1.2.1. Feed nebo výkon čerpadlo (Q) je objem nebo hmotnost čerpané kapaliny dodávané čerpadlem přes tlakové potrubí za jednotku času. To nebere v úvahu úniky kapaliny, které mohou být uvnitř čerpadla. Objemová produktivita (Q) se měří v m3/s (m3/h, l/s, l/min) a hmotnostní produktivita (G) se měří v kg/s (t/h). Hmotnostní a objemová produktivita spolu souvisí prostřednictvím hustoty.
1.2.2. Tlak (N), m.
Tlak P vytvořený čerpadlem lze zjistit podle vzorce:
P = Pк – Rн + ρ*(Wк 2 – Wн 2 )/ 2 + ρ*g*(Zк – Zн), (1)
kde Pк a Rн – absolutní tlak na výstupu a vstupu čerpadla, Pa;
Wк a wн – rychlost kapaliny na výstupu a vstupu čerpadla, m/s;
Zк a Zн – výšky bodů měření tlaku, měřené z libovolné horizontální srovnávací roviny, m.
Potom lze tlak čerpadla určit podle vzorce:
H = P/ (ρ*g) (2)
Tlak je výška sloupce kapaliny dodávané čerpadlem, ekvivalentní tlaku čerpadla, tzn.
N = (Pк – Rн) / ( ρ*g Wк 2 – Wн 2 )/ (2*g Zк – Zн), (3)
Obvykle hodnoty (Wк 2 – Wн 2 )/ (2*g) и (Zк – Zн), zanedbatelné ve srovnání s tlakovou energií. Proto se tlak čerpadla nejčastěji posuzuje podle údajů na tlakoměru a vakuometru, a to:
N = (Pк – Rн) / ( ρ*g) (4)
Celková hlava je obvykle definována jako
N = Nnahý + Nвс + hnahý + hвс (5)
kde Нnahý и Нвс – výtlačný tlak a sací tlak, m;
hnahý и hвс – tlaková ztráta ve výtlačném a sacím potrubí, m.
1.2.3. Výkon čerpadla
Rozlišovat užitečné (Nп) и spotřebováno (N) výkon čerpadla. Užitečný výkon čerpadla je výkon, který čerpadlo přenáší na čerpanou kapalinu:
Nп = Q*P = G*Lп (6)
kde Lп – užitečná specifická práce čerpadla, kJ/kg, rovná:
Lп = Р/ρ, (7)
Když to vezmeme v úvahu, užitečný výkon čerpadla Nп (kW) lze vypočítat pomocí vzorce:
Nп = Q*ρ*g*H/ 1000. (8)
Spotřeba energie (dodává se na hřídel čerpadla motorem) N > Nп velikostí ztráty výkonu v čerpadle.
N = Nп / η (9)
N = Q*ρ*g*H/ (1000*η). (10)
1.2.4. Faktor účinnosti (η) čerpadlo je vyjádřeno jako součin tří koeficientů charakterizujících jednotlivé typy energetických ztrát v čerpadle:
η = ηг *ηasi *ηsrst (11)
kde ηг = Hд /Nт – hydraulická účinnost čerpadlo, tzn. poměr užitečného výkonu k součtu užitečného výkonu a vynaložený na překonání hydraulického odporu v čerpadle. ηг = 0,90–0,96.
ηasi = Qд / Qт – objemová účinnost čerpadlo, tzn. poměr užitečného výkonu k součtu užitečného výkonu a ztrátě v důsledku vnitřních netěsností mezerami a koncovými těsněními v čerpadle. ηasi = 0,96–0,98.
ηsrst – mechanická účinnost charakterizuje ztráty energie v ložiscích od mechanického tření a v ucpávkách čerpadel a dále mechanické tření čerpané kapaliny o nepracovní plochy kol čerpadla. ηsrst = 0,80–0,90.
Výkon hřídele čerpadla (NPROTI)-Jedná se o výkon spotřebovaný nebo vynaložený čerpadlem. Nв>Nп v důsledku energetických ztrát.
(účinnost) čerpadla=
– objemová účinnost = (poměr skutečného průtoku k teoretickému)
Objemová účinnost zohledňuje ztráty produktivity v důsledku úniků kapaliny mezerami a těsněními čerpadla a také v důsledku nesoučasného otevírání ventilů na sání a výtlaku (výšky)? a uvolňování plynů, když se kapalina pohybuje v oblastech s nízkým tlakem.
-hydraulická účinnost = (poměr měrné energie skutečné k teoretické)
-mechanická účinnost nastává v důsledku mechanického tření v čerpadle.
-Účinnost čerpací jednotky.
Čerpací výkon
Koeficient B-výkonové rezervy, který zohledňuje energetické ztráty k překonání setrvačnosti kapaliny v klidu. S rostoucím tlakovým výkonem se faktor rezervy výkonu snižuje.
21. Princip činnosti odstředivého čerpadla.
Hlavním pracovním tělesem centrálního uhlíkového čerpadla je volně otočné kolo uložené na hřídeli uvnitř spirálového pouzdra. Mezi disky kol jsou lopatky, plynule zakřivené ve směru opačném ke směru otáčení kola. Vnitřní plochy kotoučů a plochy lopatek tvoří tkzv. mezilopatkové kanály kola, naplněné čerpanou kapalinou během provozu. Sání a vstřikování kapaliny probíhá rovnoměrně a nepřetržitě pod vlivem odstředivé síly, která vzniká při otáčení kola.
Pracovní princip:
Při průchodu kapaliny z kanálu oběžného kola do skříně dochází k prudkému poklesu rychlosti, v důsledku čehož se kinetická energie kapaliny přeměňuje na potenciální tlakovou energii, která je nezbytná k dodání kapaliny do dané výšky. V tomto případě se ve středu kola vytvoří podtlak a v důsledku toho kapalina nepřetržitě proudí sacím potrubím do skříně čerpadla a poté do mezilopatkových kanálů oběžného kola. Pokud nejsou sací potrubí a skříň naplněny kapalinou před spuštěním čerpadla centrálního kola, pak výsledný podtlak nebude stačit k natažení kapaliny do čerpadla (kvůli mezerám mezi kolem a skříní). Aby se zabránilo přetečení kapaliny z čerpadla, je na sacím potrubí instalován zpětný ventil. Pro vypouštění kapaliny je v tělese čerpadla rozšiřující se spirálovitá komora: kapalina nejprve vstupuje do této komory a poté do výtlačného potrubí.
22. Pohyb kapaliny v oběžném kole odstředivého čerpadla. Paralelogram rychlostí. Základní rovnice odstředivého čerpadla.
Rychlostní rovnoběžník je grafické znázornění relativních (W) a obvodových (U) rychlostí.
Sestrojením rovnoběžníku rychlostí zjistíme rychlost C1na vstupu kapaliny do oběžného kola, nasměrovaného pod úhlem α1a rychlost C2 na výstupu z kola, směřující pod úhlem α2. Když se kapalina pohybuje uvnitř oběžného kola, její absolutní rychlost se zvyšuje od C1 do C2.
Základní rovnice čerpadla centrálního napětí stanovuje vztah mezi teoretickým tlakem Nт, vytvořené kolem, a rychlost pohybu tekutiny v kole. Tato rovnice se nazývá Eulerova rovnice:
V praxi se čerpadla vyrábějí tak, že α1≈90 o, tzn. cosα1= 0, to je podmínka pro bezrázový vstup kapaliny do kola. Základní rovnice má tvar:
