Osovinska snaga pumpi, ventilatora i kompresora

Na temelju zadane opskrbe za ventilator ili crpku i ukupne visine, a za kompresor - opskrbe i specifičnog kompresijskog rada, određuje se snaga osovine prema kojoj se može odabrati snaga pogonskog motora.

Za centrifugalni ventilator, na primjer, formula za određivanje snage osovine izvedena je iz izraza za energiju prenesenu na plin koji se kreće po jedinici vremena.

Neka je F poprečni presjek plinovoda, m2; m je masa plina u sekundi, kg / s; v — brzina plina, m/s; ρ je gustoća plina, m3; ηc, ηp — učinkovitost ventilatora i prijenosa.

Poznato je da

Tada će izraz za energiju gibajućeg plina imati oblik:

odakle snaga osovine pogonskog motora, kW,

Formula se može podijeliti u skupine veličina koje odgovaraju protoku, m3 / s i tlaku ventilatora, Pa:

Iz gornjih izraza vidi se da

Prema tome

ovdje su c, c1 c2 konstante.

Imajte na umu da se zbog prisutnosti statičkog tlaka i značajki dizajna centrifugalnih ventilatora stupanj na desnoj strani može razlikovati od 3.

Slično kao što je to učinjeno za ventilator, moguće je odrediti snagu osovine centrifugalne pumpe, kW, koja je jednaka:

gdje je Q protok crpke, m3 / s;

Ng — geodetska visina jednaka razlici između tlačne i usisne visine, m; Hs — ukupni tlak, m; P2 — tlak u rezervoaru gdje se pumpa tekućina, Pa; P1 — tlak u spremniku odakle se pumpa tekućina, Pa; ΔH — gubitak tlaka u cjevovodu, m; ovisi o presjeku cijevi, kvaliteti njihove obrade, zakrivljenosti dijelova cjevovoda itd.; Vrijednosti ΔH date su u referentnoj literaturi; ρ1 — gustoća dizane tekućine, kg / m3; g = 9,81 m / s2 — ubrzanje gravitacije; ηn, ηn — učinkovitost pumpe i prijenosa.

Uz određenu aproksimaciju za centrifugalne crpke, može se pretpostaviti da postoji odnos između snage osovine i brzine P = sω3 i M = sω2 ... U praksi, pokazatelji brzine variraju unutar 2,5-6 za različite dizajne i radne uvjete pumpe, što se mora uzeti u obzir pri odabiru električnog pogona.

Navedena odstupanja određena su za crpke prisutnošću osnovnog tlaka. Napomenimo usput da je vrlo važna okolnost pri odabiru električnog pogona za pumpe koje rade na visokotlačnom vodu ta da su one vrlo osjetljive na smanjenje broja okretaja motora.

Glavna karakteristika pumpi, ventilatora i kompresora je ovisnost razvijene visine H o opskrbi ovih mehanizama Q. Navedene ovisnosti obično se prikazuju u obliku HQ grafova za različite brzine mehanizma.

Na sl.Na slici 1, kao primjer, karakteristike (1, 2, 3, 4) centrifugalne pumpe dane su pri različitim kutnim brzinama njenog rotora. U iste koordinatne osi ucrtana je karakteristika linije 6 na kojoj pumpa radi. Karakteristika voda je odnos između dovoda Q i tlaka potrebnog za podizanje tekućine na visinu, svladavanje prekomjernog tlaka na izlazu iz tlačnog voda i hidrauličkih otpora. Točke sjecišta karakteristika 1, 2, 3 sa karakteristikom 6 određuju vrijednosti glave i kapaciteta kada crpka radi na određenoj liniji pri različitim brzinama.

Riža. 1. Ovisnost tlaka H crpke o njenom napajanju Q.

Primjer 1. Izradite karakteristike H, Q centrifugalne pumpe za različite brzine vrtnje 0,8ωn; 0,6ωn; 0,4ωn ako je karakteristika 1 dana na ω = ωn (slika 1).

1. Za istu pumpu

Stoga,

2. Izgradimo crpku koju karakterizira ω = 0,8ωn.

Za točku b

Za točku b '

Na taj način moguće je konstruirati pomoćne parabole 5, 5', 5 «..., koje pravocrtno degeneriraju po ordinati pri Q = 0 i karakteristikama QH za različite brzine pumpe.

Snaga motora klipnog kompresora može se odrediti na temelju dijagrama indikatora kompresije zraka ili plina. Takav teorijski dijagram prikazan je na sl. 2. Određena količina plina komprimira se prema dijagramu od početnog volumena V1 i tlaka P1 do konačnog volumena V2 i tlaka P2.

Komprimiranje plina zahtijeva rad, koji će varirati ovisno o prirodi procesa kompresije. Ovaj se proces može izvesti prema adijabatskom zakonu bez prijenosa topline kada je dijagram praćenja ograničen krivuljom 1 na slici.2; prema izotermnom zakonu pri konstantnoj temperaturi, odnosno krivulja 2 na sl. 2, ili duž politropske krivulje 3, koja je prikazana punom linijom između adijabate i izoterme.

Riža. 2. Dijagram indikatora kompresije plina.

Rad kompresije plina za politropski proces, J/kg, izražava se formulom

gdje je n politropski indeks određen jednadžbom pVn = const; P1 — početni tlak plina, Pa; P2 je konačni tlak komprimiranog plina, Pa; V1 — početni specifični volumen plina ili volumen 1 kg plina na ulazu, m3.

Snaga motora kompresora, kW, određena je izrazom

ovdje je Q brzina protoka kompresora, m3 / s; ηk — indeks učinkovitosti kompresora, uzimajući u obzir gubitke snage u njemu tijekom stvarnog procesa rada; ηπ — učinkovitost mehaničkog prijenosa između kompresora i motora. Budući da se teorijski dijagram indikatora značajno razlikuje od stvarnog, a dobivanje potonjeg nije uvijek moguće, pri određivanju snage osovine kompresora, kW, često se koristi približna formula, gdje su početni podaci rad izotermnog i adijabatske kompresije, kao i učinkovitost.kompresora čije su vrijednosti navedene u referentnoj literaturi.

Ova formula izgleda ovako:

gdje je Q napajanje kompresora, m3 / s; Au — izotermni rad kompresije 1 m3 atmosferskog zraka na tlak P2, J / m3; Aa — adijabatski rad kompresije 1 m3 atmosferskog zraka na tlak P2, J / m3.

Odnos između snage osovine proizvodnog mehanizma klipnog tipa i brzine potpuno je drugačiji od odgovarajućeg odnosa za mehanizme momenta osovine ventilatora.Ako klipni mehanizam, kao što je pumpa, radi na liniji gdje se održava konstantna visina H, tada je očito da klip mora svladati konstantnu prosječnu silu pri svakom hodu, bez obzira na brzinu vrtnje.

Prosječna vrijednost snage

ali kako je H = const, tada

Stoga prosječna vrijednost momenta osovine klipne pumpe pri konstantnom povratnom tlaku ne ovisi o brzini:

Snaga osovine centrifugalnog kompresora, kao i ventilatora i pumpe, uz navedene rezerve, proporcionalna je trećoj potenciji kutne brzine.

Na temelju dobivenih formula određuje se snaga vratila odgovarajućeg mehanizma. Za odabir motora, nominalne vrijednosti protoka i visine moraju se zamijeniti u navedenim formulama. Prema izlaznoj snazi, može se odabrati motor za kontinuirani rad.