2.Основные технические характеристики насосов.

Подача насоса – количество жидкости, поданное насосом в единицу времени.

– объемная теоретическая подача,

– теоретическая массовая подача,

– действительная объёмная подача,

– объёмный КПД насоса,

.

Давление насоса – количество энергии, сообщённое насосом единице массы жидкости, выраженное не по существу в единицах давления.

, где

Z – высота подъёма жидкости в насосе,

– давление нагнетания,

– давления всасывания,

– скорость жидкости на выходе из насоса,

- скорость жидкости на входе в насос.

Первое слагаемое – энергия на подъём жидкости в насосе.

Второе слагаемое – энергия на повышение давления.

Третье слагаемое – энергия на создание и повышение скорости.

Слагаемые 1 и 3 – величины малого порядка, поэтому ими пренебрегают и считают, что давление насоса равно:

P=P_H-P_B.

Напор насоса – приращение энергии, сообщаемой насосом единице массы жидкости, выражается не по существу в метрах столба жидкости, которую перекачивает насос.

– теоретический напор (без учёта потери энергии на преодоление гидравлических сопротивлений в насосе).

– действительный напор (с учётом потерь энергии).

– гидравлический КПД насоса.

.

Высота всасывания – Z, [м]– геометрическая высота (высота центра тяжести сечения потока при входе в насос над уровнем жидкости в расходной цистерне).

– вакуумметрическая высота всасывания.

Отрицательная величина H_B называется подпором насоса.

Положительная величина H_B выражает величину разряжения жидкости при входе в насос.

Мощность насоса – работа в единицу времени.

Существуют 3 понятия мощности:

1. теоретическая,

2. полезно сообщённая жидкости,

3. подведённая к валу насоса.

– теоретическая мощность,

– полезная мощность с учётом гидравлических потерь,

номинальная,

– КПД насоса, – механический КПД.

6.Вывод уравнения напора центробежного насоса.

Движения жидкостей в межлопастных каналах рабочих колёс центробежного насоса является сложным пространственным процессом (трёхмерным потоком). Это обстоятельство затрудняет анализ движения жидкости и вынуждает прибегать к упрощениям. В частности, при рассмотрении вопроса о теоретическом напоре допускают, что жидкость идеальная невязкая, и таким образом исключается действие сил вязкости. Также допускают, что рабочее колесо имеет бесконечно большое число бесконечно тонких лопастей, которые делят проточную часть рабочего колеса на множество межлопастных каналов одинакового профиля. В этом случае все частицы жидкости будут двигаться каждая через свой межлопастной канал по одинаковым траекториям.

В результате принятых допущений поток жидкости будет струйным и осесимметричным, а все частицы такого потока будут двигаться по одинаковым траекториям и в каждом данном поперечном сечении потока будут иметь одинаковые скорости, а именно:

• Частицы будут иметь переносную окружную скорость, направленную по касательной к окружности колеса

U=π∙D∙n=2∙π∙∙R=∙R, где:

D – диаметр,

R – радиус.

• Поступательную радиальную скорость, направленную к периферии колеса:

, где:

– теоретическая подача насоса,

f=2∙π∙R∙b – площадь сечения (b– ширина сечения потока).

• Относительная скорость, направленная по касательной к лопастям [W].

• Абсолютная скорость, величина и вектор которой, определяется в результате построения параллелограмма скоростей [C].

R₁, R₂ – радиусы окружностей входа и выхода,

 – угол входа и выхода жидкости из колеса,

 – входной и выходной угол относительной скорости,

 – дополняющий угол,

C_U – окружная скорость жидкости,

W_2U – проекция вектора относительной скорости W₂ на вектор U₂.

Вопрос о теоретическом напоре рассматривается с использованием закона о моменте количества движения жидкости.

Момент количества движения на R₁ обозначим M₁:

, где:

m – масса жидкости перемещаемая с R₁ на R₂ за время ∆t.

Момент количества движения на R₂ обозначим М₂:

.

Здесь , т.е. движение жидкости сопровождается приращением момента количества движения.

Согласно закону, гласящему что изменение момента количества движения жидкости между двумя сечениями потока равно моменту импульса внешней силы, действующей на жидкость:

, где

P – внешняя сила действия на жидкость (сила давления лопастей),

R – расстояние от центра вращения колеса до центра приложения силы P.

Разделим тождество на ∆t и умножим на  (угловая скорость вращения рабочего колеса). Получим:

Подставляя это в исходное выражение, после сокращения равных величин и преобразования относительно , получаем:

При безударном входе жидкости на колесо (₁=90)

.

Полученное выражение характеризует количество энергии, сообщённое насосом единице массы жидкости, но не отвечает на вопрос, какая это энергия. Ответ получают с помощью теоремы косинусов:

Подставляя в выражение для напора, получаем выражение для теоретического напора:

Выражение 3 – выражение кинетической энергии, называется динамическим напором. Выражения 1, 2 – приращение потенциальной энергии, которую называют статической составляющей напора.

– коэффициент реактивности.