Время чтения: 6 минут КПД насоса характеризует его эффективность. Этот показатель складывается из определенных составляющих, поскольку на работу агрегата влияют силы разного происхождения. Определенные типы насосов, каждый из которых имеет свою особую конструкцию, различаются своим КПД.
Оглавление:
Что такое КПД
В любом насосе рабочие элементы получают от двигателя механическую энергию. Но рабочие элементы аппарата лишь частично преобразуют ее в энергию потока перекачиваемой среды. Чтобы определить эту степень энергии, используется понятие КПД, то есть «коэффициент полезного действия».
Наряду с мощностью КПД является важнейшим параметром насоса, показателем эффективности его работы. Он определяется как отношение полезной мощности аппарата к потребляемой. Этот параметр демонстрирует совершенство конструкции насоса, экономичность его эксплуатации.
КПД насоса (равно как и любого другого механизма) всегда будет менее 1 или 100%. Эта величина выражается чаще всего в процентах.
Составляющие КПД насоса
КПД насоса складывается из нескольких составляющих. Каждая из них возникает из-за сил разной природы:
1. Механический КПД. Обусловлен механическими потерями вследствие работы трущихся элементов, например, в проточной части или трением в подшипниках, торцевом уплотнителе.
2. Объемный КПД насоса, или КПД подачи. Возникает из-за утечек продукта в рабочей камере аппарата, появляется из-за деформаций, естественного износа аппарата.
3. Гидравлический КПД насоса. Обусловлен гидравлическим сопротивлением: поворотами, сужением или расширением потока и пр. Если стенки агрегата будут слишком шероховатыми, то жидкости будет труднее преодолевать сопротивление трения, и скорость течения перекачиваемой среды, соответственно, снизится. Также важен вид течения жидкости: к примеру, при вихревом потоке гидравлические потери возрастают.
Анализируя данные составляющие, то есть причины, приводящие к потере полезной энергии, можно искать пути к увеличению КПД конкретного насоса. Например, это может быть повышение качества внутренних уплотнителей агрегата, замена износившихся элементов.
Формула КПД
Формула КПД выглядит как Ƞпр = P2 / P1. В свою очередь, η = ηо ηг ηм, где ηо обозначает объемные потери, ηг - гидравлические потери и ηм – соответственно, механические.
Кроме того, общий КПД насоса рассчитывается по формуле КПД Ƞ = ƞпр * ƞнч . Это произведение КПД привода аппарата (это может быть электродвигатель, гидродвигатель, пневмодвигатель,) и КПД собственно насосной части.
КПД разных типов насосов
Промышленные насосные установки на современном этапе представлены многими типами, которые различаются своими КПД. Охарактеризуем некоторые из них.
Центробежный
КПД данных аппаратов во многом определяется режимом их эксплуатации и спецификой конструкции. Показатель максимален у центробежных устройств с высокомощным приводом и оптимальными рабочими параметрами. Здесь он нередко достигает 95%. У центробежного оборудования мощность двигателя начинается, как правило, с 10кВт, а элементы конструкции отличаются высоким качеством.
Винтовой
Для данных агрегатов характерны большие механические потери. Прежде всего, это объясняется трением, возникающем между парой статор-ротор, а кроме того, в подшипниковом узле. Однако за счет высоких параметров работы (расход и напор), КПД винтового насосного оборудования находится в диапазоне 40-80%.
Импеллерный
Насосные устройства данного типа транспортируют жидкий продукт в щадящем режиме, создают на выходе значительное давление, равномерный поток без пульсации. Здесь имеют место значительные механические потери, поскольку гибкие лопасти трутся о внутреннюю часть ость камеры. Поэтому, эти агрегаты явно не лидируют по эффективности.
Мембранно-пневматический
Аппараты работают не от двигателя, а от подаваемого на них сжатого воздуха. Здесь необходимо дополнительное преобразование электроэнергии в энергию сжатого воздуха, поэтому КПД частично обусловлено КПД воздушного компрессора. Если он поршневой, то показатель будет примерно 80-92%, если лопастный — 90-96%. В этом насосе отмечаются все три типа потерь. Так, жидкость выходит из рабочей камеры под углом, а поток испытывает резкое расширение и следующий за этим опять-таки резкий поворот. Втулка аппарата выступает парой трения скольжения, что обуславливает механические потери энергии. Также перекачиваемая жидкость трется об элементы устройства: клапаны, мембрану, коллектора. Имеют место здесь и объемные потери продукта, который проходит такты всасывания и нагнетания.
