Общие сведения о машинах для перемещения жидкости

Движение воды по трубопроводам и воздуха по горным выработкам происходит за счет разности полной удельной энергии потока.

{spoiler=Продолжать Читать}

Как  известно, полная удельная энергия потока Н складывается из трех величин:

где z – геометрическая высота рассматриваемой частицы жидкости над плоскостью сравнения;

р – давление в данной точке жидкости;

g - удельный вес жидкости;

v –скорость движения жидкости;

g– ускорение силы тяжести.

         В некоторых случаях разность полных удельных энергий потока появляется естественным путем, например, при самотечном водоотливе по уклону или за счет естественной тяги воздуха, возникающей при наличии разности температур в подающем и вентиляционном стволах.

         Машины, предназначенные для этой цели, могут быть классифицированы по различным признакам: по принципу действия, по виду энергии, которая сообщается самой жидкости и т.д. Наиболее распространенной следует считать классификацию машин по принципу действия, отражающую физическую сущность процесса передачи энергии потоку перемещаемой жидкости.

По принципу действия различают следующие машины: лопастные турбомашины, объемные машины, струйные аппараты, эрлифты.

Наибольшее распространение получили лопастные турбомашины, которые отличаются сравнительно меньшими габаритами, быстроходностью и высокими технико-экономическими показателями.

На шахтах используются центробежные и осевые лопастные  турбомашины.

 Их принцип действия основан на силовом взаимодействии лопастей с обтекающим потоком жидкости.

Центробежная турбомашина (рис. 1) состоит из подводящего устройства 1 , рабочего колеса 2, отводящего устройства 3  и диффузора 4.

Рабочее колесо центробежной турбомашины состоит из ступицы, переднего и заднего дисков, между которыми расположены лопатки. Поток жидкости подводится к рабочему колесу в осевом направлении, а в области колеса имеет радиальное направление. При вращении рабочего колеса в потоке жидкости возникает разность давлений по обе стороны каждой лопатки.

Силы от давления лопаток на поток создают вынужденное вращательное и поступательное движение жидкости, увеличивая ее давление и скорость.

Таким образом, приращение энергии поток жидкости получает только в рабочем колесе. Остальные элементы турбомашины являются неподвижными и в них может происходить преобразование одного вида  энергии жидкости в другой.

В горной промышленности центробежные турбомашины широко используются в качестве насосов, вентиляторов и компрессоров. Для создания больших напоров применяют многоступенчатые лопастные турбомашины.

Основные параметры машин для перемещения жидкости

Различают четыре основных параметра: подача (расход, напор (давление), мощность и коэффициент полезного действия.

Подачей (расходом ) называется объем жидкости, подаваемой машиной в единицу времени через напорный патрубок.

Объемный расход Q имеет размерность м³ / ч , м³/ сек, л/сек. 

Весовой расходG имеет размерность н/ч, н/сек, кг/сек. При этом G = gQ (здесь g - удельный вес жидкости, н/м³; кг/м³).

Напором машины Н называют разность полных удельных энергией жидкости при выходе из машины Н_вых. и при входе в нее Н_вх.

Размерность напора Н – м столба жидкости. Напор, создаваемый турбомашиной, не зависит от плотности жидкости. Приращение удельной энергии потока в машине может быть выражено в единицах измерения давления, так как

р = gН = rgH

где r- плотность жидкости, кг/м³.

Отсюда видно, что давление, создаваемое машиной, зависит от плотности жидкости. Столб воды высотой в 1 мм оказывает давление, равное 9,81 н/м².

Давление, создаваемое вентиляторами, выражают в н/м³ и обозначают буквой h.

На практике напор насосов и вентиляторов можно определить по показаниям измерительных приборов. Так, например, напор насоса приближенно определяют по сумме показаний манометра и вакуумметра.

Различают полезную мощность машины N_п и мощность на валу машины N_в. полезная мощность представляет собой полное приращение энергии, получаемое всем потоком жидкости в машине в единицу времени

N_п = GHмм/с = GH/1000 кВт =gQН/1000 кВт

Отношение полезной мощности на валу машины называется ее коэффициентом полезного действия

h = N_n/N_в = gQН/1000 N_в.

{/spoilers}