9.2.2. Мощность и кпд насоса

Так как насос является преобразователем механической энергии в гидравлическую (рис. 9.3), то такое преобразование всегда связано с потерей энергии. К насосу подводится мощность N, а после насоса отводится полезная N_п в виде гидравлической, т.е. N_п<N (рис. 9.4). Такое неравенство оценивается коэффициентом полезного действия насоса η, т.е. ;

N_п=QH=рQ.

Рис.9.3.

Рис.9.4.

Часть подведенной мощности теряется (превращается в тепло). Потери мощности в насосе делят на механические, объемные и гидравлические.

Механические потери. Механическими потерями являются потери на трение в подшипниках, в уплотнениях вала и на трение элементов насоса о жидкость.

Мощность N_г, остающаяся за вычетом механических потерь, передается рабочими органами насоса жидкости. Ее принято называть гидравлической.

Величина механических потерь оценивается механическим КПД, который равен отношению оставшейся после преодоления механических сопротивлений гидравлической мощности N_г к мощности N, подведенной к насосу:

.

численное значение η_мех = 0,70…0,98.

Объемные потери. Жидкость, выходящая из рабочих элементов насоса, например, из рабочего колеса насоса, в основном поступает в напорный патрубок насоса, но частично возвращается снова на вход насоса через зазоры. Энергия этой возвращающейся жидкости теряется. Эти потери называются объемными. Утечки обусловлены тем, что давление на выходе больше, чем на входе. Кроме того имеются утечки через уплотнение вала. Они обычно малы, и ими можно пренебречь.

Объемные потери оценивают объемным КПД, равным отношению мощности , оставшейся за вычетом мощности, затрачиваемой на объемные потери, к гидравлической мощностиN_г:

,

где N_о – мощность, затрачиваемая на объемные потери.

Так как каждая единица веса жидкости, протекающей через зазоры и уплотнения, уносит Н_т энергии, то объемный к.п.д. можно выразить как ,

где Q_Т – теоретическая подача; ΔQ – утечки.

численное значение = 0,90…0,98.

Меньшее значение к.п.д. характерно для динамических насосов, большее – для объемных.

Гидравлические потери. Третьим видом потерь энергии в насосе являются потери на преодоление гидравлического сопротивления подвода, рабочих элементов насоса, например, рабочего колеса лопастных насосов и отвода, или гидравлические потери. Они оцениваются гидравлическим к.п.д. η_г, который равен отношению полезной мощности насоса N_п к мощности N`:

или ,

где h_п – гидравлические потери; численное значение

Тогда полный к.п.д. насоса ; η = 0,35…0,96.меньшее значение характерно для насосов трения, большее – для крупных насосов.

Мощность насоса, т.е. мощность, которую необходимо подвести к насосу, определяют из выражения

или

размерность величин: ρ, кг/м³; g, м/с²; Q, м³/с; Н, м.

Двигатель к насосу должен быть выбран с некоторым запасом мощности К:

N_дв = К N.

Численное значение коэффициента запаса мощности от мощности насоса N: