Насос

Насос основан на уменьшении площади сечения в полости насоса, обеспечении концентрации энергии от рабочего органа до выхода из насоса.

Кинетическая энергия потока в рабочей зоне насоса, полученная от вала насоса в полом сужающемся конусе (полости) концентрируется до выхода из полости. При этом потенциальная энергия в полости уменьшается до величин меньших, чем в рабочей зоне (полости) насоса.

Изобретение основано на исключении идентификации давления на стенки корпуса насоса и давления внутри потока жидкости или смеси, перемещаемой рабочим органом, исключении трехвековой ошибки.

Выход от рабочего органа в трубу в насосе рекомендован с точностью, до наоборот, от прототипного устройства.

Изобретение относится к машиностроению, в частности, к гидравлике.

Известны насосы с преобразованием кинетической энергии в потенциальную в расширяющейся полости, состоящие из рабочего органа и корпуса с полостью (А.Г.Гумеров, Р.С.Гумеров, А.М.Акбердин «Диагностика оборудования нефтеперекачивающих станций. М. Недра. 2003).

Недостатком известных насосов является малое давление на входе в магистральную трубу, малый КПД.

Целью изобретения является повышение КПД насоса.

Поставленная цель достигается установкой в насос за рабочим органом полого усеченного конусного тела, сужающегося от рабочей зоны насоса к выходу из насоса.

На фиг.1 показана схема преобразования кинетической энергии в потенциальную в прототипе. Если сечение в плоскости ДД равна S₁, в плоскости ОО S₀ S₁:S₀=K, то давление в плоскости ДД равно P₁.

P ₁=F₁:S₁=(F ₀:К):S₀·К=F₀ :К²S₀

где F ₀ - сила действующая на поток в сечении ОО;

F ₁ - сила, действующая на поток в сечении ДД;

F ₁=F₀:К, получено из ; V₁=V₀:К

F₀=S₀V₀ ²; F₁=S₁V₁ ²

- расход массы потока, кг/сек;

; - объемная масса жидкости, кг/м³

S₀ - эффективное сечение рабочего органа насоса, м²

V ₀ - скорость потока жидкости сообщаемая рабочим органом насоса, м/с

- расход массы потока в сечении ДД (фиг.2)

S ₁ - площадь сечения на выходе из усеченного полого конусного тела (УПКТ).

В прототипе сила F₁ действующая на поток на выходе из УПКТ, в широкой его части меньше в К раз силы F₀. Некоторые сужения исправляет эту ошибку, но не полностью.

Таким образом, само расширение после рабочей зоны вредоносно и снижает КПД.

Такое состояние вызвано наличием (появлением) потенциальной энергии в зоне расширения. Удивительное предположение о том, что в уравнении Бернулли потенциальная энергия принадлежит потоку вызвало появление такой вредоносной конструкции насосов.

На самом деле эта потенциальная энергия существует не в самом потоке, но на его границе с конусом, это энергия давления на границе, а не в потоке. Поставив датчики не стенки насоса и измерив, получают давление на стенки корпуса насоса и распространяют это давление внутрь жидкости и газа. Потенциальная энергия остается в насосе, как камень на горе до скатывания. И.Бернулли вывел закон, что кинетическая энергия принадлежит потоку, а потенциальная энергия «трубе», стенками насоса. Это удивительная ошибка в анализе уравнения И.Бернулли привела к массовой ошибке во всем мире в строительстве насосов.

Кинетическая энергия в сечении рабочей зоны ОО (фиг.2).

Кинетическая энергия в сечении выхода потока из УПКТ насоса в заявке:

Т₁=Т₀ ·К²

В УПКТ насоса происходит концентрация энергии потока, кинетическая энергия увеличивается в К² раз за счет снижения сил давления на стенки УПКТ насоса, то есть уменьшения потенциальной энергии в УПКТ насоса.

Потенциальная энергия П в УПКТ насоса на выходе равна:

П₁=-Т ₀(К²-1)+П₀

получено из П₀+Т₀ =Т₁+П₁

где П₀ - потенциальная энергия в рабочей зоне насоса, н·м;

П₁ - потенциальная энергия на выходе из УПКТ.

Эта потенциальная энергия меньше П₀.

П₁=-T ₁+T₀+П₀

Она меньше потенциальной энергии на входе в насос.

П ₁=Т₀+П₀-T ₁

Давление в УПКТ меньше, чем на входе в насос. Ошибка изготовителей насосов в идентификации давления на стенки УПКТ и давления внутри потока. Если П₀ потенциальная энергия атмосферного давления, то давление на стенки УПКТ меньше атмосферного, а давление внутри потока больше.

Сила давления на поток в заявке:

P₁=P ₀·К²

Сила давления на стенки УПКТ меньше исходной величины Р₀ .

В литературе сила давления в УПКТ приписана, присвоена потоку, что является грубой ошибкой и неверным, формальным и некритическим пониманием великого уравнения Бернулли.

Концентрация энергии обеспечивает наличие большого давления на поток жидкости на его выходе из УПКТ, чем в прототипе с расширением УПКТ, в расширяющемся конусе насоса происходит рассеивание энергии от малого сечения к большему.

Давление на выходе из УПКТ:

в прототипе P₁=P₀ :К² в заявке P₁=P ₀·К²

Вопреки литературному мнению, давление на поток в сечении ДД в заявке много больше, чем в прототипе.

На фиг.2 потенциальная энергия переходит в кинетическую, давление на стенки уменьшается вдоль оси, но в сечении ДД (на входе в трубу) давление внутри потока больше, чем в начале, то есть рабочей зоне насоса в К ² раз. При этом давление на стенки УПКТ меньше, а внутри потока больше исходного.

Изобретение выполнено:

1) В законе сохранения расхода массы

2) На уравнении Бернулли - на его правильном применении

3) На законе сохранения энергии

Физический смысл преимущества заявленного перед прототипом заключается в концентрировании энергии, силы, импульса силы уменьшением площади сечения потока от насоса до входа в трубу. В прототипах осуществлено рассеивание энергии, импульса расширением потока. Подобная ошибка вызвана невнимательным анализом уравнения Бернулли, распространением его на поток без разделения видов энергии на два объекта: поток и стенки УПКТ.

Осуществлении эффекта экономии энергии определяется увеличением силы давления на выходе из насоса за счет концентрирования энергии на узком участке и преобразовании потенциальной энергии в кинетическую, но не наоборот как прототипах.

Насос, состоящий из рабочего органа и корпуса, отличающийся установкой в насос за рабочим органом полого усеченного конусного тела, сужающегося от рабочей зоны насоса к выходу из насоса.