Загрузил Роман Лисенков

balans-moschnosti-v-gidromashinah

реклама
БАЛАНС МОЩНОСТИ В ГИДРОМАШИНАХ
Габдулов И.Н.
Габдулов И.Н. БАЛАНС МОЩНОСТИ В ГИДРОМАШИНАХ
Габдулов Ильяс Ниязович – аспирант,
факультет научно-педагогических кадров и кадров высшей квалификации,
Российский государственный университет нефти и газа
(Национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина, г. Москва
Аннотация: в гидравлических машинах идет преобразование механической энергии в
гидравлическую энергию жидкости, что обусловлено потерями мощности, то есть
затрачиваемой энергии. В гидравлических машинах как объемного, так и
динамического действия, остается важным вопрос о том, куда затрачивается
энергия и какие потери занимают большую часть (объемные, механические или
гидравлические). В данной статье рассмотрены такие понятия, как баланс
мощности гидромашин, потери энергии. Основные технические показатели и
расчетные зависимости насосов, гидродвигателей и гидропередач.
Ключевые слова: мощность, потери энергии, насос.
УДК 621.22.018
Введение
Баланс мощности в гидромашинах.
Схема на рис. 1 иллюстрирует баланс мощности в насосах любого принципа
действия и назначения.
В насосах подводимая мощность трансформируется из механической в
гидравлическую. В результате преобразования мощность на выходе машины меньше,
чем на входе, так как любое преобразование мощности (энергии) сопровождается
потерями.
Рис. 1. Баланс мощности в гидромашинах
Все потери в насосах разделяют на механические, гидравлические и объемные.
Механические потери – вызваны механическим трением в подшипниках, уплотнениях
валов, уплотнениях поршней и т.д.
Мощность механических потерь определяется выражением:
Nмех = Мтр·ω,
(1)
где Мтр – приведенный к валу насоса момент от сил трения (Н·м), ω – угловая
скорость вращения его вала (рад/с).
13
Мощность, оставшаяся за вычетом механических
подводимой мощности, дает механический к. п. д. насоса:
 мех 
потерь,
отнесенная
N вых  N об  N гид
 0,95...0,98.
Nвых  N мех  N об  N гид
(2)
N вых  N мех  N гид
 0,5...0,98.
Nвых  N мех  Nоб  N гид
(4)
к
Механические потери, как правило, не значительны, так как трущиеся
поверхности находятся в условиях смазки.
Механический к. п. д насоса показывает долю механических потерь в общем
объеме подводимой мощности – 2…5%.
Объемные потери – обусловлены утечками жидкости.
Внешние утечки – за пределы корпуса насоса в основном по валу через
уплотнение или в корпус, а затем в дренаж.
Внутренние утечки происходят внутри насоса из области высокого в область
низкого давления или во всасывающую полость [1].
Мощность объемных потерь определяется выражением:
Nоб = qΔР,
(3)
где q – суммарные утечки жидкости в насосе (м3/с), ΔР – перепад давлений в
полостях насоса с высоким и низким давлением.
Мощность, оставшаяся за вычетом мощности объемных потерь, отнесенная к
подводимой мощности, дает объемный к. п. д.:
об 
Объемные потери не велики в насосах объемного действия (ηоб = 0,9…0,98), но в
гидродинамических насосах (особенно в вихревых) они могут быть значительными и
их объемный к. п. д. равен ηоб = 0,5…0,8.
Объемный к. п. д насоса показывает долю объемных потерь в общем объеме
подводимой мощности.
Объемный к. п. д можно рассчитать по формуле: об 
QФ ·Р
,
QТ ·Р
где QФ – фактическая подача насоса (за вычетом утечек):
QФ = QТ – q,
QТ – теоретическая подача (расход идеального насоса, в котором утечек нет).
Тогда:
(5)
ηоб = QФ/QТ = (QТ – q)/QТ,
т. е. объемный к. п. д определяется отношением фактического расхода к
теоретическому.
Гидравлические потери – это потери мощности на гидравлических
сопротивлениях в подводящих и отводящих каналах, внутри рабочих камер насоса
(трение о стенки, в слоях жидкости, в завихрениях) и т. д.
Мощность гидравлических потерь в общем виде может быть записана в виде:
Nг = f (v, Re, λТ, ζ)
(6)
Мощность, оставшаяся за вычетом мощности гидравлических потерь, отнесенная к
подводи-мой мощности, дает гидравлический к. п. д.
гид 
Nвых  N мех  Nоб
 0,9...0,95.
N вых  N мех  N об  N гид
14
(7)
Полный к. п. д насоса определяется выражением:
  гид· мех ·об ,
(8)
а отношение входной и выходной мощностей определяет полный к. п. д насоса:
η = Nвых/Nвх.
(9)
При опытном исследовании гидромашин трудно отделить механические потери от
гидравлических. Поэтому, как правило, определяют только объемный и полный
К.П.Д., которые и указываются в каталогах насосов и гидродвигателей.
У объемных гидромашин относительное влияние гидравлических потерь
невелико, и поэтому их гидравлический КПД примерно равен единице [2].
Список литературы
1. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы, 2010.
2. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергоатомиздат, 1984.
416 с.
15
Скачать