Здравствуйте, уважаемые читатели. Сегодня мы начинаем публикацию теоретических материалов по гидродинамике, а именно тех материалов, которые, так или иначе, касаются насосов. Материалы излагаются в виде небольших статей (Фрагментов) в максимально простом изложении (для понимания статей достаточно знаний, полученных в средней школе). Каждая статья имеет свой код, состоящий из порядкового номера и буквенного обозначения раздела. Например, код статьи 1Г означает, что это первая статья из раздела «Гидродинамика». Статья под № 0 – общая для всех разделов (в ней приводятся условные обозначения, встречающиеся в излагаемом материале).

Надеемся, что этот цикл поможет Вам более осознанно подойти к вопросам выбора и эксплуатации насосного оборудования, что позволит Вам более эффективно использовать Ваши ресурсы и ресурсы Вашей компании.

В наших планах, также цикл статей по теории вентиляторов (раздел «В») и по теплотехнике (раздел «Т»).

Фрагмент № 0

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

В текстах встречаются буквенные обозначения различных величин (параметров). Ниже приведена расшифровка этих обозначений и единицы измерения (размерность) каждого из параметров.

• Q – объёмная подача, м³/с (2Г, 3Г, 4Г, 10Г)
• Q_m – массовая подача, кг/с (2Г)
• Q_и – идеальная подача, м³/с (4Г)
• q_ут – расход утечек, м3/с (4Г)
• H – напор, м (2Г, 3Г)
• H_п – потребный напор, м (10Г)
• Н_г – геометрический напор, м (10Г)
• h – потери напора, м (10Г)
• h_l – потери напора по длине, м (7Г, 10Г)
• h_м – потери напора в местном сопротивлении, м (8Г, 10Г)
• V – скорость течения жидкости, м/с (2Г, 7Г, 8Г, 9Г)
• V_кр – критическая скорость течения, м/с (9Г)
• p – давление, Па (2Г, 4Г)
• z – вертикальная координата, м (2Г)
• E – удельная энергия жидкости, м (1Г, 2Г)
• n – частота вращения, об/с (с ^–1) или об/мин (мин ^–1) (2Г, 3Г)
• N – мощность, Вт (2Г, 3Г)
• М_кр – крутящий момент на валу двигателя, Н/м (2Г)
• N_п – полезная мощность, Вт (2Г, 3Г)
• l – длина трубопровода, м (7Г)
• d – диаметр трубопровода, м (7Г, 8Г)
• g – ускорение свободного падения, м/с² (2Г, 7Г, 8Г)
• Re – число Рейнольдса, безразмерная величина (7Г, 9Г)
• Re_кр – критическое число Рейнольдса, безразмерная величина (9Г)
• ρ – плотность, кг/м³ (2Г)
• η – коэффициент полезного действия (КПД), безразмерная величина (2Г, 3Г, 4Г)
• η_мах – максимальное значение КПД, безразмерная величина (12Г)
• λ – коэффициент потерь по длине, безразмерная величина (7Г)
• ξ – коэффициент потерь в местном сопротивлении, безразмерная величина (8Г)
• ν – кинематическая вязкость (коэффициент кинематической вязкости), м²/с (9Г)
• Δ – абсолютная шероховатость, м (7Г)
• Δ/d – относительная шероховатость, безразмерная величина (7Г)
• с – параметр параболы обточек, с²/м⁵ (15Г)
• р_п – давление насыщенных паров (давление парообразования), Па (18Г)

ПРИМЕЧАНИЕ.

В скобках после размерности параметра указаны номера Фрагментов, в которых встречается данное обозначение (данный параметр).

Фрагмент № 1Г

НАСОСЫ

Насосами называют машины для подачи жидкостей. Насосы примитивных конструкций применялись еще во времена Аристотеля (IV в. до н. э.).

С энергетической точки зрения насос представляет собой гидромашину (ГМ), на выходе которой (сечение 2 – 2) энергия жидкости (E₂) больше энергии (Е₁) жидкости на входе (сечение 1 – 1).

Насосы могут быть классифицированы по многим признакам: принципу действия, назначению и т. д. По принципу действия насосы разделяются на две основные группы: динамические и объёмные.

Динамическими называются насосы, в которых жидкость под действием гидродинамических сил получает приращение энергии и непрерывно перемещается в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. Характерный пример динамического насоса – центробежный насос (подробнее см. фрагмент 3Г).

Объёмными называются насосы, в которых жидкость получает приращение энергии и перемещается в виде отдельных порций путём периодического изменения объёма камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса. Характерным примером объёмного насоса является возвратно-поступательный насос, например поршневой (подробнее см. фрагмент 4Г).

В динамических насосах приращение энергии жидкости осуществляется в основном за счёт скоростного напора, в объёмных насосах – в основном за счёт статического напора (скорость жидкости незначительна).

Насос является неотъемлемой частью многих систем жизнеобеспечения (теплоснабжение, водоснабжение, водоотведение и пр.). Грамотный выбор насоса для конкретной системы позволяет снизить эксплуатационные расходы и увеличить срок службы, как самого насоса, так и сопутствующего оборудования (запорной арматуры, распределительной арматуры и пр.). Очевидно, что такой выбор в процессе проектирования систем жизнеобеспечения должен основываться на знании теоретических основ и физических принципов работы насосов различных видов и конструкций.

В настоящее время в России применяется огромное количество разнообразных насосов мощностью от нескольких ватт до сотен киловатт, развивающих напор до сотен метров и подачу до нескольких десятков кубических метров в секунду. В системах жизнеобеспечения кроме центробежных насосов, которые нашли наибольшее распространение, широко применяются также вихревые и струйные насосы (подробнее см фрагмент 6Г).

ПРИМЕЧАНИЕ.

Для любителей точных формулировок приводим выдержки из ГОСТ 17398 – 72:

НАСОС – машина для создания потока жидкой среды.

ДИНАМИЧЕСКИЙ НАСОС – насос, в котором жидкая среда перемещается под силовым воздействием на неё в камере, постоянно сообщающейся с входом и выходом насоса.

ОБЪЁМНЫЙ НАСОС – насос, в котором жидкая среда перемещается путём периодического изменения объёма занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

На рисунке 2 приведена классификация насосов