КПД насосов: методика расчета и сравнительные показатели

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса – один из ключевых показателей при подборе оборудования под конкретные производственные задачи. Он характеризует эффективность техники в плане преобразования полученной энергии в переданную энергию потока. Таким образом, КПД гидронасоса во многом демонстрирует совершенство конструктивного исполнения и экономичность предлагаемой производителем модели аппарата.

Коэффициент полезного действия является величиной безразмерной и выражается в процентах либо числе, меньшем единицы. Общий показатель эффективности гидронасоса определяется по формуле:

Ƞ = Ƞпр×Ƞнч,

где Ƞпр – КПД привода вне зависимости от его типа (электрический, пневматический либо гидравлический);

Ƞнч – КПД насосной части.

КПД привода представляет собой отношение мощностей – выходная на валу мощность по отношению к потребляемой двигателем. За счет тепловых и механических потерь, которые всегда существуют в любом подобном механизме, этот показатель всегда ниже единицы.

Механический КПД определяется качеством изготовления перекачивающего аппарата и его конструктивных особенностей. Природа механических потерь, имеющих место при его определении, связана с трением в подшипниках, торцевых уплотнениях и сальника, а также потерях в проточной части.

Гидравлический КПД зависит от характера течения жидкости внутри агрегата (ламинарный либо турбулентный) и гидравлическими потерями при его эксплуатации. Так, к примеру, при высокой степени шероховатости стенок гидронасоса его сопротивление возрастает, что снижает выходную скорость рабочей среды.

Объемный КПД насоса (он же – КПД подачи) представляет собой отношение объема среды, поступившей через всасывающий патрубок, к объему вышедшей через напорный патрубок жидкости. Для определения этой величины в конкретной рабочей точке необходимо воспользоваться диаграммами рабочих характеристик аппарата и графиком коэффициента полезного действия, прилагаемого к каждому агрегату (см. образец таблицы).

От определения КПД насоса перейдет к сравнению показателей эффективности перекачивающих аппаратов различного типа.

КПД центробежного насоса во многом зависит от конструктивной специфики оборудования и режима использования. Также на эффективность их применения влияют виды рабочих колес, которыми они снабжены. У наиболее передовых аппаратов центробежного типа коэффициент полезного действия достигает величины 0,92-0,95.

Насос с магнитной муфтой как частный вариант перекачивающих аппаратов центробежного типа имеет аналогичный показатель эффективности. Хотя у таких агрегатов нет таких механических потерь, как у классических версий, имеют место приводящие к потере мощности вихревые токи и другие эффекты. Очевидный выигрыш от применения гидронасосов с магнитной муфтой заключается в их большей герметичности, что важно при работе с токсичными и опасными жидкостями.

Винтовые гидронасосы при всех своих многочисленных достоинствах характеризуются значительными механическими потерями. Они связаны с высокой площадью трущихся поверхностей внутри аппарата. Поэтому коэффициент полезного действия насосов винтового типа в зависимости от конструктивных особенностей варьируется в широких пределах – от 0,4 до 0,82.

Мембранные насосы с пневматическим приводом не имеют двигателя, поэтому механические потери на трение в них невелики. Но при этом их КПД во многом зависит от характеристик и типа воздушного компрессора, нагнетающего сжатый воздух. КПД лопастных компрессоров составляет 0,9-0,96, поршневых – 0,8-0,92. Далее при оценке производительности таких гидронасосов стоит учесть внушительные гидравлические потери. Они возникают при поступлении рабочей среды через небольшое входное отверстие и выходе под углом (то есть, расширение поперечного сечения плюс резкий поворот трубы).

Шестеренные насосы в зависимости от модели имеют максимальный объемный КПД на уровне 0,8-0,95. Чтобы снизить утечки, разработчики стараются минимизировать зазоры между шестернями и корпусом аппаратов, подогнать сопрягаемые детали и узлы. Также эффективность гидронасоса растет при высокоточном изготовлении зубьев – прежде всего, за счет исключения утечек по линии их контакта.

Поршневые и плунжерные насосы при высоком показателе своей эффективности (0,9-0,95) характеризуются неравномерностью потока ввиду цикличности своей работы. Это несколько ограничивает области их применения в различных видах промышленности.

Шланговые (перестальтические) насосы имеют объемный КПД на уровне 0,85. Их применение в различных сферах также ограничено спецификой подачи жидкости с ярко выраженной пульсацией.

Одного показателя эффективности перекачивания той или иной рабочей среды недостаточно для удачного подбора оптимального типа и тем более конкретной модели насосного оборудования. Этот выбор осуществляется на основании комплексной оценки в несколько этапов. Но если вы ищете возможность купить качественный гидронасос того или иного типа, компания «АрмапромТехно» предлагает сделать это используя наш каталог.

В ассортименте предлагаемой техники представлены промышленные насосные аппараты ведущих мировых брендов. Ключевые характеристики, описания и прилагаемые файлы с технической информацией позволят получить необходимую информацию для осуществления выбора аппарата под актуальные производственные потребности. На возникшие вопросы и обращения заинтересованных посетителей сайта менеджеры компании оперативно ответят максимально оперативно.