Гидравлическая мощность объемный кпд

Параметры работы насоса

Основными параметрами, характеризующими работу насоса являются; подача, напор, потребляемая и полезная мощность, КПД, частота вращения вала.

Подача насоса — расход жидкости через его напорный патрубок, изменяется расход как правило в л/мин или м^3/ч, то есть указывается какой объем жидкости, прошел через напорную линию насоса, такую подачу насоса называют объемной.

Кроме того, подачу можно указать в единицах массы за какой-либо промежуток времени, например кг/мин, такую подачу называют массовой. Особенно часто понятия объемной и массовой подачи или расхода применяются при работе с газом. Для жидкости, как правило, указывается только объемная подача.

Напор насоса — разность энергий единицы веса жидкости в сечении потока после насоса. В более общем понятии напор — удельная механическая энергия жидкости, а следовательно, напор насоса — удельная механическая энергия переданная от насоса жидкости. Для динамических насосов напор, обычно, указывают в метрах.

Потребляемой мощностью насоса называют энергию, подводимую к нему от двигателя за единицу времени.

Полезную мощность насоса определяют как произведение подачи на давление на выходе насоса. Мощность измеряется в Ваттах (В, или кВ.

КПД насоса

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса представляет собой отношение его полезной мощности к потребляемой.

Для насоса полный КПД можно разделить на несколько составляющих. Каждая из этих составляющих определяется силами различного происхождения.

Механический КПД насоса — обусловленный механическими потерями, например трением в подшипниках.

Гидравлический КПД — значение которого определяют гидравлические сопротивления, например повороты, сужения расширения потока.

Объемный КПД — обусловленный перетечками рабочей жидкости внутри рабочей камеры насоса.

Полный КПЛ насоса — есть произведение, объемного, гидравлического и механического КПД.

Таким образом, можно составить зависимость:

Источник

КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность и КПД центробежных насосов

Гидравлическая мощность насоса

P_Г = ρ x g x Q x H [Вт]

ρ — плотность жидкости [кг/м 3 ]
g — ускорение свободного падения [м/сек 2 ]
Q — расход [м 3 /сек]
H — напор [м]

Для насосов, у которых всасывающий и напорный патрубки имеют одинаковый диаметр и находятся на одном уровне, напор можно рассчитать по упрощённой формуле:

H = (p₂ — p₁) / (ρ x g) [м]

p₂ — давление на напорном патрубке [Па]
p₁ — давление на всасывающем патрубке [Па]

Таким образом, гидравлическая мощность насоса пропорциональна перепаду давления и расходу:

Если диаметр напорного патрубка меньше диаметра всасывающего патрубка, то для расчёта гидравлической мощности насоса напор необходимо увеличить на величину:

v₂ — скорость жидкости в напорном патрубке [м/с]
v₁ — скорость жидкости во всасывающем патрубке [м/с]
Q — расход [м 3 /с]
g — ускорение свободного падения [м/с 2 ]
d₂ — внутренний диаметр напорного патрубка [м]
d₁ — внутренний диаметр всасывающего патрубка [м]

Если напорный и всасывающий патрубок расположены не на одной линии, то напор нужно ещё увеличить на разницу высот между двумя патрубками:

Потребляемая мощность насоса

Если вал насоса жёстко соединён с валом двигателя, то потребляемая мощность насоса равна механической мощности на валу электродвигателя.

КПД насоса

КПД насоса равен отношению гидравлической мощности к потребляемой:

Насос выбирается так, чтобы в рабочей точке его КПД был максимальным (см. рис.).

Механическая мощность на валу электродвигателя:

η_Д — КПД электродвигателя,
P_Э — электрическая мощность, потребляемая двигателем из сети.

Электрическая мощность, потребляемая 3-х фазным электродвигателем из сети

P_Э = √3 х U х I х cos φ

U — напряжение сети [В]
I — ток, потребляемый электродвигателем [А]
cos φ — косинус угла между векторами тока и напряжения

Выводы: как вычислить КПД насоса

• С помощью специального прибора с токовыми клещами измеряем электрическую мощность P_Э, потребляемую электродвигателем из сети. Если электродвигатель работает от преобразователя частоты, то ПЧ сам измеряет мощность и сохраняет это значение в одном из своих параметров
• С шильдика электродвигателя списываем его КПД и вычисляем мощность на валу P_В. На шильдике, конечно, указана и номинальная мощность электродвигателя, но в данном случае нас интересует мощность электродвигателя в рабочей точке насоса
• Если между двигателем и насосом существует жёсткая механическая связь (а не ременная передача, редуктор или муфта с проскальзыванием), то считаем потребляемую насосом мощность Р_П равной мощности на валу электродвигателя Р_В
• Измеряем перепад давления на напорном и всасывающем патрубках и вычисляем напор (если необходимо, то корректируем его с учётом разницы диаметров и высот напорного и всасывающего патрубков)
• Измеряем расход и рассчитываем гидравлическую мощность насоса Р_Г
• Вычисляем КПД насоса.

Если КПД насоса оказался ниже, чем вы ожидали, то стоит задуматься о профилактике, ремонте или замене насоса.

Источник

Баланс мощности, потери и КПД объемных насосов и гидромоторов

Превращение энергии в гидромашине сопровождается объемными, гидродинамическими и механическими потерями [16].

Объемные потери гидромашины – потери из-за недозаполнения камер, внутренних и внешних утечек и сжимаемости рабочей среды.

Под утечками понимают расход рабочей среды, не используемый для работы гидромашины. При этом внутренние утечки – это утечки между внутренними полостями гидромашины, а внешние утечки – утечки из внутренних полостей гидромашины наружу.

Гидродинамические потери гидромашины – потери, зависящие от скорости движения рабочей среды.

Механические потери гидромашины – потери вследствие механического трения.

Согласно существующим терминам и определениям потребляемая мощность объемного насоса (мощность на валу насоса) N_н.в определяется суммой гидравлической мощности (полезно используемая мощность) N_н и суммарных потерь мощности в насосе ∆N_н. Последние в свою очередь состоят из потерь мощности, которые обусловлены объемными потерями ∆N_н.о, гидродинамическими потерями ∆N_н.г и механическими потерями ∆N_н.м

В связи со сложностью в настоящее время достоверного определения потерь мощности ∆N_н.г, обусловленных гидродинамическими потерями, последние объединяют с потерями мощности ∆N_н.м, обусловленных механическими потерями, и называют их гидромеханическими потерями мощности ∆N_н.гм

Проблематичность достоверного аналитического определения потерь мощности ∆N_н.г, обусловленных гидродинамическими потерями, определяется сложностью проточной части насоса и неустановившемся движением жидкости, Это делает невозможным достоверный расчет потерь давления Δр_н в результате рассеивания энергии потока рабочей среды, которые также сложно определить и экспериментальным путем.

С учетом изложенного (3.5) возможно представить следующим образом

При вращательном характере движения входного звена объемного насоса (рис. 3.1) потребляемую мощность N_н.в насоса возможно определить по зависимости

где ω_н — угловая скорость вала объемного насоса;

М_н – крутящий момент объемного насоса.

Рис. 3.1. К определению энергетических параметров объемного насоса

Гидравлическая мощность (полезно используемая мощность) N_н объемного насоса

Отношение гидравлической мощности N_н насоса к потребляемой мощности N_н.в определяет общий КПД объемного насоса η_н

Общий КПД объемного насоса η_н определяется также произведением объемного η_н.о, гидравлического η_н.г и механического η_н.м коэффициентов полезного действия насоса

а с учетом выше приведенных понятий о гидромеханических потерях мощности ∆N_н.гм

где η_н.гм – гидромеханический КПД объемного насоса.

Согласно [16] определения общего, объемного и гидромеханического КПД гидромашин следующие:

— общий коэффициент полезного действия гидромашины – КПД, который учитывает все потери гидромашины;

— объемный коэффициент полезного действия гидромашины – КПД, учитывающий потери рабочей жидкости гидромашины вследствие утечек;

— гидромеханический коэффициент полезного действия гидромашины – КПД, учитывающий потери на трение и в местных сопротивлениях гидромашины.

Соответственно мощность гидромотора (мощность на его валу) N_м.в равняется потребляемой мощности N_м за вычетом суммарных потерь мощности в гидромоторе ΔN_м, которые по аналогии с объемным насосом обусловливаются объемными ∆N_м.о, гидродинамическими ∆N_м.г и механическими потерями ∆N_м.м

а с учетом положений о гидромеханических потерях мощности объемного насоса ΔN_н.гм, какие правомерны и для гидромотора, (3.11) возможно представить следующим образом

где — гидромеханические потери мощности гидромотора.

Потребляемая мощность N_м гидромотора (рис. 3.2) определяется зависимостью

где Q_м – расход гидромотора (расход рабочей жидкости во входном отверстии гидромотора).

Рис. 3.2. К определению энергетических параметров гидромотора

Мощность N_м.в гидромотора (мощность на его валу)

где ω_м — угловая скорость вала гидромотора;

М_н – крутящий момент гидромотора.

Отношение мощности N_м.в гидромотора к потребляемой мощности N_м определяет общий КПД гидромотора η_м

Общий КПД гидромотора η_м также определяется произведением объемного η_м.о, гидравлического η_м.г и механического η_м.м коэффициентов полезного действия гидромотора

а с учетом понятий о гидромеханических потерях мощности ∆N_м.гм

где η_м.гм – гидромеханический КПД гидромотора.

Источник