Akselkraft til pumper, vifter og kompressorer

Basert på den innstilte forsyningen for viften eller pumpen og det totale hodet, og for kompressoren - forsyning og spesifikt kompresjonsarbeid, bestemmes akselkraften, i henhold til hvilken kraften til drivmotoren kan velges.

For en sentrifugalvifte, for eksempel, er formelen for å bestemme akseleffekt avledet fra uttrykket for energien som overføres til den bevegelige gassen per tidsenhet.

La F være tverrsnittet av gassrørledningen, m2; m er massen av gass per sekund, kg / s; v — gasshastighet, m/s; ρ er gasstettheten, m3; ηc, ηp — vifte- og overføringseffektivitet.

Det er kjent at

Da vil uttrykket for energien til den bevegelige gassen ha formen:

hvorfra akseleffekten til drivmotoren, kW,

Formelen kan deles inn i grupper av mengder som tilsvarer strømningshastigheten, m3/s og viftetrykket, Pa:

Av uttrykkene ovenfor ser man at

Tilsvarende

her er c, c1 c2 konstanter.

Merk at på grunn av tilstedeværelsen av statisk trykk og designfunksjonene til sentrifugalvifter, kan graden på høyre side avvike fra 3.

I likhet med måten det ble gjort for viften, er det mulig å bestemme akseleffekten til sentrifugalpumpen, kW, som er lik:

hvor Q er strømningshastigheten til pumpen, m3/s;

Ng — geodesisk hode lik forskjellen mellom utslipps- og sugehøyden, m; Hs — totalt trykk, m; P2 — trykk i reservoaret der væsken pumpes, Pa; P1 — trykk i tanken hvorfra væsken pumpes, Pa; ΔH — trykktap i ledningen, m; avhenger av tverrsnittet til rørene, kvaliteten på behandlingen, krumningen til rørledningsseksjonene, etc.; Verdier av ΔH er gitt i referanselitteraturen; ρ1 — tettheten til den pumpede væsken, kg / m3; g = 9,81 m / s2 — tyngdeakselerasjon; ηn, ηn — pumpe- og overføringseffektivitet.

Med en viss tilnærming for sentrifugalpumper kan det antas at det er en sammenheng mellom akseleffekt og turtall P = сω3 og M = сω2... I praksis varierer turtallsindikatorene innenfor 2,5-6 for ulike design og driftsforhold av pumper, som må tas i betraktning når du velger en elektrisk stasjon.

De angitte avvikene bestemmes for pumpene ved tilstedeværelse av grunntrykk. La oss forresten merke seg at en veldig viktig omstendighet når du velger en elektrisk drivenhet for pumper som opererer på en høytrykksledning, er at de er veldig følsomme for en reduksjon i motorhastigheten.

Hovedkarakteristikken til pumper, vifter og kompressorer er avhengigheten til det utviklede hodet H på tilførselen av disse mekanismene Q. De angitte avhengighetene presenteres vanligvis i form av HQ-grafer for forskjellige hastigheter på mekanismen.

I fig.1, som et eksempel, er egenskapene (1, 2, 3, 4) til en sentrifugalpumpe gitt ved forskjellige vinkelhastigheter til pumpehjulet. I de samme koordinataksene er karakteristikken til linje 6, som pumpen arbeider på, plottet. Linjekarakteristikken er forholdet mellom tilførselen Q og trykket som kreves for å løfte væsken til en høyde, overvinne overtrykket ved utløpet av utløpsledningen og de hydrauliske motstandene. Skjæringspunktene mellom karakteristikk 1, 2, 3 med karakteristikk 6 bestemmer verdiene for hode og kapasitet når pumpen jobber på en bestemt linje ved forskjellige hastigheter.

Ris. 1. Avhengighet av trykket H til pumpen på strømforsyningen Q.

Eksempel 1. Bygg egenskapene H, Q til en sentrifugalpumpe for forskjellige hastigheter 0,8ωn; 0,6ωn; 0,4ωn hvis karakteristikk 1 er gitt ved ω = ωn (fig. 1).

1. For samme pumpe

Derfor,

2. La oss bygge en pumpe karakterisert ved ω = 0,8ωn.

For punkt b

For punkt b '

På denne måten er det mulig å konstruere hjelpeparablene 5, 5 ', 5 «..., som degenererer i en rett linje langs ordinaten ved Q = 0 og karakteristikken til QH for forskjellige pumpehastigheter.

Motorkraften til en stempelkompressor kan bestemmes basert på luft- eller gasskompresjonsindikatordiagrammet. Et slikt teoretisk diagram er vist i fig. 2. En viss mengde gass komprimeres i henhold til diagrammet fra startvolum V1 og trykk P1 til sluttvolum V2 og trykk P2.

Å komprimere en gass krever arbeid, som vil variere avhengig av komprimeringsprosessens art. Denne prosessen kan utføres i henhold til den adiabatiske loven uten varmeoverføring når sporingsdiagrammet er avgrenset av kurve 1 i fig.2; i henhold til den isotermiske loven ved konstant temperatur, henholdsvis kurve 2 i fig. 2, eller langs den polytrope kurven 3, som er vist ved den heltrukne linjen mellom adiabatikken og isotermen.

Ris. 2. Gasskompresjonsindikatordiagram.

Arbeidet med gasskompresjon for en polytropisk prosess, J / kg, uttrykkes med formelen

hvor n er den polytropiske indeksen bestemt av ligningen pVn = const; P1 — startgasstrykk, Pa; P2 er slutttrykket til den komprimerte gassen, Pa; V1 — innledende spesifikt gassvolum eller volum på 1 kg gass ved inntak, m3.

Kompressorens motoreffekt, kW, bestemmes av uttrykket

her er Q strømningshastigheten til kompressoren, m3 / s; ηk — kompressoreffektivitetsindeks, tatt i betraktning krafttap i den under en ekte arbeidsprosess; ηπ — effektiviteten til den mekaniske overføringen mellom kompressoren og motoren. Siden det teoretiske diagrammet til indikatoren skiller seg betydelig fra den faktiske, og å oppnå sistnevnte er ikke alltid mulig, når man bestemmer kraften til kompressorakselen, kW, brukes ofte en omtrentlig formel, der de første dataene er arbeidet med isotermisk og adiabatisk kompresjon, samt effektivitet.kompressor hvis verdier er gitt i referanselitteraturen.

Denne formelen ser slik ut:

hvor Q er kompressormatingen, m3/s; Au — isotermisk kompresjonsarbeid av 1 m3 atmosfærisk luft til trykk P2, J / m3; Aa - adiabatisk kompresjonsarbeid av 1 m3 atmosfærisk luft til trykk P2, J / m3.

Forholdet mellom akselkraften til en produksjonsmekanisme av stempeltypen og hastigheten er helt forskjellig fra det tilsvarende forholdet for vifteakselens dreiemomentmekanismer.Hvis en frem- og tilbakegående mekanisme, slik som en pumpe, opererer på en linje hvor en konstant trykkhøyde H opprettholdes, så er det åpenbart at stempelet må overvinne en konstant gjennomsnittskraft på hvert slag, uavhengig av rotasjonshastigheten.

Gjennomsnittlig effektverdi

men siden H = const, da

Derfor avhenger ikke gjennomsnittsverdien av akselmomentet til en stempelpumpe ved konstant mottrykk av hastigheten:

Kraften til akselen til en sentrifugalkompressor, samt til en vifte og en pumpe, underlagt reservene ovenfor, er proporsjonal med den tredje potensen til vinkelhastigheten.

Basert på de oppnådde formlene, bestemmes akselkraften til den tilsvarende mekanismen. For å velge en motor, må de nominelle verdiene for strømning og høyde erstattes i de angitte formlene. I henhold til utgangseffekten kan den kontinuerlige motoren velges.