БАЛАНС МОЩНОСТИ В ГИДРОМАШИНАХ Габдулов И.Н. Габдулов И.Н. БАЛАНС МОЩНОСТИ В ГИДРОМАШИНАХ Габдулов Ильяс Ниязович – аспирант, факультет научно-педагогических кадров и кадров высшей квалификации, Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) им. И.М. Губкина, г. Москва Аннотация: в гидравлических машинах идет преобразование механической энергии в гидравлическую энергию жидкости, что обусловлено потерями мощности, то есть затрачиваемой энергии. В гидравлических машинах как объемного, так и динамического действия, остается важным вопрос о том, куда затрачивается энергия и какие потери занимают большую часть (объемные, механические или гидравлические). В данной статье рассмотрены такие понятия, как баланс мощности гидромашин, потери энергии. Основные технические показатели и расчетные зависимости насосов, гидродвигателей и гидропередач. Ключевые слова: мощность, потери энергии, насос. УДК 621.22.018 Введение Баланс мощности в гидромашинах. Схема на рис. 1 иллюстрирует баланс мощности в насосах любого принципа действия и назначения. В насосах подводимая мощность трансформируется из механической в гидравлическую. В результате преобразования мощность на выходе машины меньше, чем на входе, так как любое преобразование мощности (энергии) сопровождается потерями. Рис. 1. Баланс мощности в гидромашинах Все потери в насосах разделяют на механические, гидравлические и объемные. Механические потери – вызваны механическим трением в подшипниках, уплотнениях валов, уплотнениях поршней и т.д. Мощность механических потерь определяется выражением: Nмех = Мтр·ω, (1) где Мтр – приведенный к валу насоса момент от сил трения (Н·м), ω – угловая скорость вращения его вала (рад/с). 13 Мощность, оставшаяся за вычетом механических подводимой мощности, дает механический к. п. д. насоса: мех потерь, отнесенная N вых N об N гид 0,95...0,98. Nвых N мех N об N гид (2) N вых N мех N гид 0,5...0,98. Nвых N мех Nоб N гид (4) к Механические потери, как правило, не значительны, так как трущиеся поверхности находятся в условиях смазки. Механический к. п. д насоса показывает долю механических потерь в общем объеме подводимой мощности – 2…5%. Объемные потери – обусловлены утечками жидкости. Внешние утечки – за пределы корпуса насоса в основном по валу через уплотнение или в корпус, а затем в дренаж. Внутренние утечки происходят внутри насоса из области высокого в область низкого давления или во всасывающую полость [1]. Мощность объемных потерь определяется выражением: Nоб = qΔР, (3) где q – суммарные утечки жидкости в насосе (м3/с), ΔР – перепад давлений в полостях насоса с высоким и низким давлением. Мощность, оставшаяся за вычетом мощности объемных потерь, отнесенная к подводимой мощности, дает объемный к. п. д.: об Объемные потери не велики в насосах объемного действия (ηоб = 0,9…0,98), но в гидродинамических насосах (особенно в вихревых) они могут быть значительными и их объемный к. п. д. равен ηоб = 0,5…0,8. Объемный к. п. д насоса показывает долю объемных потерь в общем объеме подводимой мощности. Объемный к. п. д можно рассчитать по формуле: об QФ ·Р , QТ ·Р где QФ – фактическая подача насоса (за вычетом утечек): QФ = QТ – q, QТ – теоретическая подача (расход идеального насоса, в котором утечек нет). Тогда: (5) ηоб = QФ/QТ = (QТ – q)/QТ, т. е. объемный к. п. д определяется отношением фактического расхода к теоретическому. Гидравлические потери – это потери мощности на гидравлических сопротивлениях в подводящих и отводящих каналах, внутри рабочих камер насоса (трение о стенки, в слоях жидкости, в завихрениях) и т. д. Мощность гидравлических потерь в общем виде может быть записана в виде: Nг = f (v, Re, λТ, ζ) (6) Мощность, оставшаяся за вычетом мощности гидравлических потерь, отнесенная к подводи-мой мощности, дает гидравлический к. п. д. гид Nвых N мех Nоб 0,9...0,95. N вых N мех N об N гид 14 (7) Полный к. п. д насоса определяется выражением: гид· мех ·об , (8) а отношение входной и выходной мощностей определяет полный к. п. д насоса: η = Nвых/Nвх. (9) При опытном исследовании гидромашин трудно отделить механические потери от гидравлических. Поэтому, как правило, определяют только объемный и полный К.П.Д., которые и указываются в каталогах насосов и гидродвигателей. У объемных гидромашин относительное влияние гидравлических потерь невелико, и поэтому их гидравлический КПД примерно равен единице [2]. Список литературы 1. Башта Т.М. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы, 2010. 2. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергоатомиздат, 1984. 416 с. 15
