Раздел 2. « Гидравлика » Тема 2.3 « Гидравлические машины »

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 1

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

20.02.02. ОП.03 Термодинамика, теплопередача и гидравлика

Раздел 2. « Гидравлика » Тема 2.3 « Гидравлические машины »

Занятие №27 «Классификация и основные параметры насосов»

Насосы — устройства, предназначенные для подъема и пере­мещения жидкостей на различные расстояния. При работе насо­сов механическая энергия электродвигателя преобразуется в по­тенциальную и кинетическую энергию потока жидкости и час­тично в теплоту.

Все насосы делят на две большие группы — динамические и объемные.

Динамическими называют насосы, в которых жидкость перемещается под действием на нее гидродинамических сил в ра­бочей камере. В объемных насосах жидкость перемешается за счет периодического сокращения объема рабочей камеры, которая по­переменно сообщается то с входом, то с выходом насоса. Динамические насосы в свою очередь делятся на лопастные электромагнитные, трения и инерции, струйные.

Лопастными называют насосы, основным элементом которых является рабочее колесо с закрепленными на нем лопастями. Принцип работы таких насосов основан на силовом взаимодейст­вии лопасти с обтекающим ее потоком жидкости.

В электромагнитных насосах перемещение жидкости осуществляется за счет электромагнитных сил.

В насосах трения и инерции энергия жидкости передается за счет сил трения и инерции. В струйных насосах жидкость переме­щается под действием потока жидкости или газа.

В зависимости от формы рабочих колес и характера протека­ния в них жидкости лопастные насосы разделяют на центробеж­ные, вихревые и осевые.

В центробежных насосах рабочая жидкость под действием центробежных сил перемещается внутри рабочего колеса от его центра к периферии (жидкость подводится к центру колеса).

В вихревых насосах жидкость подводится по касательной к ок­ружности колеса. При вращении колеса жидкость захватывается лопастями и увлекается за счет центробежных сил в кольцевой полости и ячейках, при этом жидкость в ячейках закручивается, образуя вихри.

В осевых насосах жидкость под действием вращающихся лопа­стей рабочего колеса перемещается вдоль оси насоса.

К объемным насосам относятся поршневые (плунжерные) и роторные. В поршневых объемных насосах жидкость выдавливается из неподвижной рабочей камеры (цилиндра) за счет возвратно-по­ступательного движения вытеснителя (поршня или плунжера).

В роторных объемных насосах рабочая среда вытесняется из рабочей камеры в результате вращательного или возвратно-по­ступательного движения вытеснителей (шестерен, винтов, пла­стин). По конструктивному признаку различают: шестеренные, пластинчатые, радиально-поршневые, аксиально-поршневые и винтовые роторные насосы.

Насосы — самые распространенные машины, используемые во всех областях производств. В аварийно-спасательной технике и пожарных автомобилях насосы применяются в гидравлическом приводе рабочих органов, в системе охлаждения, смазывания и питания двигателей внутреннего сгорания, для заправки пожарных автоцистерн, для подачи огнетушащих веществ и др.

Основные параметры насосов. Насос любого типа и гидродвигатель характеризуется следую­щими параметрами:

- производительностью (подачей) V (М), м³/с (кг/с);

- напором (давлением) Н (р), м (Па);

- мощностью, потребляемой насосом, N, кВт;

- коэффициентом полезного действия η, %.

Подача насоса — количество жидкости, подаваемое насосом в единицу времени. Различают объемную V, м³/с, и массовую М, кг/с, подачу:

Теоретическая объемная подача

где F — площадь живого сечения потока; v_ср — средняя скорость течения жидко­сти. Полезная подача V насоса всегда меньше теоретической на величину объемных потерь (утечек и перетечек через неплотно­сти), которые учитываются объемным КПД насоса ц₀, т. е.

Напор (давление) насоса характеризует избыточную удельную энергию, которую насос при работе сообщает жидкости. Напор, развиваемый насосом, зависит от типа насоса и параметров его работы.

Рассмотрим общую схему насосной установки, приведенную на рис. 27.1. Жидкость из приемной емкости 5 засасывается насо­сом 3 через всасывающий трубопровод 4 и подается под напором по нагнетательному трубопроводу 2 в напорную емкость 1. На схеме видно, что геометрическая высота подъема жидкости равна высоте всасывания Нвс и высоте нагнетания Нн: Соответственно, потеря напора hп складывается из потерь на­пора во всасывающем hвс и нагнетательном трубопроводах hп:

Рис. 27.1. Схема насосной установки: 1 – напорная емкость; 2 – напорный трубопровод; 3 – насос; 4 – всасывающий трубопровод; 5 – приемная емкость; V – вакуумметр; М – манометр

Физически напор Н равен высоте столба перекачи­ваемой жидкости и измеряется в метрах.

Величина H_г = z₂ – z₁, называется геометрическим напором.

Статическим напором называют разность гидростатических напо­ров жидкости в напорном (1) и приемном (5) резервуарах:

Если давление на поверхности жидкости в резервуарах р₁ = р₂ = р_атм, то

т. е. статический напор равен высоте подъема жидкости в уста­новке или разности уровней в резервуарах.

В работающих насосах фактический напор определяют по сумме показаний манометра М и вакуумметра V (см. рис. 27.1), сложенной с расстоянием h по вертикали между ними, т. е.

где Н_м — манометрический напор; Н_ман, Н_вак — показания мано­метра и вакуумметра соответственно; h — расстоянием по верти­кали между М и V.

При подборе насоса его потребный напор предварительно рассчитывают по следующей формуле:

где Σh_п — суммарные потери во всасывающем и напорном трубо­проводах.

Мощность, Вт, передаваемая жидкости, равна энергии, сооб­щаемой 1 кг жидкости е = lgH, умноженной на массовый расход жидкости V _ρ:

где V — объемная производительность насоса, м³/с; ρ — плот­ность жидкости, кг/м³; N_полсз — полезная мощность, кВт.

Мощность, потребляемая насосом, больше N_полсз на величину потерь.

Отношение полезной мощности к потребляемой называется коэффициентом полезного действия насоса (КПД) η и определя­ется по следующей формуле:

Отсюда потребляемая насосом мощность

Коэффициент η называется полным КПД. Он представляет собой произведение объемного КПД η₀, учитывающего утечки жидкости через зазоры и сальники насоса, гидравлического КПД η_г, учитывающего уменьшение напора вследствие гидравлических сопротивлений, и механического КПД η_м, учитывающего потери на трение в насосе:

Значение η зависит от конструкции и состояния насоса и может быть равно: для поршневых насосов η = 0,7-0,9; для центробежных насосов η = 0,6-0,8.

Вопросы и задания

1. Что называют насосами?

2. Заполнить таблицу следующей формы:

Классификация насосов

3. Какие насосы и каким образом применяются в аварийно-спасательной и пожарной технике?

4. Выполните таблицу следующей формы:

Параметры насосов