Класифікація та основні параметри
Насосом називається механізм, призначений для переміщення по трубопроводах рідин (або газів). Залежно від використання розрізняють насоси загального призначення і спеціальні. Насоси загального призначення застосовують для перекачування води і рідин, що мають подібні з нею властивості (мало різняться зазвичай в'язкість і хімічну активність). Спеціальні насоси мають конструкцію, що задовольняє додатковим вимогам, пов'язаним з особливостями перекачування тих рідин, для яких вони призначені.
За принципом дії насоси діляться на наступні типи: насоси витіснення (об'ємні) - поршневі і ротаційні; лопатеві насоси - відцентрові, вихрові, пропелерні (осьові); струменеві насоси - паро-, водо- і воздухоструйние.
Роботу будь-якого насоса характеризують такі основні параметри.
1. Подача - кількість рідини, що перекачується насосом в одиницю часу. Розрізняють теоретичну Qт і дійсну Q подачу. Співвідношення між ними виражається залежністю Q = Qт - Σq, де Σq - втрати рідини в насосі, рівні різниці витрат рідини у всмоктуючому і нагнітальному трубопроводах.
2. Напір - приріст енергії, що отримується 1 кг рідини при проходженні через насос, або різниця питомих енергій 1 кг рідини при виході з насоса Е "у нагнітального патрубка і при вході в насос Єв у всмоктуючого патрубка. Напір визначається (рис. 2.1) за формулою
Н - Ен - EВ. (2.1)
На підставі рівняння Бернуллі (1.7) можна записати
Ен = v2н (2g) + pн / ρ + zн; (2.2)
Єв = V2в (2g) ± PВ / ρ ± zв, (2.3)
де vн, рн, zн - швидкість потоку, тиск і геометрична висота місця виміру тиску на виході з насоса; vв, ± рв, ± zв - то ж біля входу в насос (знак «мінус» - при роботі насоса з підсмоктуванням, знак «плюс» - при роботі насоса з підприєм).
Підставивши значення, отримані з виразів (2.2) і (2.3), в рівняння (2.1), отримаємо дійсний напір. Теоретичний напір hт, що розвивається насосом, більше дійсного (манометричного) на величину втрат напору в самому насосі: Нт = Н + hw.
Мал. 2.1. До визначення напору насоса
3. Потужність, що передається приводним двигуном насоса, називається споживаної або потужністю на валу насоса (ефективна потужність). Енергія, що передається гідравлічному потоку в насосі і віднесена до одиниці часу, називається корисною або гідравлічної потужністю. Іншими словами, в загальному вигляді корисна потужність - це робота, що здійснюються гідравлічним потоком рідини при дійсних напорі і подачі. Вона визначається за формулою Nг = QгρH / 102 кВт.
Споживана, або ефективна, потужність складається з теоретичної, або індикаторного, потужності Ni і потужності, що витрачається на механічні втрати в насосі Nм. Індикаторна потужність на відміну від гідравлічної враховує втрати рідини і напору в самому насосі, тому Ni = QтρHт. Таким чином, споживана потужність визначиться з виразу Ne = Ni + Nм = (Q + Σq) (H + hω) ρ / 102 + Nм.
Якщо між насосом і приводним двигуном є механічна передача, то потужність приводу складе N д = Ne / ηp, де ηp - ККД передачі (редуктора).
4. Коефіцієнт корисної дії насоса характеризує і враховує всі втрати. Чисельно він дорівнює відношенню гідравлічної потужності до ефективної ηн = Nr / Ne. Коефіцієнт ηн враховує три види втрат: об'ємні, гідравлічні і механічні. Об'ємні втрати враховуються об'ємним ККД (коефіцієнтом подачі) т] 0) який дорівнює відношенню дійсної подачі до теоретичної:
ηо = Q / Qт = Q / (Q + Σq). (2.4)
Гідравлічні втрати, або втрати в насосі, враховуються гідравлічним ККД, рівним відношенню дійсного напору до теоретичного: ηr = Н / Нт - Н / (Н + hω). Механічні втрати в насосі (тертя в підшипниках і сальники) враховуються механічним ККД, т. Е. Ставленням індикаторної потужності до ефективної ηм = Ni / Ne = Ni / (Ni + Nм). Таким чином, ηм = ηоηгηм.