Jaké jsou hlavní parametry, které charakterizují provoz čerpadla?

Čerpadla se vyznačují následujícími hlavními parametry:

Přívod (průtok) Q, tlak H, výkon N, celková účinnost: a sací výška Hsu.

Průtok (průtok) čerpadlem je objem kapaliny čerpaný za jednotku času. Průtok čerpadla se měří v m 3 /h, m 3 /min, l/s.

Tlak čerpadlo se nazývá rozdíl celkových měrných průtokových energií na výstupu a vstupu čerpadla, počítáno v metrech sloupce čerpané kapaliny.

Abychom vysvětlili podstatu tlaku vyvinutého čerpadlem, uvažujme schéma jeho činnosti při čerpání kapaliny z jednoho zásobníku do druhého. (obr. 3)

Rýže. 3. Schéma instalace čerpání:

1 – tlaková nádoba; 2 – průtokoměr; 3 – ventily; 4 – zpětný ventil;

5 – manometr; 6 – tlakové potrubí; 7 – čerpadlo; 8 – vakuometr;

9 – sací potrubí; 10 – sací síťka; 11 – rybník

Stanovme hodnotu měrné energie kapaliny v řezu II – II, tj. před čerpadlem a v řezu III – III za čerpadlem vzhledem ke srovnávací rovině v kombinaci s volným povrchem kapaliny v nádrži, ze které kapalina se čerpá:

Kde H_вс – sací výška čerpadla

H – vertikální vzdálenost mezi montážními body vakuometru a tlakoměru

p_вс a str_n – absolutní tlaky v sacím a výtlačném potrubí

U_вс a U_в – průměrné rychlosti kapaliny v sacím a tlakovém potrubí.

Měrná energie kapaliny e₃ za čerpadlem je vždy specifičtější energie e₂ před ním. Rozdíl mezi těmito hodnotami je tlak vyvinutý čerpadlem:

Znáte-li tlak v čerpací jednotce, tj. máte-li údaje na tlakoměru a vakuoměru, můžete určit p_H a str_Slunce. Tlakoměr nainstalovaný na tlakovém potrubí skutečně ukazuje přetlak v sekci III – III:

Vakuoměr nainstalovaný v sekci II – II ukazuje rozdíl mezi atmosférickým a absolutním tlakem v této sekci:

Po dosazení hodnot p do výrazu_H a str_вс získáme vzorec pro určení tlaku čerpadla na základě údajů na tlakoměru a vakuometru:

Celkový tlak H vyvinutý čerpadlem je tedy určen výškou sloupce čerpané kapaliny. H mezi tlakoměrem a vakuometrem, součet odečtů těchto přístrojů a rozdíl v kinetické energii kapaliny za a před čerpadlem. H hodnota v závislosti na podmínkách instalace instalace může nabývat různých hodnot, včetně záporných, pokud je manometr umístěn pod vakuometrem.

Pokud jsou průměry sacího a výtlačného potrubí stejné, získáme vzorec pro určení tlaku:

Pokud je čerpadlo napájeno z vodovodního systému, který zajišťuje tlak na výstupu, pak v sacím potrubí čerpadla nebude podtlak, ale přetlak p_in , a proto p_вс = str_na + str_in. Použití tohoto výrazu při dosazení hodnot p do rovnice_Н a str_вс , získáme následující vzorec pro určení celkového tlaku:

Rovnice se používá k určení tlaku běžícího čerpadla při jeho testování. V praktických výpočtech systémů čerpadlo-hadice se údaje na tlakoměru vyjádřené vm často berou jako tlak vyvíjený čerpadlem, tj. H = p_M/proti.

Pro stanovení tlaku z prvků čerpací jednotky (metoda 2 pro stanovení tlaku) sestavíme Bernoulliho rovnice pro úseky I – I a II – II, III – III a IV – IV:

Vezmeme-li rovinu I – I jako srovnávací rovinu, zjistíme význam veličin obsažených v rovnicích:

Poté, vezmeme-li v úvahu následující poznámky, budeme mít:

Vzhledem k tomu, že N_вс + N + N_Н = H_Г (N_Г – geometrická výška stoupání kapaliny) a dejte (str – str_na )/υ = H_St. (zde N_St. – volný tlak), pak vzorec pro určení tlaku čerpadla na základě prvků čerpací jednotky bude mít tvar:

Tento výraz se v praxi používá pro stanovení požadovaného tlaku. Ze vzorce vyplývá, že tlak vytvářený čerpadlem se vynakládá na zvedání kapaliny, překonávání odporu v sacím a tlakovém potrubí a vytváření volného tlaku na konci potrubí.

Moc čerpadlo představuje práci vykonanou čerpadlem v jednotkách. čas. Výkon se určuje následovně:

Čerpadlo čerpá υ Q, kg/s kapaliny a zvedá ji do výšky odpovídající tlaku H. Proto υQH představuje druhou práci nebo výkon. V tomto případě je vynaložený výkon vynaložen pouze na užitečnou práci spojenou s čerpáním kapaliny, proto se nazývá efektivní výkon:

Podle soustavy SI je výkon definován ve W nebo kW.

Ve skutečnosti je výkon spotřebovaný čerpadlem efektivnější, protože část výkonu se během provozu ztrácí.

Posuzuje se výkon čerpadla kompletní Účinnost от ? насоса , который равен отношению эффективной (полезной) мощности N_э čerpadlo na výkon motoru, který spotřebuje N:

Spotřeba energie N kW, lze vypočítat pomocí vzorce:

Полный КПД насоса ? определяют из выражения

Celková účinnost odstředivých čerpadel závisí na jejich konstrukci a pohybuje se mezi 0,6 – 0,9.

Sací zdvih a jev kavitace. Je třeba rozlišovat mezi podtlakovou sací výškou H_cvok , charakterizující stupeň vakua vyskytujícího se na vstupu do čerpadla a geometrickou výšku sání H_вс , která určuje výšku osy čerpadla nad hladinou kapaliny.

Vakuové sání závisí na atmosférickém tlaku, teplotě a měrné hmotnosti čerpané kapaliny, velikosti tlakové ztráty v sacím potrubí čerpadla, konstrukčních vlastnostech atd. obvykle přípustné N_cvok uvedené v katalozích čerpadel.

Vztah mezi podtlakem a geometrickou sací výškou lze stanovit z Bernoulliho rovnice sestavené pro řezy I – I a II – II vzhledem ke srovnávací rovině I – I.

Za předpokladu, že tlak na povrchu kapaliny je roven atmosférickému tlaku a rychlost proudění v nádrži je 0, získáme:

Vzhledem k tomu, že p_na – str_вс = str_cvok a str_cvok/υ = H_cvok , vzorec lze zapsat takto:

Ze vzorce vyplývá, že geometrická výška sání je menší než výška podtlaku o velikost rychlostního tlaku a tlakové ztráty v sacím potrubí. S rostoucím průtokem čerpadla max. přípustná sací výška se sníží. Při určování sací výšky je třeba mít na paměti, že při poklesu tlaku p_вс V sacím potrubí může docházet k tvorbě páry a normální provoz čerpadla bude narušen. Proto min. tlak v čerpadle musí být vyšší než tlak odpařování kapaliny a tlak páry vody velmi roste se zvyšující se její teplotou.

Čím vyšší je teplota vody, tím nižší je sací výška a prakticky při t>70 0 C je příjem vody nemožný. Obvykle geometrická sací výška pro odstředivá čerpadla není větší než 5–7 m a pouze u některých typů čerpadel dosahuje 7,5–8 m.

Ke kavitaci v čerpadle dochází v důsledku nadměrného poklesu tlaku v sací části čerpadla. K poklesu tlaku dochází z řady důvodů, z nichž hlavní jsou:

Nadměrná sací výška

Vysoká teplota čerpané kapaliny

Nízký atmosférický tlak.

Fenomén kavitace spočívá v tom, že bubliny páry uvolněné z kapaliny jsou unášeny proudem a při vstupu do oblasti vysokého tlaku okamžitě kondenzují, což vede k místnímu zvýšení tlaku. Kavitace je doprovázena charakteristickým hlukem a praskáním, poklesem tlaku a účinnosti čerpadla a někdy jsou pozorovány vibrace čerpadla. Litina se kazí obzvláště rychle, bronz a nerezová ocel jsou odolnější kovy. Proto je kavitace během provozu čerpadla nepřijatelná a sací výška musí být taková, aby nebyl možný vznik kavitace.

Čerpadlo je zařízení pro tlakový pohyb, sání nebo vstřikování převážně kapkové kapaliny v důsledku předání vnější potenciální nebo kinetické energie. Zařízení pro beztlaký pohyb kapaliny se nenazývají čerpadla a jsou klasifikována jako mechanismy zvedání vody.

Typy čerpadel:

Odstředivá čerpadla. Čerpadlo, ve kterém se pohyb kapaliny a požadovaný tlak vytváří díky odstředivé síle, která vzniká při působení lopatek oběžného kola na kapalinu. Používají se pro čerpání čisté vody a chemicky neagresivních kapalin. Odstředivá čerpadla jsou velmi jednoduchá a spolehlivá v provozu, není potřeba žádná údržba. Odstředivá čerpadla by měla být instalována na místech chráněných před povětrnostními vlivy..

Schéma odstředivého čerpadla s jednosměrným přívodem kapaliny k oběžnému kolu: 1 – otvor pro přívod kapaliny; 2 – oběžné kolo; 3 – tělo; 4 – potrubí pro vypouštění kapaliny; P je odstředivá síla.

Pístová čerpadla. Princip činnosti pístového čerpadla je následující. Při pohybu pístu doprava vzniká v pracovní komoře čerpadla podtlak, spodní ventil je otevřen a horní ventil je uzavřen a dochází k nasávání kapaliny. Při pohybu v opačném směru vzniká v pracovní komoře přetlak a horní ventil je již otevřen a spodní je uzavřen – kapalina je čerpána. V současné době se pístová čerpadla používají ve vodovodních systémech, v potravinářském a chemickém průmyslu a v každodenním životě.

Trysková čerpadla. Princip fungování proudového čerpadla je tento. V trysce kapalina v důsledku zúžení průřezu získává větší rychlost, její kinetická energie se stává mnohem větší a její potenciální energie se proto snižuje. V tomto případě se tlak snižuje a při určité rychlosti se stává méně než atmosférickým, v důsledku čehož se v sací komoře vytvoří vakuum. Pod vlivem podtlaku proudí kapalina z přijímací nádrže sacím potrubím do sací komory a poté do směšovací komory. Ve směšovací komoře se promíchává proud pracovní tekutiny, která uvolňuje část energie čerpané kapaliny přicházející z přijímací nádrže. Po průchodu směšovací komorou proudí proud do difuzoru, kde se jeho rychlost postupně snižuje a statický tlak se zvyšuje. Dále kapalina vstupuje do sběrné nádrže přes tlakové potrubí.

Cirkulační čerpadla. Používají se především pro cirkulaci vody v topných systémech, zásobování teplou vodou a podlahovém vytápění. Mají nízkou spotřebu energie, malé rozměry a pracují téměř tiše. V závislosti na stupni automatizace mohou pracovat nepřetržitě, na časovač nebo být přizpůsobeny aktuálním potřebám systému.

Samonasávací čerpadla. Samonasávací čerpadla se používají k čerpání čisté vody a chemicky neagresivních kapalin. Jednou z výhod samonasávacích čerpadel je, že při připojení není nutné předplnění vodou. Samonasávací čerpadla jsou ekonomická, snadno ovladatelná a mají vysokou spolehlivost. Samonasávací čerpadla by měla být instalována v místech chráněných před atmosférickými vlivy.

Provoz každého čerpadla je charakterizován několika parametry. Mezi hlavní patří: průtok, tlak, výkon, účinnost (účinnost) a rychlost otáčení.

Směny. Rozlišuje se objemový průtok, který je chápán jako poměr objemu přiváděného kapalného média k času a hmotnostní průtok čerpadla – poměr hmotnosti přiváděného kapalného média k času.

V lodní praxi se objemový průtok Q obvykle vyjadřuje v metrech krychlových za hodinu nebo sekundu. Hromadné podávání Q_м ve vztahu k objemovému poměru: Q_м= ρQ, kde ρ je hustota kapaliny.

Hlava. V hydraulice je to výška, do které může stoupat.

kapaliny vlivem statického tlaku, výškového rozdílu a vnější kinetické energie kapaliny. Určuje se prostřednictvím specifické energie (na jednotku hmotnosti) kapaliny procházející čerpadlem a vyjadřuje se v metrech (J.m).

Hlava čerpadla H se skládá ze statického H_umění. a dynamický H_д tlak:

Výkon a účinnost Energie dodaná čerpadlu z motoru za jednotku času představuje jeho výkon N. Část této energie se v čerpadle ztrácí jako ztráty. Další část energie dodávané čerpadlem z motoru za jednotku času je užitečný výkon čerpadla (kW), který se určí z výrazu

Nп = QρgH/10 = Qp/3.

Účinnost čerpadla lze vyjádřit jako součin tří účinností – hydraulické, objemové a mechanické, tj. η = η_гη_оη_м.

Hydraulická účinnost je poměr užitečného výkonu čerpadla k součtu užitečného výkonu a výkonu vynaloženého na překonání hydraulického odporu v čerpadle, t.j. charakterizuje hydraulické ztráty v čerpadle.

Objemová účinnost charakterizuje objemové ztráty způsobené úniky kapaliny uvnitř čerpadla.

Mechanická účinnost charakterizuje ztráty vynaložené na překonání mechanického tření v nose.

Frekvence otáčení. Za tento parametr se považuje rychlost otáčení n hřídele čerpadla za minutu (ot/min). Účel nebo volba rychlosti otáčení závisí na řadě podmínek, jako je typ čerpadla a jeho motoru, omezení hmotnosti a celkových rozměrů, požadavky na účinnost atd.

Výkonové charakteristiky čerpadla.

Výkonové charakteristiky čerpadla umožňují vybrat čerpadlo, které splňuje potřebné požadavky. Výkonová křivka ukazuje vztah mezi průtokem (Q) a výškou čerpadla (H). V tomto grafu je naměřen maximální výkon čerpadla 133 l/min přímo na výstupu čerpadla (nulová dopravní výška). Při maximální výšce 4,0 metrů je produktivita nulová.