Akseleffekt af pumper, ventilatorer og kompressorer

Ud fra den indstillede forsyning til ventilatoren eller pumpen og den samlede løftehøjde, og for kompressoren - forsyning og specifikt kompressionsarbejde, bestemmes akseleffekten, hvorefter drivmotorens effekt kan vælges.

For en centrifugalblæser er formlen for bestemmelse af akseleffekt afledt af udtrykket for den energi, der overføres til den bevægende gas pr. tidsenhed.

Lad F være tværsnittet af gasrørledningen, m2; m er massen af ​​gas pr. sekund, kg/s; v — gashastighed, m/s; ρ er gasdensiteten, m3; ηc, ηp — blæser- og transmissionseffektivitet.

Det er kendt, at

Så vil udtrykket for energien af ​​den bevægelige gas have formen:

hvorfra drivmotorens akseleffekt, kW,

Formlen kan opdeles i grupper af mængder svarende til flowhastigheden, m3/s og ventilatortrykket, Pa:

Af ovenstående udtryk ses det

Derfor

her er c, c1 c2 konstanter.

Bemærk, at på grund af tilstedeværelsen af ​​statisk tryk og designfunktionerne for centrifugalventilatorer, kan graden på højre side afvige fra 3.

På samme måde som det blev gjort for ventilatoren, er det muligt at bestemme centrifugalpumpens akseleffekt, kW, som er lig med:

hvor Q er pumpens strømningshastighed, m3/s;

Ng — geodætisk hoved lig med forskellen mellem afgangs- og sugehøjden, m; Hs — samlet tryk, m; P2 — tryk i reservoiret, hvor væsken pumpes, Pa; P1 — tryk i tanken, hvorfra væsken pumpes, Pa; ΔH — tryktab i ledningen, m; afhænger af rørets tværsnit, kvaliteten af ​​deres behandling, krumningen af ​​rørledningssektionerne osv.; Værdier for ΔH er angivet i referencelitteraturen; ρ1 — densitet af den pumpede væske, kg / m3; g = 9,81 m / s2 — tyngdeacceleration; ηn, ηn — pumpe- og transmissionseffektivitet.

Med en vis tilnærmelse for centrifugalpumper kan det antages, at der er en sammenhæng mellem akseleffekt og hastighed P = сω3 og M = сω2... I praksis varierer hastighedsindikatorerne inden for 2,5-6 for forskellige udformninger og driftsforhold af pumper, som skal tages i betragtning ved valg af elektrisk drev.

De angivne afvigelser bestemmes for pumperne ved tilstedeværelsen af ​​grundtryk. Lad os forresten bemærke, at en meget vigtig omstændighed, når du vælger et elektrisk drev til pumper, der kører på en højtryksledning, er, at de er meget følsomme over for et fald i motorhastigheden.

Hovedkarakteristikken for pumper, ventilatorer og kompressorer er afhængigheden af ​​det udviklede hoved H af forsyningen af ​​disse mekanismer Q. De angivne afhængigheder præsenteres normalt i form af HQ-grafer for forskellige hastigheder af mekanismen.

I fig.1, som et eksempel, er karakteristikaene (1, 2, 3, 4) for en centrifugalpumpe givet ved forskellige vinkelhastigheder af dens pumpehjul. I de samme koordinatakser er karakteristikken af ​​linje 6, som pumpen arbejder på, plottet. Linjekarakteristikken er forholdet mellem forsyningen Q og det nødvendige tryk for at løfte væsken til en højde, overvinde overtrykket ved udløbet af afgangsledningen og de hydrauliske modstande. Skæringspunkterne mellem karakteristika 1, 2, 3 med karakteristika 6 bestemmer værdierne for løftehøjde og kapacitet, når pumpen arbejder på en bestemt linje ved forskellige hastigheder.

Ris. 1. Afhængighed af pumpens tryk H på dens strømforsyning Q.

Eksempel 1. Byg egenskaberne H, Q for en centrifugalpumpe til forskellige hastigheder 0,8ωn; 0,6wn; 0,4ωn hvis karakteristik 1 er givet ved ω = ωn (fig. 1).

1. Til samme pumpe

Derfor,

2. Lad os bygge en pumpe karakteriseret ved ω = 0,8ωn.

For punkt b

For punkt b '

På denne måde er det muligt at konstruere hjælpeparabler 5, 5 ', 5 «..., som degenererer i en ret linje langs ordinaten ved Q = 0 og karakteristika for QH for forskellige pumpehastigheder.

Motoreffekten af ​​en stempelkompressor kan bestemmes baseret på luft- eller gaskompressionsindikatordiagrammet. Et sådant teoretisk diagram er vist i fig. 2. En vis mængde gas komprimeres ifølge diagrammet fra startvolumen V1 og tryk P1 til slutvolumen V2 og tryk P2.

At komprimere en gas kræver arbejde, som vil variere afhængigt af kompressionsprocessens art. Denne proces kan udføres i henhold til den adiabatiske lov uden varmeoverførsel, når spordiagrammet er afgrænset af kurve 1 i fig.2; ifølge den isotermiske lov ved konstant temperatur, henholdsvis kurve 2 i fig. 2, eller langs den polytrope kurve 3, som er vist ved den fuldt optrukne linie mellem den adiabatiske og isotermen.

Ris. 2. Gaskompressionsindikatordiagram.

Arbejdet med gaskompression til en polytropisk proces, J / kg, er udtrykt ved formlen

hvor n er det polytropiske indeks bestemt af ligningen pVn = const; P1 — startgastryk, Pa; P2 er sluttrykket af den komprimerede gas, Pa; V1 — indledende specifik volumen af ​​gas eller volumen på 1 kg gas ved indtag, m3.

Kompressorens motoreffekt, kW, bestemmes af udtrykket

her er Q kompressorens flowhastighed, m3/s; ηk — kompressoreffektivitetsindeks, under hensyntagen til effekttab i det under en rigtig arbejdsproces; ηπ — effektiviteten af ​​den mekaniske transmission mellem kompressoren og motoren. Da det teoretiske diagram af indikatoren adskiller sig væsentligt fra den faktiske, og at opnå sidstnævnte ikke altid er muligt, når man bestemmer kompressorakslens effekt, kW, bruges der ofte en omtrentlig formel, hvor de indledende data er arbejdet med isotermisk og adiabatisk kompression, samt effektivitet.kompressor, hvis værdier er angivet i referencelitteraturen.

Denne formel ser sådan ud:

hvor Q er kompressortilførslen, m3/s; Au — isotermisk arbejde med kompression af 1 m3 atmosfærisk luft til tryk P2, J / m3; Aa — adiabatisk arbejde med kompression af 1 m3 atmosfærisk luft til tryk P2, J / m3.

Forholdet mellem akselkraften for en stempeltype-produktionsmekanisme og hastigheden er fuldstændig forskellig fra det tilsvarende forhold for blæserakselmomentmekanismer.Hvis en frem- og tilbagegående mekanisme, såsom en pumpe, fungerer på en linje, hvor en konstant løftehøjde H opretholdes, så er det indlysende, at stemplet skal overvinde en konstant gennemsnitskraft ved hvert slag, uanset omdrejningshastigheden.

Gennemsnitlig effektværdi

men da H = konst, da

Derfor afhænger gennemsnitsværdien af ​​akselmomentet for en stempelpumpe ved konstant modtryk ikke af hastigheden:

Effekten af ​​akslen til en centrifugalkompressor såvel som af en ventilator og en pumpe, underlagt ovenstående reserver, er proportional med den tredje potens af vinkelhastigheden.

Baseret på de opnåede formler bestemmes akselkraften for den tilsvarende mekanisme. For at vælge en motor skal de nominelle værdier af flow og løftehøjde erstattes i de angivne formler. I henhold til udgangseffekten kan den kontinuerlige motor vælges.