Kekuatan poros pompa, kipas dan kompresor

Berdasarkan pasokan yang ditetapkan untuk kipas atau pompa dan head total, dan untuk suplai kompresor dan pekerjaan kompresi tertentu, daya poros ditentukan, yang dengannya daya motor penggerak dapat dipilih.

Untuk kipas sentrifugal, misalnya, rumus untuk menentukan daya poros diturunkan dari persamaan energi yang dipindahkan ke gas yang bergerak per satuan waktu.

Biarkan F menjadi penampang pipa gas, m2; m adalah massa gas per detik, kg / s; v — kecepatan gas, m / s; ρ adalah densitas gas, m3; ηc, ηp — efisiensi kipas dan transmisi.

Diketahui bahwa

Maka ungkapan untuk energi gas yang bergerak akan berbentuk:

dari mana daya poros motor penggerak, kW,

Rumus dapat dibagi menjadi beberapa kelompok besaran yang sesuai dengan laju aliran, m3 / s dan tekanan kipas, Pa:

Dari ungkapan di atas terlihat bahwa

Demikian

di sini c, c1 c2 adalah konstanta.

Perhatikan bahwa karena adanya tekanan statis dan fitur desain kipas sentrifugal, derajat di sisi kanan mungkin berbeda dari 3.

Mirip dengan cara yang dilakukan untuk kipas angin, daya poros pompa sentrifugal dapat ditentukan, kW, yang sama dengan:

di mana Q adalah laju aliran pompa, m3 / s;

Ng — kepala geodesik sama dengan perbedaan antara debit dan ketinggian hisap, m; Hs — tekanan total, m; P2 — tekanan di reservoir tempat cairan dipompa, Pa; P1 — tekanan dalam tangki tempat cairan dipompa, Pa; ΔH - kehilangan tekanan di saluran, m; tergantung pada penampang pipa, kualitas pemrosesannya, kelengkungan bagian pipa, dll.; Nilai ΔH diberikan dalam literatur referensi; ρ1 — densitas cairan yang dipompa, kg / m3; g = 9,81 m / s2 — percepatan gravitasi; ηn, ηn — efisiensi pompa dan transmisi.

Dengan perkiraan tertentu untuk pompa sentrifugal, dapat diasumsikan bahwa ada hubungan antara daya poros dan kecepatan P = сω3 dan M = сω2... Dalam praktiknya, indikator kecepatan bervariasi dalam 2,5-6 untuk berbagai desain dan kondisi pengoperasian pompa, yang harus diperhitungkan saat memilih penggerak listrik.

Penyimpangan yang ditunjukkan ditentukan untuk pompa dengan adanya tekanan dasar. Mari kita perhatikan bahwa keadaan yang sangat penting ketika memilih penggerak listrik untuk pompa yang beroperasi pada saluran bertekanan tinggi adalah bahwa pompa sangat sensitif terhadap penurunan kecepatan engine.

Karakteristik utama pompa, kipas, dan kompresor adalah ketergantungan kepala H yang dikembangkan pada suplai mekanisme ini Q. Ketergantungan yang ditunjukkan biasanya disajikan dalam bentuk grafik HQ untuk berbagai kecepatan mekanisme.

Dalam gambar.1, sebagai contoh, karakteristik (1, 2, 3, 4) dari pompa sentrifugal diberikan pada kecepatan sudut impeler yang berbeda. Dalam sumbu koordinat yang sama, karakteristik garis 6 tempat pompa bekerja diplot. Karakteristik saluran adalah hubungan antara suplai Q dan tekanan yang diperlukan untuk mengangkat cairan ke ketinggian, mengatasi tekanan berlebih di saluran keluar saluran pembuangan dan hambatan hidrolik. Titik perpotongan karakteristik 1, 2, 3 dengan karakteristik 6 menentukan nilai head dan kapasitas saat pompa bekerja pada jalur tertentu dengan kecepatan berbeda.

Beras. 1. Ketergantungan tekanan H pompa pada catu dayanya Q.

Contoh 1 Bangun karakteristik H, Q pompa sentrifugal untuk kecepatan berbeda 0,8ωn; 0,6ωn; 0,4ωn jika karakteristik 1 diberikan pada ω = ωn (Gbr. 1).

1. Untuk pompa yang sama

Karena itu,

2. Mari kita buat sebuah pompa yang dicirikan oleh ω = 0,8ωn.

Untuk poin b

Untuk poin b'

Dengan cara ini, dimungkinkan untuk membangun parabola bantu 5, 5 ', 5 «..., yang merosot dalam garis lurus sepanjang ordinat pada Q = 0 dan karakteristik QH untuk kecepatan pompa yang berbeda.

Tenaga mesin kompresor reciprocating dapat ditentukan berdasarkan diagram indikator kompresi udara atau gas. Diagram teoretis seperti itu ditunjukkan pada gambar. 2. Sejumlah gas dimampatkan menurut diagram dari volume awal V1 dan tekanan P1 ke volume akhir V2 dan tekanan P2.

Mengompresi gas membutuhkan kerja, yang akan bervariasi tergantung pada sifat proses kompresi. Proses ini dapat dilakukan menurut hukum adiabatik tanpa perpindahan panas ketika diagram perunut dibatasi oleh kurva 1 pada Gambar.2; menurut hukum isotermal pada suhu konstan, masing-masing kurva 2 pada gambar. 2, atau sepanjang kurva politropik 3, yang ditunjukkan oleh garis padat antara adiabatik dan isoterm.

Beras. 2. Diagram indikator kompresi gas.

Kerja kompresi gas untuk proses politropik, J / kg, dinyatakan dengan rumus

dimana n adalah indeks politropik yang ditentukan oleh persamaan pVn = const; P1 — tekanan gas awal, Pa; P2 adalah tekanan akhir dari gas terkompresi, Pa; V1 — volume spesifik awal gas atau volume 1 kg gas saat masuk, m3.

Daya motor kompresor, kW, ditentukan oleh ekspresi

di sini Q adalah laju aliran kompresor, m3 / s; ηk — indeks efisiensi kompresor, memperhitungkan kehilangan daya di dalamnya selama proses kerja nyata; ηπ — efisiensi transmisi mekanis antara kompresor dan mesin. Karena diagram teoretis indikator berbeda secara signifikan dari yang sebenarnya, dan mendapatkan yang terakhir tidak selalu memungkinkan, ketika menentukan kekuatan poros kompresor, kW, rumus perkiraan sering digunakan, di mana data awal adalah pekerjaan isotermal dan kompresi adiabatik, serta efisiensi kompresor yang nilainya diberikan dalam literatur referensi.

Rumus ini terlihat seperti ini:

di mana Q adalah umpan kompresor, m3 / s; Au — pekerjaan isotermal kompresi 1 m3 udara atmosfer hingga tekanan P2, J / m3; Aa — kerja adiabatik kompresi 1 m3 udara atmosfer ke tekanan P2, J / m3.

Hubungan antara kekuatan poros mekanisme produksi tipe piston dan kecepatan sama sekali berbeda dari hubungan yang sesuai untuk mekanisme torsi poros kipas.Jika mekanisme bolak-balik, seperti pompa, beroperasi pada garis di mana head konstan H dipertahankan, maka jelas bahwa piston harus mengatasi gaya rata-rata konstan pada setiap langkah, terlepas dari kecepatan putarannya.

Nilai daya rata-rata

tetapi karena H = const, maka

Oleh karena itu, nilai rata-rata momen poros pompa bolak-balik pada tekanan balik konstan tidak bergantung pada kecepatan:

Kekuatan poros kompresor sentrifugal, serta kipas dan pompa, dengan cadangan di atas, sebanding dengan kekuatan ketiga dari kecepatan sudut.

Berdasarkan rumus yang diperoleh, kekuatan poros dari mekanisme yang sesuai ditentukan. Untuk memilih motor, nilai nominal aliran dan head harus diganti dengan rumus yang ditunjukkan. Menurut daya keluaran, motor tugas kontinu dapat dipilih.