Гидравлические машины (насосы и гидродвигатели) и их основные технические показатели

Насос – гидравлическая машина для создания напорного движения жидкости.

Этот поток создаётся в результате силового воздействия на жидкость проточной полости или в рабочей камере насоса.

Насосы подразделяются на динамические и объёмные о характеру силового воздействия.

В динамических насосах воздействие осуществляется в проточной камере,постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса.

В объёмном насосе силовое воздействие на жидкость происходит в рабочей камере, периодически изменяющей свой объём и попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

Агрегат, состоящий из насоса и приводного двигателя, соединённых друг с другом, называют насосным агрегатом. Различают агрегаты электронасосные, тарбонасосные, дизельнасосные, мотонасосные, паровой, пневмотический, гидроприводной.

Насосный агрегат с трубопроводом и комплекткющим оборудованием, смонтированным по определенной схеме, обеспечивающей работу насоса, называется насосной установкой.

1 – приёмный резервуар

2 – нагнетательный трубопровод

3 – ЭДВ

4 – обратный клапан

5 – фильтр

6 – питающий резервуар

7 – всасывающая линия насоса

8 – насос

9 – вакуумметр

10 – манометр

11 – задвижка

Гидродвигатель – гидравлическая машина, предназначенная для преобразования энергии жидкости под давлением в механическую энергию.

Различают ГД возвратно-поступального движения (гидроцилиндры), вращающего жвижения (гидромотор) и возвратно-поворотного движения.

Основные технические показатели гидромашин:

1. Подача (производительность), расход гидродвигателя.

Подача зависит от геометрических размеров насоса, скорости движения его рабочих органов, сопротивления трубопровода, связанного с насосом.

Степень герметичности насосов характеризуется объёмным КПД:

Для насосов объёмного действия характерным параметром является рабочий объём – количество жидкости, перемещаемое насосом за один полный оборот при нулевом перепаде давления (объём рабочих камер насоса):

n – частота вращения, Q – производительность

1. Напор – разность полных удельных энергий на выходе и входе в насос, выраженное в метрах столба перекаченной жидкости.

Для работающей установки, напор определяется по прибору:

Для проектируемой рабочей установки:

p_H, v_H – давление и скорость потока на выходе из насоса.

Гидропотери мощности насоса учитывает гидравлическое КПД:

Δh_H – потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений в камере насоса.

1. Мощность

Различают полезную и потребляемую

– мощность, которая развивается насосом

N₁ – показание ваттметра

1. КПД

η_м – механический КПД, учитвающий потери мощности в насосе, подшипниках, уплотнениях, механизме насоса.

k – коэффициент запаса на случайные перегрузки.

40. Центробежный насос. Устройство, принцип действия и основные расчётные зависимости.

1 – корпус

2 – рабочее колесо

3 – спиральная камера для отвода жидкости

4 – конфузор (происходит дальнейшее увеличение потенциальной энергии)

5 – трубопровод

6 – патрубок

7 – обратный клапан/сетка

8 – отверстие для заполения жидкостью

Перемещение жидкости осуществляется под действием центробежных сил, возникающих в жидкости при вращении рабочего колеса. Насосы не самовсасывающие, следовательно требуется предварительное заполнение всасывающей линии рабочего колеса жидкостью.

Основные уравнения центробежного насоса

Воспользуемся упрощённой схемой движения жидкости в рабочем колесе. Будем считать, что оно имеет бесконечно множество лопаток и поток жидкости равномерно распределён по бесконечно тонким каналам между лопатками. Такое движение по отдельному бесконечно малому каналу можно считать как движение элементарной струи.

При движении жидкости различают следующие скорости:

u – окружная скорость, с которой жидкость вращается вместе с рабочим колесом. Она направлена по касательной к окружности в сторону вращения.

ω – относительная скорость, т.е. скорость движения жидкости относительно лопаток рабочего колеса.

α и β – углы лопаток. Они должны быть такими, чтобы жидкость при входе на лопатки и сходе с ним имела наименьшее сопротивление.

Для вывода уравнения применим для жидкости, находящейся в бесконечно малом канале между лопатками, теорему об импульсе сил, согласно которой он равен разности количеств движения на выходе и входе.

Введёи обосначения:

q – элементарный объём

ρg – массовй расход

ρqc – количество движения

ρqccosα – проекция количества движения

На входе на лопатку ρqc₁cosα₁, ρqc₂cosα₂ – на выходе:

– основное уравнение ЦН

При подводе жидкости при α₁=90⁰, :

k – коэффициент, учитывающий конечное число лопаток.

η_г – гидравлический КПД, учитывающий потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости в самом насосе.