Главная Обратная связь

Дисциплины:






Максимальна подача насоса



Середня розрахункова подача

Графік подачі однопоршневого насоса однобічної дії.

 
 
Для насосу однобічного дії нерівномірність подачі


Для вирівнювання подачі поршневих насосів застосовують насоси багаторазового (подвійного і більш) дії. Графік подачі однопоршневого насоса подвійної дії.

Середня теоретична подача насоса двосторонньої дії з кривошипним приводом

де f – площа штока.

Зневажаючи площею штока (f=0), середню подачу можна виразити як

Відповідно до цього нерівномірність подачі насоса подвійної дії виразиться

Застосовують також трьопоршневі насоси, що представляють собою потроєний насос однобічної дії, а також насоси четверного і шестиразової дії.

Графік подачі насоса потрійної дії

Нерівномірність подачі насоса потрійної дії

Повітряні ковпаки.

Для вирівнювання подачі застосовують також повітряні ковпаки, що представляють собою циліндричної або іншої форми закриту судину а, у верхній частині якого знаходиться повітря, що згладжує, завдяки стискаємості, пульсації подачі.

У залежності від призначення встановлюють по одному ковпаку на нагнітальній і усмоктувальній лініях.

Повітряний ковпак нагнітальної сторони приймає об’єм рідини

при зростаючій подачі насоса і повертає цейоб’єму нагнітальну трубу при убутній подачі насоса (Vmax і Vmin - обсяг повітря в ковпаку).

Відповідно до цього тиск у ковпаку змінюється від pmin до pmax і знову знижується до pmin. При достатньому повітряному обсязі ковпака тиск у ньому під час роботи насоса зберігається практично постійнимі рідина надходить у напірний трубопровід під постійним напором.

Ступінь нерівномірності тиску в ковпаку характеризується

Чим більше різниця (рmax-pmin), а отже ступінь нерівномірності тиску, тим сильніше коливання швидкості рідини, що випливає з ковпака в нагнітальну трубу. Практично думають, що при δ = 0,025 зміна швидкості рідини в трубі настільки незначно, що рух можна вважати сталому.

Аналогічне міркування можна провести і стосовно до ковпака на усмоктувальній стороні, з тією лише різницею, що в цьому випадку тиск у ковпаку змінюється по ходу поршня в протилежному порядку.

 

 

Розрахунок ковпаків зводиться, в основному, до визначення його розмірів, при яких ступінь нерівномірності не перевершує заданої величини.

Прийнявши процес стиску повітря ізотермічним, можна записати

.

Тоді

(1)

Аналогічно можна одержати

(2)

Розділивши (2) на (1), одержимо

З огляду на, що

можна одержати

де - середнє значення обсягу повітря в ковпаку; - середній тиск у ковпаку.



Оскільки а , можна записати

або .

Практично приймають середнє значення об’єму повітря в ковпаку:

для насосів одинарної дії Vср=22Fh;

для насосів подвійної дії Vср=9Fh;

для насосів потрійної дії Vср=0,5Fh;

де F і h – відповідно площа і хід поршня.

Кількість повітря в усмоктувальному ковпаку з часом збільшуєтьсявнаслідок його виділення з розчиненого стану в рідині, а в нагнітальномунавпаки, - убуває, унаслідок розчинення його в рідині. Тому необхідно періодично видаляти повітря з усмоктувального ковпака і додавати в нагнітальний, або ж забезпечити поділ повітряного і рідинного середовищ за допомогою гумової мембрани.

Інерційні втрати напору.

Тиск у циліндрі насоса не зберігається постійним протягом ходу поршня. Це обумовлено зміною швидкості (прискорення) рідини в трубопроводах і циліндрі, що відповідає зміні швидкості (прискорення) поршня. Якби площа перетину труби f була дорівнює площі поршня F, то швидкість і прискорення рідини в трубі були б рівні швидкості і прискоренню поршня. Оскільки F>>f, швидкість vx і прискорення jx рідини в трубі відповідно більше швидкості і прискорення поршня в F/f раз:

Підставивши в дані вираження значення швидкості і прискорення поршня,

Одержимо

т.к.

Отже, прискорення рідини змінюється від

при x =0 до

при x = r і далі до

при x = 2r.

Рух рідини стає невстановившимся.

У результаті змін швидкості змінюється внаслідок інерційних сил і швидкісний напір у трубопроводі, що може порушити нормальний режим роботи насоса. Можливе порушення сплошности потоку рідини, що особливо важливо для усмоктувальної магістралі.

Розглянуті інерційні утративиражаються як добуток маси рідини, що рухається, на її прискорення.

Маса рідини в трубопроводі

де f і l1 – відповідно площа перетину і довжина усмоктувальної труби.

Сила інерції, що діє на рідину в трубопроводі

Віднесши цю силу до одиниці площі труби f і розділивши результат на , одержимо додатковий напір, виражений у додаткової пьезометрической висоті, необхідної для подолання інерційних сил опорів в усмоктувальній трубі:

де -приведена довжина усмоктувальної труби.

Аналогічно для сили інерції, що діє на рідину в циліндрі насоса

Сумарний інерційний напір

З урахуванням інших опорів, що діють в усмоктувальній трубі, тиску робочої рідини може виявитися недостатнім для їхнього подолання. Поршень у положеннях максимального прискорення може відриватися («іти») від рідини. Після зменшення прискорення поршня, рідина, що надходить у циліндр, може зіштовхуватися з поршнем, викликаючи удари в насосі.

Отже, у результаті дії сил інерції рідини, обумовлених невстановившею течією в усмоктувальному трубопроводі, можливе виникнення кавітації і відрив рідини від поршня.

Втрати напору на подолання сил інерції можна зменшити установкою на цій магістралі повітряного ковпака, завдяки якому довжина усмоктувального трубопроводу з нерівномірним рухом рідини може бути значно скорочена. У цьому випадку рідина засмоктується насосом з повітряного ковпака, у який вона надходить по довгій усмоктувальній трубі приблизно з постійною швидкістю і лише на короткій ділянці між повітряним ковпаком і циліндром насоса рідина рухається за законом, створюваному поршнем, Відповідно до цього напір, що витрачається на подолання інерційних сил рідини, відповідно зменшується.

Ці втрати значно знижуються при застосуванні насосів багаторазової дії, що досягається завдяки вирівнюванню потоку рідини в усмоктувальній магістралі (мал.34б).

Так як, прискорення поршня і відповідно прискорення рідини в усмоктувальній магістралі залежить від кутової швидкості насоса, товисота усмоктування, що допускається, підвищується зі зниженням частоти обертання колінчатого вала. Номінальної, з цього погляду, частотою обертання одноциліндрового насоса є 300-350 про/хв.

Вплив сил інерції рідини на тиск у циліндрі в період нагнітання.

Сили інерції рідини в нагнітальному трубопроводі впливають також і на тиск нагнітання. У цьому випадку при деяких умовах:

при малій висоті подачі;

довгих трубопроводах і малих їхніх перетинах;

при високій частоті обертання насоса,

може також виникнути негативний тиск на поршень рідиною, що нагнітається, (рідина в положеннях максимального негативного прискорення поршня відривається від поршня). Поява цього тиску супроводжується гідравлічними ударами внаслідок зворотного потоку і неприпустимих коливань тиску на виході насоса.

Для зменшення прискорення, а отже і сил інерції, необхідно:

зменшувати кутову швидкість ω вала насоса;

зменшувати радіус кривошипа r, тобто застосовувати малі відносні ходи поршня h/D<1,5-2 (де h і D – хід і діаметр поршня; одержання в цьому випадку заданої подачі досягається в основному збільшенням діаметра D циліндра).

 

Індикаторна діаграма поршневого насоса.

Індикаторна діаграма насоса – графічна залежність зміни тиску від часу або переміщення робочого органа в замкнутому обсязі, що повідомляється поперемінно з входом і виходом насоса.

Індикаторна діаграма зробленого поршневого насоса (при відсутності витоків рідини і запізнювання відкриття і закриття клапанів) має такий вигляд.

РВАК
d
c
b
a
h=2r
РВС
РНАГ
Р0

cd – процес усмоктування

ba – процес нагнітання

За умови відсутності витоків і практичної нестисливості рідини криві підвищення і зниження тиску db і ac розташовуються ветрикально.

Індикаторна діаграма насоса при запізнюванні відкриття і закриття клапанів теж близька до форми прямокутника, але з невеликим нахилом ліній тиску.

Це обумовлено тим, що на процеси підвищення і зниження тиску в циліндрі затрачається якийсь час (відповідає відрізкам шляху t1 і t2). Коливання («сплески») тиску, що мають місце спочатку ходу усмоктування (крапка с) і на початку ходу нагнітання (крапка b), викликані відкриттям і закриттям клапанів, а також інерційнністю рідини в перехідних процесах.

Площа індикаторної діаграми виражає роботу, що повідомляється рідини поршнем за один оборот вала. Поділивши площу індикаторної діаграми на хід поршня h = 2r, одержимо середній індикаторний тиск pi, обумовлене вираженням

де рвак = ровс і рнаг – відповідно середнє по індикаторній діаграмі значення розрідження (вакууму) у циліндрі насоса і тиск нагнітання.

Потужність, передана рідини від приводного вала через поршень, називана індикаторною потужністю, визначається вираженням

де F – робоча площа поршня;

h = 2r – однобічний хід поршня;

pi – індикаторний тиск;

n – частота обертання вала.

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...