潛水?dāng)嚢铏C(jī)功率
功率p是表示物體做功快慢的物理量,對(duì)于攪拌機(jī)來說,功率分有效功率p2和損失功率pm與ph。損失功率又稱為消耗功率,潛水?dāng)嚢铏C(jī)在把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體能量的過程中,伴有各種功率損失,主要?dú)w納為機(jī)械損失和水力損失兩類。
1、機(jī)械損失
電機(jī)傳到攪拌機(jī)軸上的功率p(w),首先要消耗一部分克服軸承和密封裝置的摩擦損失,剩下的軸功率用來帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。軸承摩擦損失和密封摩擦損失等之和統(tǒng)稱為機(jī)械損失pm(w)。
2、水力損失
液體在池內(nèi)的攪拌流動(dòng)伴有水力摩擦損失,并伴有與池壁發(fā)生沖擊碰撞、脫流、速度大小方向發(fā)生變化等引起的水力損失,從而消耗掉一部分能量。這部分損失稱為水力損失ph(w),其大小用水力效率ηh表示。
潛水?dāng)嚢铏C(jī)功率計(jì)算公式的推導(dǎo)
對(duì)稱形狀的物體在靜止流體中做等速直線運(yùn)動(dòng),或被勻速平行流繞過,物體所受的阻力為
r=ξsρu2/2
式中,ξ為阻力系數(shù),與雷諾數(shù)、物體表面粗糙度等有關(guān),一般由實(shí)驗(yàn)獲得;s為葉片在垂直于攪拌機(jī)軸的平面上的總投影面積(㎡);ρ為流體密度(kg/?);u為葉片與流體的相對(duì)速度(m/s)。
p為物體克服阻力所作的功,即消耗功率,其大小為力與其方向上速度的乘積。所以潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率為其所受阻力與攪拌機(jī)葉輪與流體的相對(duì)速度的乘積。即
p=ru
式中,r為潛水?dāng)嚢铏C(jī)葉片所受流體阻力(n);u為潛水?dāng)嚢铏C(jī)葉輪與流體的相對(duì)速度的乘積,
由下圖所示,設(shè)一枚葉片在垂直于攪拌機(jī)軸的平面上的投影面積可用葉片的投影輪廓f1(r)、f2(r),即所謂的面積來表示,則
ds=dxdy=(f2(r)-f1(r))dr
故在圓柱坐標(biāo)系下,潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率可表示為
式中,r為葉片的半徑長(zhǎng)度(m);n為潛水?dāng)嚢铏C(jī)的轉(zhuǎn)速(r/min)。
在潛水?dāng)嚢铏C(jī)的cad設(shè)計(jì)二維圖中,很容易得到葉片的投影面積s,也可以利用其他軟件得到f1(r)、f2(r)方程。在已知葉片材料、制作工藝的情況下,已知流體的特性,ξ與ρ等參數(shù)均可通過查表或者實(shí)驗(yàn)得出,故利用上式很容易估算得出潛水?dāng)嚢铏C(jī)的功率。由于ξ、f1(r)、f2(r)及s等在計(jì)算過程中存在誤差,故應(yīng)將計(jì)算所得到的功率適當(dāng)放大,然后選取合適的電機(jī)。