כוח גל של משאבות, מאווררים ומדחסים

בהתבסס על אספקת הסט למאוורר או למשאבה ולראש הכולל, ולמדחס - אספקה ​​ועבודת דחיסה ספציפית, נקבעת הספק הציר, לפיו ניתן לבחור את הספק מנוע ההינע.

עבור מאוורר צנטריפוגלי, למשל, הנוסחה לקביעת כוח הציר נגזרת מהביטוי לאנרגיה המועברת לגז הנע ליחידת זמן.

תן F להיות החתך של צינור הגז, m2; m היא מסת הגז לשנייה, ק"ג / שניות; v - מהירות גז, m / s; ρ היא צפיפות הגז, m3; ηc, ηp - יעילות מאוורר והולכה.

ידוע ש

אז הביטוי לאנרגיית הגז הנע יקבל את הצורה:

מהיכן כוח הציר של מנוע ההנעה, קילוואט,

ניתן לחלק את הנוסחה לקבוצות של כמויות המתאימות לקצב הזרימה, m3/s ולחץ המאוורר, Pa:

מהביטויים לעיל נראה כי

בהתאם לכך

כאן c, c1 c2 הם קבועים.

שים לב שבגלל נוכחות לחץ סטטי ומאפייני העיצוב של מאווררים צנטריפוגליים, המדרגה בצד ימין עשויה להיות שונה מ-3.

בדומה לאופן שבו זה נעשה עבור המאוורר, ניתן לקבוע את הספק הציר של המשאבה הצנטריפוגלית, קילוואט, ששווה ל:

כאשר Q הוא קצב הזרימה של המשאבה, m3 / s;

Ng - ראש גיאודזי שווה להפרש בין גבהי הפריקה והשאיבה, מ'; Hs - לחץ כולל, מ; P2 - לחץ במאגר שבו נשאב הנוזל, Pa; P1 - לחץ במיכל שממנו נשאב הנוזל, Pa; ΔH - אובדן לחץ בקו, m; תלוי בחתך הצינורות, באיכות העיבוד שלהם, בעקמומיות של קטעי הצינור וכו'; ערכים של ΔH ניתנים בספרות ההתייחסות; ρ1 - צפיפות הנוזל הנשאב, ק"ג / מ"ק; g = 9.81 מ' / s2 - תאוצת הכבידה; ηn, ηn - יעילות המשאבה וההעברה.

עם קירוב מסוים עבור משאבות צנטריפוגליות, ניתן להניח שיש קשר בין כוח הציר למהירות P = сω3 ו-M = сω2... בפועל, מחווני המהירות משתנים בין 2.5-6 עבור עיצובים ותנאי פעולה שונים של משאבות, אשר יש לקחת בחשבון בעת ​​בחירת כונן חשמלי.

הסטיות המצוינות נקבעות עבור המשאבות על ידי נוכחות של לחץ בסיסי. נציין אגב כי נסיבות חשובות מאוד בבחירת כונן חשמלי למשאבות הפועלות על קו בלחץ גבוה היא שהן רגישות מאוד לירידה במהירות המנוע.

המאפיין העיקרי של משאבות, מאווררים ומדחסים הוא התלות של הראש H המפותח באספקת מנגנונים אלו Q. התלות המצוינת מוצגת בדרך כלל בצורה של גרפי HQ עבור מהירויות שונות של המנגנון.

באיור.1, כדוגמה, המאפיינים (1, 2, 3, 4) של משאבה צנטריפוגלית ניתנים במהירויות זוויתיות שונות של האימפלר שלה. באותם צירי קואורדינטות משורטט המאפיין של קו 6, עליו עובדת המשאבה. מאפיין הקו הוא היחס בין אספקת Q ללחץ הנדרש להרמת הנוזל לגובה, להתגבר על הלחץ העודף ביציאה של קו הפריקה וההתנגדויות ההידראוליות. נקודות החיתוך של מאפיינים 1, 2, 3 עם מאפיין 6 קובעות את ערכי הראש והקיבולת כאשר המשאבה פועלת על קו מסוים במהירויות שונות.

אורז. 1. תלות הלחץ H של המשאבה באספקת החשמל שלה Q.

דוגמה 1. בנה את המאפיינים H, Q של משאבה צנטריפוגלית עבור מהירויות שונות 0.8ωn; 0.6ωn; 0.4ωn אם מאפיין 1 ניתן ב-ω = ωn (איור 1).

1. לאותה משאבה

לָכֵן,

2. נבנה משאבה המאופיינת ב-ω = 0.8ωn.

לגבי נקודה ב

לנקודה ב'

בדרך זו, ניתן לבנות פרבולות עזר 5, 5 ', 5 «..., שמתנוונות בקו ישר לאורך הסמין ב-Q = 0 ואת המאפיינים של QH למהירויות משאבה שונות.

ניתן לקבוע את כוח המנוע של מדחס חוזר על סמך דיאגרמת מחוון דחיסת האוויר או הגז. תרשים תיאורטי כזה מוצג באיור. 2. כמות מסוימת של גז נדחסת לפי התרשים מהנפח ההתחלתי V1 ולחץ P1 לנפח הסופי V2 ולחץ P2.

דחיסת גז דורשת עבודה, שתשתנה בהתאם לאופי תהליך הדחיסה. תהליך זה יכול להתבצע על פי החוק האדיאבטי ללא העברת חום כאשר דיאגרמת הנותב מוגבלת בעקומה 1 באיור.2; לפי החוק האיזותרמי בטמפרטורה קבועה, בהתאמה עקומה 2 באיור. 2, או לאורך העקומה הפוליטרופית 3, המוצגת על ידי הקו המוצק בין האדיאבטי והאיזותרמי.

אורז. 2. דיאגרמת מחוון דחיסת גז.

העבודה של דחיסת גז לתהליך פוליטרופי, J/kg, מתבטאת בנוסחה

כאשר n הוא האינדקס הפוליטרופי שנקבע על ידי המשוואה pVn = const; P1 - לחץ גז ראשוני, Pa; P2 הוא הלחץ הסופי של הגז הדחוס, Pa; V1 - נפח ספציפי התחלתי של גז או נפח של 1 ק"ג של גז בכניסה, m3.

הספק המנוע של המדחס, קילוואט, נקבע על ידי הביטוי

כאן Q הוא קצב הזרימה של המדחס, m3/s; ηk - מדד יעילות המדחס, תוך התחשבות בהפסדי הספק בו במהלך תהליך עבודה אמיתי; ηπ - יעילות התמסורת המכנית בין המדחס למנוע. מכיוון שהתרשים התיאורטי של המחוון שונה באופן משמעותי מזה בפועל, והשגת האחרון אינו תמיד אפשרי, בעת קביעת הספק של פיר המדחס, קילוואט, נעשה שימוש לעתים קרובות בנוסחה משוערת, שבה הנתונים הראשוניים הם עבודה של איזותרמית ודחיסה אדיאבטית, וכן יעילות.קומפרסור שערכיו ניתנים בספרות ההתייחסות.

נוסחה זו נראית כך:

כאשר Q הוא הזנת המדחס, m3/s; Au - עבודה איזותרמית של דחיסה של 1 m3 של אוויר אטמוספרי ללחץ P2, J / m3; Aa - עבודה אדיאבטית של דחיסה של 1 m3 של אוויר אטמוספרי ללחץ P2, J / m3.

הקשר בין כוח הציר של מנגנון ייצור מסוג בוכנה לבין המהירות שונה לחלוטין מהיחס המקביל למנגנוני מומנט גל המאוורר.אם מנגנון הדדי, כמו משאבה, פועל על קו שבו נשמר ראש קבוע H, אז ברור שהבוכנה חייבת להתגבר על כוח ממוצע קבוע בכל מהלך, ללא קשר למהירות הסיבוב.

ערך כוח ממוצע

אבל מאז H = const, אז

לכן, הערך הממוצע של מומנט הציר של משאבה הדדית בלחץ גב קבוע אינו תלוי במהירות:

הכוח של הפיר של מדחס צנטריפוגלי, כמו גם של מאוורר ומשאבה, בכפוף לעתודות לעיל, הוא פרופורציונלי לחזק השלישי של המהירות הזוויתית.

בהתבסס על הנוסחאות שהתקבלו, כוח הציר של המנגנון המתאים נקבע. כדי לבחור מנוע, יש להחליף את הערכים הנומינליים של זרימה וראש בנוסחאות המצוינות. בהתאם להספק המוצא, ניתן לבחור את המנוע הרציף.