Pumppujen, puhaltimien ja kompressorien akseliteho
Puhaltimen tai pumpun asetetun syötön ja kokonaiskorkeuden sekä kompressorin syöttö- ja erityispuristustyön perusteella määritetään akseliteho, jonka mukaan käyttömoottorin teho voidaan valita.
Esimerkiksi keskipakopuhaltimelle akselitehon määrityskaava johdetaan liikkuvalle kaasulle aikayksikköä kohti siirtyneen energian lausekkeesta.
Olkoon F kaasuputken poikkileikkaus, m2; m on kaasun massa sekunnissa, kg/s; v - kaasun nopeus, m/s; ρ on kaasun tiheys, m3; ηc, ηp — puhaltimen ja voimansiirron hyötysuhde.
On tiedossa, että
Tällöin liikkuvan kaasun energian lauseke saa muotoa:
mistä käyttömoottorin akseliteho, kW,
Kaava voidaan jakaa suureiden ryhmiin, jotka vastaavat virtausnopeutta, m3/s ja puhaltimen painetta, Pa:
Yllä olevista ilmauksista käy ilmi, että
Asianmukaisesti
tässä c, c1 c2 ovat vakioita.
Huomaa, että staattisen paineen esiintymisen ja keskipakopuhaltimien suunnitteluominaisuuksien vuoksi oikean puolen aste voi poiketa arvosta 3.
Samalla tavalla kuin puhaltimelle, on mahdollista määrittää keskipakopumpun akseliteho, kW, joka on yhtä suuri kuin:
missä Q on pumpun virtausnopeus, m3 / s;
Ng — geodeettinen korkeus, joka on yhtä suuri kuin poisto- ja imukorkeuksien välinen ero, m; Hs — kokonaispaine, m; P2 — paine säiliössä, johon neste pumpataan, Pa; P1 — paine säiliössä, josta neste pumpataan, Pa; ΔH — painehäviö linjassa, m; riippuu putkien poikkileikkauksesta, niiden käsittelyn laadusta, putkilinjan osien kaarevuudesta jne.; ΔH:n arvot on annettu viitekirjallisuudessa; ρ1 - pumpattavan nesteen tiheys, kg / m3; g = 9,81 m / s2 - painovoiman kiihtyvyys; ηn, ηn — pumpun ja voimansiirron hyötysuhde.
Tietyllä keskipakopumppujen likiarvolla voidaan olettaa, että akselin tehon ja nopeuden välillä on suhde P = сω3 ja M = сω2... Käytännössä nopeusmittarit vaihtelevat välillä 2,5-6 eri malleissa ja käyttöolosuhteissa. pumput, jotka on otettava huomioon valittaessa sähkökäyttöä.
Ilmoitetut poikkeamat määräytyvät pumppujen peruspaineen perusteella. Huomaa muuten, että erittäin tärkeä seikka valittaessa sähkökäyttöä korkeapainelinjalla toimiville pumppuille on, että ne ovat erittäin herkkiä moottorin kierrosluvun laskulle.
Pumppujen, puhaltimien ja kompressorien pääominaisuus on kehitetyn pään H riippuvuus näiden mekanismien Q syötöstä. Ilmoitetut riippuvuudet esitetään yleensä HQ-kaavioina mekanismin eri nopeuksille.
KuvassaKuvassa 1 on esimerkkinä keskipakopumpun ominaisuudet (1, 2, 3, 4) sen juoksupyörän eri kulmanopeuksilla. Samoihin koordinaattiakseleihin piirretään linjan 6 ominaiskäyrä, jolla pumppu toimii. Linjan ominaisuus on suhde syötteen Q ja paineen välillä, joka vaaditaan nesteen nostamiseksi korkealle, ylipaineen voittamiseksi poistolinjan ulostulossa ja hydraulisista vastuksista. Ominaisuuksien 1, 2, 3 ja ominaisuuden 6 leikkauspisteet määrittävät nostokorkeuden ja kapasiteetin arvot, kun pumppu toimii tietyllä linjalla eri nopeuksilla.
Riisi. 1. Pumpun paineen H riippuvuus sen virtalähteestä Q.
Esimerkki 1. Rakenna keskipakopumpun ominaisuudet H, Q eri nopeuksille 0,8ωn; 0,6ωn; 0,4ωn, jos ominaisuus 1 on annettu kohdassa ω = ωn (kuva 1).
1. Samalle pumpulle
Siksi,
2. Rakennetaan pumppu, jolle on tunnusomaista ω = 0,8ωn.
Kohdan b osalta
Kohdalle b'
Tällä tavalla on mahdollista rakentaa apuparaabelit 5, 5', 5 «..., jotka degeneroituvat suorassa linjassa pitkin ordinaataa, kun Q = 0 ja QH:n ominaisuudet eri pumpun nopeuksille.
Mäntäkompressorin moottorin teho voidaan määrittää ilman tai kaasun puristusilmaisinkaavion perusteella. Tällainen teoreettinen kaavio on esitetty kuvassa. 2. Tietty määrä kaasua puristetaan kaavion mukaisesti alkutilavuudesta V1 ja paineesta P1 lopputilavuuteen V2 ja paineeseen P2.
Kaasun puristaminen vaatii työtä, joka vaihtelee puristusprosessin luonteen mukaan. Tämä prosessi voidaan suorittaa adiabaattisen lain mukaan ilman lämmönsiirtoa, kun merkkidiagrammi on rajattu käyrään 1 kuvassa 1.2; isotermisen lain mukaisesti vakiolämpötilassa, vastaavasti käyrä 2 kuvassa 2. 2 tai polytrooppista käyrää 3 pitkin, joka on esitetty yhtenäisellä viivalla adiabaattisen ja isotermin välillä.
Riisi. 2. Kaasun puristusilmaisinkaavio.
Kaasun puristustyö polytrooppisessa prosessissa, J / kg, ilmaistaan kaavalla
missä n on polytrooppinen indeksi, joka on määritetty yhtälöllä pVn = const; P1 — kaasun alkupaine, Pa; P2 on puristetun kaasun lopullinen paine, Pa; V1 — kaasun alkuperäinen ominaistilavuus tai 1 kg kaasun tilavuus sisäänoton yhteydessä, m3.
Kompressorin moottorin teho, kW, määräytyy lausekkeen mukaan
tässä Q on kompressorin virtausnopeus, m3 / s; ηk - kompressorin hyötysuhde, ottaen huomioon tehohäviöt siinä todellisen työprosessin aikana; ηπ — kompressorin ja moottorin välisen mekaanisen voimansiirron tehokkuus. Koska indikaattorin teoreettinen kaavio eroaa merkittävästi todellisesta ja jälkimmäisen saaminen ei aina ole mahdollista, kompressorin akselin tehoa, kW, määritettäessä käytetään usein likimääräistä kaavaa, jossa lähtötietona on isoterminen työ. ja adiabaattinen kompressio sekä tehokkuus.kompressori, jonka arvot on annettu viitekirjallisuudessa.
Tämä kaava näyttää tältä:
missä Q on kompressorin syöttö, m3/s; Au - isoterminen työ, jossa 1 m3 ilmakehän ilmaa puristetaan paineeseen P2, J / m3; Aa - adiabaattinen työ, jossa 1 m3 ilmakehän ilmaa puristetaan paineeseen P2, J / m3.
Mäntätyyppisen tuotantomekanismin akselitehon ja nopeuden välinen suhde on täysin erilainen kuin tuuletinakselin vääntömomenttimekanismien vastaava suhde.Jos edestakaisin liikkuva mekanismi, kuten pumppu, toimii linjalla, jossa säilytetään vakiokorkeus H, niin on selvää, että männän on voitettava tasainen keskimääräinen voima jokaisella iskulla pyörimisnopeudesta riippumatta.
Keskimääräinen tehoarvo
mutta koska H = const, niin
Siksi mäntäpumpun akselimomentin keskiarvo vakiovastapaineella ei riipu nopeudesta:
Keskipakokompressorin sekä puhaltimen ja pumpun akselin teho edellä mainituilla varauksilla on verrannollinen kulmanopeuden kolmanteen tehoon.
Saatujen kaavojen perusteella määritetään vastaavan mekanismin akseliteho. Moottorin valitsemiseksi virtauksen ja nousun nimellisarvot on korvattava ilmoitetuissa kaavoissa. Lähtötehon mukaan voidaan valita jatkuvatoiminen moottori.