практике насосы изготавливают таким
образом, чтобы α 1 ≈90 о,
т.е. cosα 1 =
0, это условие безударного входа жидкости
в колесо. Основное уравнение принимает
вид.
Мощностью
насоса (мощностью, потребляемой насосом) называется энергия, подводимая к нему от двигателя за единицу времени. Мощность можно определить из следующих соображений. Каждая единица веса жидкости, прошедшая через насос, приобретает энергию в количестве Н, з
а единицу времени через насос протекает жидкость весом pgQ.
Мощность, которая подводится к валу насоса называется подведенной. Она равна произведению крутящего момента на валу на его угловую скорость:
N П = M КР ω
Гидравлическая (полезная) мощность насоса
Мощность — работа в единицу времени — применительно к насосам можно определять по нескольким соотношениям в зависимости от принятых единиц измерения подачи, давления или напора. Полезной мощностью называют мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкости. Если подача Q выражена в м3/с, а давление насоса — в Па, то полезная мощность Nп, кВт, составит
При массовой подаче QM выраженной в кг/с,
Если напор насоса выражен в метрах столба перекачиваемой жидкости, то
Для воды при температуре 20 °С и q = 9,81 м/с2
Если же подача воды выражена в м3/ч, а напор — в м вод. ст., то
Если мощность необходимо выразить в л. с, то ее вычисляют по следующей формуле:
Мощность насоса, т. е. мощность, потребляемая насосом,
где η — КПД насоса.
Из формулы (2.46) видно, что КПД насоса представляет собой отношение полезной мощности к мощности насоса
Бъемный к.п.д. насоса
Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Объемные потери возникают вследствие перетекания части жид кости из области высокого давления в область пониженного давления (во всасывающую часть насоса) и вследствие утечек жидкости через сальники. Объемные потери оценивают объемным КПД насоса
где N0 — мощность, потерянная в результате перетекания жидкости и утечек
где Nм- мощность, затраченная на преодоление механических потерь
Гидравлический к.п.д. насоса
Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Гидравлическими потерями называют потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости от входа в насос до выхода из него, т. е. во всасывающем аппарате, рабочем колесе и нагнетательном патрубке. Гидравлические потери оценивают гидравлическим КПД насоса:
где Nn — полезная мощность насоса; Nг — мощность, затраченная на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе.
51.
Механический к.п.д. насоса
Коэффициент полезного действия насоса учитывает гидравлические, объемные и механические потери, возникающие при передаче энергии перекачиваемой жидкости. Механические потери слагаются из потерь на трение в подшип-никах, сальниках и разгрузочных дисках рабочего колеса, а также из потерь на трение наружной поверхности рабочего колеса о жидкость. Механические потери оценивают механическим КПД насоса.
Общий к.п.д. насоса
КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом
Подобно тому, как это принято для лопастных насосов, для объемных насосов различают гидравлический , объемный и механический КПД, учитывающие три вида потерь энергии: гидравлические — потери напора (давления), объемные — потери на перетекание жидкости через зазоры, и механические — потери на трение в механизме насоса:
(2.10)
где — индикаторное давление, создаваемое в рабочей камере насоса и соответствующее теоретическому напору в лопастном насосе; — потери мощности на трение в механизме насоса; — индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей камере и соответствующая гидравлической мощности в лопастных насосах.
Умножим и разделим уравнение (2.7.8) на и произведем перегруппировку множителей. Получим
т. е. КПД насоса (общий) равен произведению трех частных КПД — гидравлического, объемного и механического.
КПД поршневых насосов зависит от размеров насоса и его конструкции, рода подаваемой жидкости и главным образом от развиваемого им давления. При давлении до 10 МПа η=0,9-0,92; при давлении 30-40 МПа η=0,8-0,85; при этом снижении КПД с увеличением давления зависит не только от конструкции насоса, но и от модуля упругости подаваемой жидкости, который снижается благодаря пузырькам газов.
Источник