4 октября 2013 в 11:56

Анализ свойств насосов

Две проблемы машиностроения

Если ставить проблемы повышения КПД в современном машиностроении, неминуемо встает вопрос о первоначальных затратах и сроках окупаемости принимаемых решений. Если срок окупаемости велик, принимаемое решение попадает в зону рискованных капиталовложений, и, скорее всего, принято не будет. Чем сложнее устройство, тем больше первоначальные затраты на его реализацию. Из этого прямо следует, что наибольшую прибыль приносят наиболее простые решения, обеспечивающие экономию средств, и чем сложнее и наворочанней устройство, тем больше у него шансов разорить владельца вместо желанной прибыли. Вот с этого и начнем. С простоты.

Возьмем полиэтиленовый пакет и закрутим горловину, попытавшись сжать замкнутый объем воздуха. Не получается. Пакет порвется, но сжать его не удастся. Это означает, что при небольших перепадах давления воздух ведет себя как жидкость. Но даже без взвешивания пакета понятно, что – очень легкая жидкость. Кубометр воды весит 1000 кг, кубометр воздуха чуть больше 1 кг – 1, 29 кг, или в 775 раз меньше. Что из этого следует? Возьмем пылесос, мощность которого около 1 кВт (0, 736кВт = 1 лошадиная сила, ого!!!), переставим ему шланг на выброс и попытаемся порвать пакет воздухом из шланга. Пакет надуется, но НЕ ПОРВЕТСЯ!!! Как так, мощность – больше лошадиной силы, воет так, что слушать противно (обороты около 10000 об/мин), и не может порвать какую-то полиэтиленовую пленочку толщиной в одну десятую миллиметра? А ответ простой – низкий КПД, неэффективность центробежного насоса, лежащего в основе пылесоса. Неэффективность именно по причине малого веса воздуха, не удается создать высокое давление центробежными силами, особенно, если есть ограничения по габаритам. Итак, вторая проблема – неэффективность существующего решения для перекачивания воздуха (и других сред, но об этом позднее).

Что такое насос, и в чем его задача? Задача насоса переместить какую-то среду – воздух, воду, бензин, мазут, что угодно, вплоть до фекалий из пункта А в пункт Б. При этом вполне возможно (и чаще всего), что эту среду надо не просто переместить (пролив), а еще и запихать под давлением. Разберем пылесос и осмотрим его устройство – два диска, между ними спиральные лопасти, то есть – тот же самый винт, только развернутый в плоскость. Вопрос – что определяет подачу винта? Правильно, шаг резьбы. Точно так же угол наклона лопасти определяет величину подачи лопастного насоса. Что происходит, если болт уперся, но слесарь упорно его крутит? Срыв резьбы. Что происходит, если сопротивление на выходе насоса больше расчетного? Правильно, срыв потока. При этом происходит завихрение жидкости и преобразование механической энергии в тепловую энергию. А оно надо?

82
Комментарии (0)

Выберите из списка
2015
2015
2013