Меню

Формула зависимости мощности от напора

Мощность насоса

Мощность является одной из основных характеристик насоса. В настоящее время под термином «водяной насос» понимается специальное устройство, служащее для перемещения перекачиваемой среды (твердых, жидких и газообразных веществ).

В отличие от водоподъемных механизмов, которые тоже предназначены для перемещения воды, насосный агрегат увеличивает давление или кинетическую энергию перекачиваемой жидкости.

Напор и мощность насоса

Мощность — работа, которую совершает агрегат в единицу времени.

Полезная мощность насоса – мощность, сообщаемая устройством подаваемой жидкой среде. Но прежде чем перейти к понятию мощности необходимо рассмотреть ещё два параметра: подача и напор.

Подача насоса представляет собой количество жидкости, подаваемой в единицу времени и обозначается символом Q.

Напором насоса называется приращение механической энергии, получаемой каждым килограммом жидкости проходящей через насосный агрегат, т.е. разность удельных энергий жидкости при выходе из насоса и входе в него. Другими словами напор устройства показывает, на какую высоту в метрах насос поднимет столб воды.

И, наконец, третьим, интересующим нас параметром является мощность насоса N. Мощность обычно измеряется в киловаттах (кВт).

Полезная мощность насоса Nп – это полное приращение энергии, получаемое всем потоком в единицу времени. Чтобы рассчитать мощность насоса используется формула:

где y – удельный вес жидкости;
Q – подача насоса;
Н – напор насоса.

Потребляемая мощность насоса N – мощность потребляемая устройством – мощность подводимая на вал устройства от двигателя.

В зависимости от источника информации она ещё может называться:

Мощность на валу насоса Nв – это мощность которую затрачивает центробежный агрегат на то, чтобы покрыть потери энергии

Формула мощности на валу насоса:

Nв =Nп / η = yQH / η

где η — коэффициент полезного действия (КПД насоса)

КПД и потери мощности насоса

Вследствие потерь внутри машины только часть механической энергии, полученной им от двигателя, преобразуется в энергию потока жидкости. Степень использования энергии двигателя измеряется значением полного КПД насоса центробежного типа.

КПД насоса – коэффициент полезного действия – является одним из его основных качественных показателей и характеризует собой величину потерь энергии.

Формула кпд насоса выглядит так:

η о — объемный КПД насоса – характеризует объемные потери

η г — гидравлический КПД – характеризует гидравлические потери

η м — механический КПД – характеризует механические потери

Расчет КПД насоса показывает возможные потери:

Потери в насосе = 1 – КПД

Анализируя причины возникновения потерь в насосе, можно найти пути к повышению его КПД.

Все виды потерь делятся на три категории: гидравлические, объемные и механические.

Гидравлические потери – часть энергии, получаемой потоком от колеса насоса, затрачивается на преодоление гидравлических сопротивлений при движении потока внутри насосного агрегата, ведут к снижению высоты напора.

Объемные потери – паразитные протечки (утечки) внутри насосной части — в уплотнениях лопастного колеса и в системе уравновешивания осевого давления ведут к уменьшению подачи.

Механические потери – часть энергии, получаемой насосом от двигателя, расходуется на преодоление механического трения внутри агрегата. В машине имеют место: трение колеса и других деталей ротора о жидкость, трение в сальниках и трение в подшипниках. Механические потери ведут к падению мощности всего устройства.

Таким образом, полный КПД центробежного насоса определяется гидродинамическим совершенствованием проточной части, качеством системы внутренних уплотнений и величиной потерь на механическое трение.

Читайте также:  Степень использования производственных мощностей очистных сооружений

Прочитайте полную статью по ссылке ниже

Источник

НАПОР, РАСХОД И МОЩНОСТЬ ГИДРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

date image2015-01-21
views image3912

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Геометрический или статический напор равен разности отметок уровнем верхнего ▼ ВБ и нижнего ▼ НБ бьефов. Применительно к дан­ным рис. 2-1 статический напор

В водноэнергстических расчетах напор ГЭС считается равным

где hВ-С потери напора при движении води от водозабора (сечение В-В) до турбинной камеры (сечение С—С), которые состоят из

потери) напора на вход в турбинный водовод, па преодоление сопротив­ления сороудерживающих решеток, на трение воды о стенки водовода и т. п. (рис. 2-2). Все эти потери составляют 2-5 % от напора Но.

В расчетах, требующих высокой точности, например, при определении коэффициента полезного действия (КПД) турбины, учитывается также кинетическая энергия потока. На рис. 2-2 показано определение напоров для ГЭС.

Полным напор определяется по разности удельных энергии потока воды во входном сечении В—В и в конечном сечении К—К.

Удельную энергию и джоулях на один килограмм массы жидкости обозначим через Э, а на один ньютон веса — через Е—Эg. Численное значение Е выражается в Дж/Н и измеряется в метрах.

Полный напор называется напором брутто HG или, точнее, напором гидротурбинного блока. Напор HG в метрах численно равен разности отнесенных к единице веса удельных энергий потока в рассматриваемых сечениях.

Удельная энергия потока воды Е, Дж/Н, в каждом сечении

где Z— высота расположения центра тяжести данного живого сечения потока над плоскостью сравнении, О — О, м; р— избыточное давление, Па; γ — вес единицы объема воды, Н/м 2 ; ρ/γ—пьезометрическая высота равная глубине погружений центра тя­жести данного живого сечении под уровень воды м; v — средняя скорость течения воды в данном живом сечении м/с; α — коэффициент, равный отношению кинетической энергии потока при действительном распределении скорости по сечению к кинетической энергии потока, подсчитанной по средней скорости v.

При отнесении удельной энергии к единице веса воды: Z – удельная потенциальная энергия положения; ρ/γ – удельная потенциальная энергия давления и αν 2 /2g – удельная кинетическая энергия.

Рабочим напором турбины (точнее турбинной установки, включающей турбинную камеру, рабочее колесо турбины и отсасывающую трубу) принято считать разность удельных энергий потоки во входном сечении С — С в турбинную камеру и в конечном сечении К — К с наивысшей отметкой нижнего бьефа Н =» ЕС — Ек.

Сумма 7+ ρ/γ дает отметку уровня воды. Скорость воды перед водоприемником обычно невелика. Если пренебречь ею, то, относя энергию (2-3) к соответствующему сечению, можно написать

Для насоса, пренебрегая разностью кинетической энергии в сечениях К-К и В-В получим

Более подробно см. гл 9.

Для обратимои гидравлической машины (насосо-турбины) напор насоса будет больше напора турбины на hCB + hBC где hCB — потери в водоводе от сечения В — В до сечения С— С в насосном режиме, a hBC — в турбинном режиме.

На построенных гидроэнергетических установках напор составляет от 2 до 1767 м. Наибольший напор турбин 1767 м и нacocoв I070 м имеет ГЭУ Рейссек (Австрия).

Читайте также:  Мощность номинальная максимальная динамик усилитель

Расход поды Q n м 3 /c, используемый ГЭС для выработки электри­ческом энергии, зависит от притока воды к водохранилищу или верхнему бьефу ГЭС. от наличия запасов воды в водохранилище и от по­требности энергетической системы в данный момент в электрической энергии. При комплексном использовании водных ресурсов расход ГЭС зависит также от объема воды из верхнего бьефа на орошение, водоснабжение, шлюзование судов и от режима водопотребления из ниж­него бьефа ГЭС. Максимальным расход, используемый ГЭС, равен пропускной способности всех ее турбин при расчетном напоре. Наи­большую пропускную способность имеют турбины Волжской ГЭС име­ни XXII съезда КПСС Каждая турбина этой ГЭС при расчетном на­поре 19 м протекает по 675 м 3 /с. Все 22 турбины этой ГЭС потреб­ляют около 15 тыс. м 3 /с. Максимальный расход воды, перекачиваемой НС пли ГАЭС, равен подаче всех се насосов при минимальном напоре и работе электрических двигателей с полной мощностью. Pacход воды НС и ГАЭС в данный момент времени определяется потребностью в воде и условиями электроснабжения.

Мощностью N называется работа, производимая в единицу време­ни. Если напор составляет Н, м, расход воды равен Q, м 3 /с, то работа, которую может совершить вода в 1 секунду, т. е. потенциальная мощ­ность водотока в ваттах, равна

No = pgQH = γQH = 9810 QH.

где р — плотность воды, кг/м 3 ; g — ускорение свободного падения тела, м/с 2 .

В гидроэнергетике принято измерять мощность в киловаттах. При этом No = 9,81 QH.

Мощность на валу турбины равна NT=NoηT или NT=9,81 HηT (2-6)

где ηT — КПД турбины.

Значение КПД турбины зависит от ее конструкции, размеров и изменяется при изменении нагрузки. Для малых турбин, при диаметре рабочего колеса около 1 м, наибольший КПД составляет около 0,91; для крупных турбин диаметром 9—10 м КПД достигает 0,95—0,96. Электрическая мощность агрегата Na на выводах генератора меньше мощности турбины на величину потерь в генераторе

где ηген — КПД генератора; ηа = ηТηген —КПД агрегата.

Для генераторов мощностью 5 МВт КПД равен 0,95—0,96. Для уникальных генераторов мощностью 500 МВт и более КПД превосхо­дит 0,98. Обозначая а = 9,81т]а, получим формулу для приближенных расчетов

Учитывая снижение КПД турбины и генератора при отклонении нагрузки от оптимальной, принимают а для сверхмощных агрегатов в пределах 8,8—9,1, для крупных агрегатов — 8,4—8,7 и для небольших агрегатов 8,0—8,2. Для насосных агрегатов и при работе обратимой гидромашины (насосо-турбины) в насосном режиме мощность, потреб­ляемая электродвигателем, равна

где HH— напор насоса; ηИ — КПД насоса; ηД — КПД двигателя. Наи­большее значение КПД насосо-турбин при работе в насосном режиме составляет 0,925—0,93, а КПД сверхмощных электродвигателей превос­ходит 0,98. Для насосных агрегатов средней мощности т1„ = 0,89—0,90, т]л = 0,95—0,97, что дает приближенно NH=H,3 QH, кВт. При отклоне­нии от оптимальной нагрузки КПД насосов резко снижается.

Энергия Э выражается произведением: Э = Nt, где N — мощность, Вт, t — время в секундах или часах. В системе СИ электрическая энер­гия измеряется в джоулях и их производных, причем 1 Дж=1 Н-м = = 1 Вт-с.

В энергетике наибольшее распространение получило измерение энергии в киловатт-часах (кВт-ч). Из определений, явствует, что 1 кВт-4 = 3600 кДж.

Читайте также:  Измерение активной мощности трехфазного переменного тока

Объем воды V, м 3 при напоре Н, м дает количество энергии в ки­лоджоулях Э = 9,81 VHηa или в киловатт-часах

Если V — объем годового стока реки, используемого ГЭС, а H — ее средний напор, то Э дает годовую выработку энергии ГЭС. Если V — объем воды, запасенной в водохранилище, который может быть использован при напоре Н, то Э выражает запас энергии воды водо­хранилища или энергетический эквивалент этого объема. Если V—го­довой объем водоподачи НС, то

определяет годовое потребление НС в кВт-ч, без учета расхода энер­гии на собственные нужды.

Гидростанция при напоре Н и КПД ηа расходует на 1 кВт-ч выра­ботанной энергии объем воды q в м 3 , т. е.

Насосная станция на 1 м 3 воды расходует энергию в кВт- ч

Источник



Расчет мощности малых ГЭС

Принимаемая в проектной документации мощность гидроэлектростанции — основной параметр, характеризующий ее как объект генерации электроэнергии.

Мощность малой ГЭС на конкретный момент времени определяется по формуле:

где:
Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м3/с);
H — напор воды (м);
ηтурб — КПД турбины;
ηген — КПД генератора.

Размерность мощности, получаемой по данной формуле — кВт.

Для проекта малой ГЭС наиболее важными исходными данными при расчете выработки являются расходы воды. Их получают на основе имеющегося гидрологического ряда наблюдений на близкорасположенном водомерном посту реки.

Максимальная мощность малой ГЭС, называемая установленной мощностью, рассчитывается по модифицированной формуле:

N = 9,81· Qмакс· Hрасч·ηтурб·ηген,

Qмакс — максимально возможный расход воды, который способны пропустить агрегаты ГЭС;
Hрасч — расчетный напор воды, представляющий собой средневзвешенный напор за определенный отрезок времени.

Выработка представляет собой объем электроэнергии, вырабатываемой малой ГЭС. Выработка представляется в кВ·ч и рассчитывается для определенного периода времени (обычно — один год). Основная формула:

где:
Ni — ряд мощностей в течение расчетного периода времени T;
ti — ряд временных промежутков, соответствующих Ni и в сумме равных расчетному периоду времени T.

Принимаемая в проектной документации мощность гидроэлектростанции — основной параметр, характеризующий ее как объект генерации электроэнергии.

Мощность малой ГЭС на конкретный момент времени определяется по формуле:

где:
Q — расход воды, протекающий через гидротурбины ГЭС (м3/с);
H — напор воды (м);
ηтурб — КПД турбины;
ηген — КПД генератора.

Размерность мощности, получаемой по данной формуле — кВт.

Для проекта малой ГЭС наиболее важными исходными данными при расчете выработки являются расходы воды. Их получают на основе имеющегося гидрологического ряда наблюдений на близкорасположенном водомерном посту реки.

Максимальная мощность малой ГЭС, называемая установленной мощностью, рассчитывается по модифицированной формуле:

N = 9,81· Qмакс· Hрасч·ηтурб·ηген,

Qмакс — максимально возможный расход воды, который способны пропустить агрегаты ГЭС;
Hрасч — расчетный напор воды, представляющий собой средневзвешенный напор за определенный отрезок времени.

Выработка представляет собой объем электроэнергии, вырабатываемой малой ГЭС. Выработка представляется в кВ·ч и рассчитывается для определенного периода времени (обычно — один год). Основная формула:

где:
Ni — ряд мощностей в течение расчетного периода времени T;
ti — ряд временных промежутков, соответствующих Ni и в сумме равных расчетному периоду времени T.

Источник