ЛекцПРиА-2. Лекции по дисциплине "Процессы и аппараты биотехнологии ii"

• Название: Лекции по дисциплине "Процессы и аппараты биотехнологии ii"
• Дата: 30.03.2022
• Размер: 2.3 Mb.
• Имя файла: ЛекцПРиА-2.docx
• Тип: Лекции; #429127
• страница: 6 из 13

ГЛАВА 3. ПЕРЕМЕЩЕНИЕ ЖИДКОСТЕЙ. НАСОСЫ

Перемещение жидкостей по трубопроводам и через аппараты связано с затратами энергии. При движении жидкости с более высокого уровня на более низкий не требует затрат внешней энергии, так как происходит самотеком за счет преобразования части собственной потенциальной энергии в кинетическую. Перемещение жидкости по горизонтальным трубопроводам или с низшего уровня на более высокий проводят с перемещением насосов.

Насосы – это гидравлические машины, которые преобразуют механическую энергию двигателя в энергию перемещаемой жидкости, повышая ее давление. Разность давлений жидкостей в насосе и трубопроводе обеспечивает ее движение.

3.1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ
ПАРАМЕТРЫ НАСОСОВ

Обычно насосы классифицируют по принципу действия. Поэтому признаку различают следующие типы насосов: центробежные (лопастные), объемные, вихревые, осевые, струйные, газлифты и монтежю.

В центробежных насосах давление создается центробежной силой, возникающей и действующей на жидкость при вращении колес с лопастями.

В объемных насосах разность давлений возникает при вытеснении жидкости из замкнутого пространства телами, совершающими возвратно-поступательные или вращательные движения. К ним относятся поршневые и ротационные (шестеренчатые, пластинчатые и винтовые) насосы.

Вихревые насосы создают разность давлений за счет образования вихрей в жидкости при вращении рабочего колеса.

Осевые насосы действуют по принципу вращения гребного винта.

В струйных насосах перемещение жидкости осуществляет движущаяся струя воздуха, пара или воды.

Перемещение жидкости газлифтам происходит за счет разности плотностей жидкости и газо-жидкостной смеси, образующейся путем ввода газа в открытую с двух сторон трубу, один конец которой опущен в перекачиваемую жидкость.

В монтежю применяется давление воздуха, газа или пара на поверхность жидкости.

Основными параметрами насосов любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность или подача, Q ( является объемом жидкости, поставляемым насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н (м) характеризует удельную энергию, которая сообщается насосом единице веса перекачиваемой жидкости и вычисляется по уравнению Бернулли. Напор можно представить как высоту, на которую может быть поднят 1 кг жидкости за счет энергии, передаваемой ей насосом. Следовательно, напор не зависит от удельного веса ɣ или плотности ρ жидкости.

Полезная мощность , затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии давления, вычисляется по формуле:

(3.1)

Мощность на валу больше полезной мощности в связи с потерями энергии в насосе. Эти потери учитываются коэффициентом полезного действия КПД насоса . Мощность на валу составляет:

(3.2)

Величина характеризует совершенство конструкции и экономичность эксплуатации насоса и выражается произведением:

(3.3)

где - механический к. п. д, характеризующий потери мощности за счет трения.

Коэффициент подачи или объемный к. п. д, являющийся отношением действительной производительности насоса к теоретической , учитывает потери производительности при утечке жидкости через зазоры и сальники насоса, за счет неодновременного перекрытия клапанов и выделения воздуха из жидкости при всасывании, когда давление ниже атмосферного. Гидравлический к. п. д. является отношением действительного напора Н к теоретическому напору и учитывает гидравлические потери при движении жидкости в насосе.

Величина зависит от конструкции и степени износа насоса и составляет: для центробежных насосов 0,6 – 0,7; для поршневых насосов 0,8 – 0,9; для самых совершенных центробежных насосов 0,93 – 0,95.

Мощность, потребляемая двигателем, или номинальная мощность двигателя , больше мощности на валу на величину механических потерь в передаче от электродвигателя к насосу и в самом электродвигателе. Эти потери учитываются введением в уравнение (3.3) к. п. д. передачи и к. п. д. двигателя :

(3.4)

Произведение является полным к. п. д. насосной установки ƞ, который определяется как отношение полезной мощности к номинальной мощности двигателя и характеризует полные потери мощности насосной установкой:

ƞ =

(3.5)

Из выражений (3.3) и (3.5) следует, что полный к. п. д. насосной установки может также выражаться произведением:

ƞ =

(3.6)

Установочная мощность двигателя рассчитывается по величине с учетом возможных перегрузок в момент пуска насоса, возникающих в связи с преодолением инерции покоящейся массы жидкости:

β

(3.7)

где β – коэффициент запаса мощности, зависящий от величины


Таблица 3.1

Значения β в зависимости от номинальной мощности .

	<1,0	1,0-5,0	5,0-50,0	>50
β	2-1,5	1,5-1,2	1,2-1,15	1,1