В большинстве гидравлических систем технологического оборудования в качестве источника энергии используются насосы различного принципа действия. Важнейшей задачей, которая возникает при проектировании каждой гидросистемы, является согласование работы насосной станции и системы трубопроводов, гидроаппаратов и гидромашин, входящих в её состав. Это многообразные и сложные задачи, которые подробно рассматриваются в курсах, связанных с изучением гидропривода. Здесь мы познакомимся лишь с общим принципом таких расчётов.
Для этого рассмотрим наиболее простой случай трубопровода, по которому насос перекачивает жидкость из гидробака в ёмкость или полость с заданными величинами давления и расхода. К таким ёмкостям можно отнести, например, гидроцилиндр. Нивелирными высотами, как и в предыдущих случаях, пренебрежём из-за их малости.
Запишем сначала уравнение Бернулли для сечений 2 и 3
,
где
- суммарные потери давления в напорном трубопроводе (характеристика напорного трубопровода).
Теперь запишем уравнение Бернулли для сечений 0 и 1
,
где
- атмосферное давление,
- суммарные потери давления во всасывающем трубопроводе (характеристика всасывающего трубопровода).
Из второго уравнения определим общий напор (энергию), которым обладает жидкость при входе в насос. Тогда второе уравнение примет вид
.
В процессе своей работы насос передаёт жидкости дополнительную энергию Hнасоса, в результате чего общий напор жидкости в сечении 2 становится равным:
,
т.е. можно записать:
.
Выделим из полученного равенства величину Hнасоса:
.
Перегруппируем члены в этом выражении:
.
Если принять, что:
§ в первом слагаемом атмосферное давление P0
равно 0,
§ второе слагаемое (скоростной напор на выходе из напорного трубопровода) можно переписать через расход и представить в виде
, где
можно считать коэффициентом скоростного напора (в этом выражении
? – площадь сечения трубопровода),
§ третье слагаемое можно представить в виде суммарной характеристики всасывающего и напорного трубопровода, то последнее выражение примет вид:
.
Последнее выражение представляет собой
рабочую характеристику насоса.
Построив характеристику трубопровода
и характеристику насоса можно найти так называемую
рабочую точку, как точку пересечения характеристик насоса и трубопровода. Это означает, что при соответствующих этой точке давлении и расходе, будет обеспечиваться работа насоса с требуемыми характеристиками. Чтобы получить другую рабочую точку нужно или изменить рабочую характеристику насоса или характеристику трубопровода. Это можно сделать различными способами, например, изменив сопротивление трубопровода или режим работы насоса.
Содержание раздела
