Розуміння того, що впливає на втрату напору в насосі

Багато хто чув про відомий експеримент з Пізанською вежею, який, як повідомляється, був проведений в 1589 році Галілео Галілеєм. Експеримент був розроблений, щоб скасувати давню думку, що об'єкти падають на Землю зі швидкістю, пропорційною їх вазі. Іншими словами, важчі предмети повинні падати швидше, ніж легші.

Як розповідає історія, Галілей стояв на самій вершині вежі і в одній руці тримав важкий м’яч, а в другій - легший. Потім він випустив обидва м’ячі одночасно. Як він і передбачав, обидва м'ячі одночасно вдаряються об землю. Навіть сьогодні цей результат, здається, летить перед здоровим глуздом.

Давайте подумки перевернемо цей експеримент, кинувши зараз ті самі кулі вгору (кожен з однаковою швидкістю) з землі. Якщо ми нехтуємо опором повітря, то обидва кулі сповільнюватимуться з тією ж швидкістю, що й рухатимуться вгору. Зрештою обидва м'ячі зупиняються на мить на однаковій висоті над землею.

Сила тяжіння

Об'єкт, який рухається (кинутий) у протилежному напрямку від постійної сили, буде рухатись так далеко, поки не зупиниться. На Землі, якщо ми кинемо об’єкт вгору з початковою швидкістю (V), він негайно почне сповільнюватися через уповільнення сили тяжіння. Висоту (H), яку досяг об'єкт, можна обчислити, використовуючи таке рівняння:

Це одне з рівнянь руху. Якщо застосувати його до кулі, кинутої на Землю вгору, тоді:

H = вертикальна відстань, яку пройде м'яч (м або фути)

V = початкова вертикальна швидкість кулі (м/с або фут/с)

g = уповільнення через силу тяжіння (9,81 м/с 2 або 32,2 фута/с 2

Як це пов’язано з втратою напору насоса

Простіше кажучи, робоче колесо насоса подає рідину, кидаючи її. Нехай нехтуємо складним векторним аналізом, який відбувається на зовнішній верхівці лопатки робочого колеса. При цьому ми можемо вважати швидкість виходу рідини (з насоса) такою ж, як і периферійна швидкість робочого колеса.

Давайте застосуємо відцентровий насос, який працює при 1750 об/хв з робочим колесом діаметром 6 ”. Будемо вважати, що швидкість виходу рідини така ж, як і периферійна швидкість робочого колеса (близько 46 футів/с). Тому, якщо ми нехтуємо опором, ця рідина повинна рухатися (на Землі) вертикально приблизно:

Вплив маси об’єкта

Як ми вже відзначали, вага кульки (або рідини) не має різниці до остаточної висоти, яку вона досягне. Але ми всі знаємо, що в житті нічого не є безкоштовним! Уявіть на мить, що тримаєте в одній руці бейсбол, а в другій - м’яч для боулінгу. Зараз ми знаємо, що якщо ми кинемо обидві кулі вгору з однаковою швидкістю, вони одночасно досягнуть однакової висоти. Але для кидання важчого м’яча потрібно буде набагато більше зусиль. Насправді кількість зусиль буде прямо пропорційна масі кулі.

Тиск

У наведеному вище випадку з бейсболом та м’ячем для боулінгу, що, якби ми поклали руку на шлях кожного м’яча? М'яч для боулінгу буде надавати на нашу руку більше сили, ніж бейсбол. Тепер давайте розглянемо два потоки рідини: один, нафта, а інший - вода. Вага нафти становить близько 80% від маси води (питома вага = 0,8). Якби ми змогли виміряти тиск кожного потоку рідини в одному і тому ж відносному місці, що б це показувало?

Показник тиску нафти завжди повинен становити 80% від показника потоку води. Отже, незважаючи на те, що головка у двох рідин однакова, тиск, який вона чинить, залежить від її щільності (ваги/об’єму).

Криві питомої ваги та відцентрового насоса

На малюнках 1 і 2 показані дві криві для однієї і тієї ж моделі насоса. Різниця лише в питомій вазі рідини. Зверніть увагу, що значення тиску (PSI) та розташування ліній потужності в кінських силах різняться залежно від кривих, тоді як головна шкала залишається незмінною.

Навчання оператора

Компанія John Brooks у партнерстві з компанією Gorman-Rupp Canada протягом декількох десятиліть проводить навчання на місці та сертифікується на базі виробника. З цього часу кілька сотень операторів успішно пройшли навчання «Основи накачування» (MOECC ID 12158). Цей одноденний курс включає збалансовану суміш теоретичного навчання та практичного обладнання на практиці.

Учасники працюють із самовсмоктуючим насосом "скляна поверхня" Гормана-Руппа, який дозволяє їм бачити всередині справжнього насоса, коли він працює. Це дозволяє здійснити практичну демонстрацію та вивчення заправки насоса, захоплення повітря, кавітації всмоктування/нагнітання, системних кривих та вдосконалених методів усунення несправностей із абсолютно нової перспективи.

Ця стаття з’являється у випуску журналу ES&E за грудень 2019 року.