Ισχύς άξονα αντλιών, ανεμιστήρων και συμπιεστών

Με βάση τη ρύθμιση τροφοδοσίας για τον ανεμιστήρα ή την αντλία και τη συνολική κεφαλή, και για την τροφοδοσία του συμπιεστή και τη συγκεκριμένη εργασία συμπίεσης, προσδιορίζεται η ισχύς του άξονα, σύμφωνα με την οποία μπορεί να επιλεγεί η ισχύς του κινητήρα μετάδοσης κίνησης.

Για έναν φυγοκεντρικό ανεμιστήρα, για παράδειγμα, ο τύπος για τον προσδιορισμό της ισχύος του άξονα προέρχεται από την έκφραση για την ενέργεια που μεταφέρεται στο κινούμενο αέριο ανά μονάδα χρόνου.

Έστω F η διατομή του αγωγού αερίου, m2. m είναι η μάζα του αερίου ανά δευτερόλεπτο, kg / s. v — ταχύτητα αερίου, m / s; ρ είναι η πυκνότητα του αερίου, m3. ηc, ηp — απόδοση ανεμιστήρα και μετάδοσης.

Είναι γνωστό ότι

Τότε η έκφραση για την ενέργεια του κινούμενου αερίου θα έχει τη μορφή:

από όπου η ισχύς του άξονα του κινητήρα μετάδοσης κίνησης, kW,

Ο τύπος μπορεί να χωριστεί σε ομάδες ποσοτήτων που αντιστοιχούν στον ρυθμό ροής, m3 / s και την πίεση του ανεμιστήρα, Pa:

Από τις παραπάνω εκφράσεις φαίνεται ότι

Αναλόγως

εδώ c, c1 c2 είναι σταθερές.

Σημειώστε ότι λόγω της παρουσίας στατικής πίεσης και των χαρακτηριστικών σχεδιασμού των φυγοκεντρικών ανεμιστήρων, ο βαθμός στη δεξιά πλευρά μπορεί να διαφέρει από 3.

Παρόμοια με τον τρόπο που έγινε για τον ανεμιστήρα, είναι δυνατό να προσδιοριστεί η ισχύς του άξονα της φυγοκεντρικής αντλίας, kW, η οποία είναι ίση με:

όπου Q είναι ο ρυθμός ροής της αντλίας, m3 / s.

Ng — γεωδαιτική κεφαλή ίση με τη διαφορά μεταξύ των υψών εκκένωσης και αναρρόφησης, m. Hs — ολική πίεση, m; P2 — πίεση στη δεξαμενή όπου αντλείται το υγρό, Pa. P1 — πίεση στη δεξαμενή από όπου αντλείται το υγρό, Pa. ΔH — απώλεια πίεσης στη γραμμή, m; εξαρτάται από τη διατομή των σωλήνων, την ποιότητα της επεξεργασίας τους, την καμπυλότητα των τμημάτων του αγωγού κ.λπ. Οι τιμές του ΔΗ δίνονται στη βιβλιογραφία αναφοράς. ρ1 — πυκνότητα του αντλούμενου υγρού, kg / m3. g = 9,81 m / s2 — επιτάχυνση της βαρύτητας. ηn, ηn — απόδοση αντλίας και μετάδοσης.

Με μια ορισμένη προσέγγιση για τις φυγόκεντρες αντλίες, μπορεί να υποτεθεί ότι υπάρχει σχέση μεταξύ ισχύος άξονα και ταχύτητας P = σω3 και M = σω2... Στην πράξη, οι δείκτες ταχύτητας ποικίλλουν μεταξύ 2,5-6 για διαφορετικούς σχεδιασμούς και συνθήκες λειτουργίας αντλίες, οι οποίες πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή ηλεκτρικής κίνησης.

Οι υποδεικνυόμενες αποκλίσεις προσδιορίζονται για τις αντλίες από την παρουσία βασικής πίεσης. Ας σημειώσουμε παρεμπιπτόντως ότι μια πολύ σημαντική περίσταση κατά την επιλογή μιας ηλεκτρικής κίνησης για αντλίες που λειτουργούν σε γραμμή υψηλής πίεσης είναι ότι είναι πολύ ευαίσθητες στη μείωση των στροφών του κινητήρα.

Το κύριο χαρακτηριστικό των αντλιών, των ανεμιστήρων και των συμπιεστών είναι η εξάρτηση της ανεπτυγμένης κεφαλής H από την παροχή αυτών των μηχανισμών Q. Οι υποδεικνυόμενες εξαρτήσεις συνήθως παρουσιάζονται με τη μορφή γραφημάτων HQ για διάφορες ταχύτητες του μηχανισμού.

Στο σχ.1, για παράδειγμα, τα χαρακτηριστικά (1, 2, 3, 4) μιας φυγόκεντρης αντλίας δίνονται σε διαφορετικές γωνιακές ταχύτητες της πτερωτής της. Στους ίδιους άξονες συντεταγμένων απεικονίζεται το χαρακτηριστικό της γραμμής 6, πάνω στην οποία λειτουργεί η αντλία. Το χαρακτηριστικό της γραμμής είναι η σχέση μεταξύ της παροχής Q και της πίεσης που απαιτείται για την ανύψωση του υγρού σε ένα ύψος, την υπέρβαση της υπερβολικής πίεσης στην έξοδο της γραμμής εκκένωσης και τις υδραυλικές αντιστάσεις. Τα σημεία τομής των χαρακτηριστικών 1, 2, 3 με το χαρακτηριστικό 6 καθορίζουν τις τιμές της κεφαλής και της χωρητικότητας όταν η αντλία λειτουργεί σε μια συγκεκριμένη γραμμή με διαφορετικές ταχύτητες.

Ρύζι. 1. Εξάρτηση της πίεσης H της αντλίας από την παροχή ρεύματος Q.

Παράδειγμα 1. Κατασκευάστε τα χαρακτηριστικά H, Q μιας φυγοκεντρικής αντλίας για διαφορετικές ταχύτητες 0,8ωn. 0,6ωn; 0,4ωn αν το χαρακτηριστικό 1 δίνεται στο ω = ωn (Εικ. 1).

1. Για την ίδια αντλία

Επομένως,

2. Ας φτιάξουμε μια αντλία που να χαρακτηρίζεται από ω = 0,8ωn.

Για το σημείο β

Για το σημείο β'

Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατή η κατασκευή βοηθητικών παραβολών 5, 5', 5 «..., οι οποίες εκφυλίζονται ευθύγραμμα κατά μήκος της τεταγμένης στο Q = 0 και τα χαρακτηριστικά του QH για διαφορετικές ταχύτητες αντλίας.

Η ισχύς του κινητήρα ενός παλινδρομικού συμπιεστή μπορεί να προσδιοριστεί με βάση το διάγραμμα ένδειξης συμπίεσης αέρα ή αερίου. Ένα τέτοιο θεωρητικό διάγραμμα φαίνεται στο σχ. 2. Μια ορισμένη ποσότητα αερίου συμπιέζεται σύμφωνα με το διάγραμμα από τον αρχικό όγκο V1 και πίεση P1 στον τελικό όγκο V2 και πίεση P2.

Η συμπίεση ενός αερίου απαιτεί εργασία, η οποία θα ποικίλλει ανάλογα με τη φύση της διαδικασίας συμπίεσης. Αυτή η διαδικασία μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με τον αδιαβατικό νόμο χωρίς μεταφορά θερμότητας όταν το διάγραμμα ιχνηθέτη οριοθετείται από την καμπύλη 1 στο Σχήμα.2; σύμφωνα με τον ισοθερμικό νόμο σε σταθερή θερμοκρασία, αντίστοιχα καμπύλη 2 στο σχ. 2, ή κατά μήκος της πολυτροπικής καμπύλης 3, η οποία φαίνεται από τη συμπαγή γραμμή μεταξύ της αδιαβατικής και της ισόθερμης.

Ρύζι. 2. Διάγραμμα ένδειξης συμπίεσης αερίου.

Το έργο της συμπίεσης αερίου για μια πολυτροπική διεργασία, J / kg, εκφράζεται με τον τύπο

όπου n είναι ο πολυτροπικός δείκτης που προσδιορίζεται από την εξίσωση pVn = const. P1 — αρχική πίεση αερίου, Pa; P2 είναι η τελική πίεση του συμπιεσμένου αερίου, Pa; V1 — αρχικός ειδικός όγκος αερίου ή όγκος 1 kg αερίου στην εισαγωγή, m3.

Η ισχύς του κινητήρα του συμπιεστή, kW, καθορίζεται από την έκφραση

εδώ Q είναι ο ρυθμός ροής του συμπιεστή, m3 / s. ηk — δείκτης απόδοσης συμπιεστή, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες ισχύος σε αυτόν κατά τη διάρκεια μιας πραγματικής διαδικασίας εργασίας. ηπ — απόδοση της μηχανικής μετάδοσης μεταξύ συμπιεστή και κινητήρα. Δεδομένου ότι το θεωρητικό διάγραμμα του δείκτη διαφέρει σημαντικά από το πραγματικό και η λήψη του τελευταίου δεν είναι πάντα δυνατή, κατά τον προσδιορισμό της ισχύος του άξονα του συμπιεστή, kW, χρησιμοποιείται συχνά ένας κατά προσέγγιση τύπος, όπου τα αρχικά δεδομένα είναι το έργο της ισοθερμικής και αδιαβατική συμπίεση, καθώς και αποδοτικότητα.συμπιεστής του οποίου οι τιμές δίνονται στη βιβλιογραφία αναφοράς.

Αυτός ο τύπος μοιάζει με αυτό:

όπου Q είναι η τροφοδοσία του συμπιεστή, m3 / s. Au — ισοθερμικό έργο συμπίεσης 1 m3 ατμοσφαιρικού αέρα σε πίεση P2, J / m3. Aa — αδιαβατικό έργο συμπίεσης 1 m3 ατμοσφαιρικού αέρα σε πίεση P2, J / m3.

Η σχέση μεταξύ της ισχύος του άξονα ενός μηχανισμού παραγωγής τύπου εμβόλου και της ταχύτητας είναι εντελώς διαφορετική από την αντίστοιχη σχέση για τους μηχανισμούς ροπής του άξονα του ανεμιστήρα.Εάν ένας παλινδρομικός μηχανισμός, όπως μια αντλία, λειτουργεί σε μια γραμμή όπου διατηρείται σταθερή κεφαλή H, τότε είναι προφανές ότι το έμβολο πρέπει να υπερνικήσει μια σταθερή μέση δύναμη σε κάθε διαδρομή, ανεξάρτητα από την ταχύτητα περιστροφής.

Μέση τιμή ισχύος

αλλά αφού H = const, τότε

Επομένως, η μέση τιμή της ροπής του άξονα μιας παλινδρομικής αντλίας σε σταθερή αντίθλιψη δεν εξαρτάται από την ταχύτητα:

Η ισχύς του άξονα ενός φυγόκεντρου συμπιεστή, καθώς και ενός ανεμιστήρα και μιας αντλίας, με την επιφύλαξη των παραπάνω αποθεμάτων, είναι ανάλογη της τρίτης ισχύος της γωνιακής ταχύτητας.

Με βάση τους ληφθέντες τύπους, προσδιορίζεται η ισχύς του άξονα του αντίστοιχου μηχανισμού. Για να επιλέξετε έναν κινητήρα, οι ονομαστικές τιμές της ροής και της κεφαλής πρέπει να αντικατασταθούν στους υποδεικνυόμενους τύπους. Ανάλογα με την ισχύ εξόδου, μπορεί να επιλεγεί ο κινητήρας συνεχούς λειτουργίας.