Экзаменационный билет № ___14_____

1. Характеристика (Q) для осевого нагнетателя. Это одна из важных характеристик насосов и вентиляторов. Теоретическое выражение (Q) получается из формулы (3.3)

_t = u₂(u₂  c_2nctg₂).

Рассмотрим несколько упрощенный вид рабочего колеса (рис. 4.1): два диска диаметром D_k с отверстиями в центре для поступления перекачиваемой жидкости; между дисками расположены лопатки. В центральное отверстие поток жидкости входит со скоростью c₀. Из щели между дисками шириной h_k жидкость выбрасывается со скоростью c_n.

Пренебрегая толщиной лопаток, запишем выражение для расхода Q:

Q = D_kh_kc_n, или, c_n = Q/D_kh_k.

Теперь давление

.

Из этой формулы следует линейная зависимость (Q). В ней не учтены гидравлические потери, главным образом из-за разворота потока на 90 (угол между c₀ и c_n) и потери за счет сил трения внутри колеса. Общая форма потери давления  может быть представлена зависимостью

,

где  имеет смысл коэффициента гидравлического сопротивления.

Рис. 4.1.

Тогда уточненная с учетом потери давления  формула для (Q) характеристики представится квадратичной зависимостью

. (4.1)

Эта формула качественно правильно описывает уменьшение  с увеличением расхода. Но на практике предпочитают определять (Q) экспериментальным путем. В технических паспортах насосов в обязательном порядке приводятся (Q) характеристики насосов и вентиляторов в виде

, (4.2)

где A₁, A₂, A₃  эмпирические коэффициенты.

Умножив (4.2) (или 4.1) на Q, получим гидравлическую мощность:

,

,

или, W_g(Q) характеристику насоса или вентилятора.

Примерное поведение основных характеристик насосов и вентиляторов показано на рис. 4.2, а для лопаток, загнутых назад, и рис. 4.2, б для лопаток, загнутых вперед.

Следует заметить, что давления, определяемые по формулам (4.1), (4.2), отсчитываются от значения давления в жидкости на удалении, где влияние насоса отсутствует. Т.е. по этим формулам рассчитывается избыточное давление.

а б

Рис. 4.2.

2. Разновидности и классификация компрессоров.

6.1. Разновидности и классификация компрессоров.

Перекачивать газы можно с помощью вентиляторов и лопастных насосов. Но создаваемое в них давление очень невысокое, значить и массовый расход будет небольшим из-за низкой плотности газов, которая в несколько сотен и тысячи раз меньше, чем у жидкостей. В промышленности, особенно при добыче и транспортировке газов требуется массовый расход, сравнимый с массовыми расходами жидкостей. Высокие значения расходов можно добиться с помощью компрессоров, в которых реализуется давление свыше 3 атм. Компрессоры классифицируются по конструкции и принципу действия. Это  поршневые, центробежные, ротационные и мембранные. Помимо принципа действия, эти типы компрессоров различаются создаваемыми давлениями.

Давления от 3 до 100 атм. считаются малыми и средними. Высокие давления занимают диапазон от 100 до 1000 атм., а давления свыше 1000 атм. считаются сверхвысокими.

На практике чаще используется область 3…100 атм., что является рабочим диапазоном поршневых и центробежных компрессоров.

Поршневые компрессоры отличаются высоким КПД, но они имеют ряд недостатков. Из-за наличия в них возвратно-поступательного движения, что сопряжено высокоамплитудными вибрациями, ход поршня является тихим, компрессор требует установки на большом и мощном бетонном фундаменте, трущиеся части компрессора быстро изнашиваются.

При давлениях свыше 3 атм. существенным физическим фактором становится сжимаемость газов. Использование этого свойства газов является отличительным признаком работы компрессора. В нем сначала перекачиваемый газ сначала сжимается, а потом выталкивается поршнем через нагнетательный клапан.