Допускаемая высота всасывания поршневого насоса. Воздушные колпаки

Во всасывающем трубопроводе поршневого насоса одностороннего действия жидкость находится в условиях неустановившегося движе­ния, то есть движется с ускорением, для определения которого можно воспользоваться следующими соображениями. В любой момент вре­мени расход жидкости во всех сечениях трубопровода одинаков

где v вс — скорость жидкости во всасывающем трубопроводе; v_n — скорость поршня; S_ВС и S_n — площадь поперечного сечения всасываю­щего трубопровода и поршня соответственно.

Ускорение жидкости во всасывающем трубопроводе

где а_п — ускорение поршня, определяемое по формуле (11.7); r — радиус кривошипа; - угловая скорость кривошипа; — угол меж­ду осью цилиндра и кривошипом (рис. 11.1).

Часть напора поршневого насоса тратится на преодоление инер­ционных сил и сопротивления всасывающего клапана. Из формулы (11.10) следует, что максимальное ускорение, а, следовательно, и силы инерции, имеют место при = 0, , 2 и т. д., то есть в начальные моменты движения поршня, когда скорость его (а значит, и скорость жидкости во всасывающем трубопроводе) теоретически равна нулю. Кроме того, в начальные моменты движения поршня при всасывании происходит и открытие всасывающего клапана.

Для определения допускаемой высоты всасывания поршневого на­соса одностороннего действия (рис. 11.1) воспользуемся уравнением Бернулли (5.3) для сечений а — а и б — б относительно плоскости сравнения 0 — 0

Где l_BC— длина всасывающего трубопровода.

в котором v_а = 0; z_а = 0; р_а — атмосферное давление; z_б == h_вс; v₆ = 0 и h_n = 0 (для начального момента движения поршня, когда и h_K„ наибольшее). Давление в цилиндре р_б должно быть меньше давления насыщенных паров р_ап, а инерционный напор

После подстановки указанных значений в уравнение (11.11) получаем

Для выравнивания подачи поршневых на­сосов и уменьшения инерционных сил, возни­кающих при их работе, и тем самым для уве­личения допустимой высоты всасывания при­меняют воздушные колпаки. Последние пред­ставляют собой разновидность гидравличе­ского аккумулятора и устанавливаются в кон­це всасывающего трубопровода и в начале на­гнетательного, как можно ближе к насосу (рис.

11.5). В периоды рабочего цикла, когда мгновенная подача насоса Q больше средней Q, происходит заполнение нагнетательного воздушного колпака / и сжатие воздуха под его сводом. Когда же Q' <C Q, жидкость покидает полость колпака под давлением сжатого воздушного объема и дополняет тем самым основную подачу насоса, поступающую из цилиндра.. - •

Во всасывающем воздушном колпаке 2 происходит обратный про­цесс: в период, когда-мгновенный расход всасывания насоса Q' больше его среднего значения Q, жидкость поступает в цилиндр насоса одно­временно из всасывающего трубопровода и из воздушного колпака под действием давления воздуха в последнем. Когда же Q' < Q, жидкость во всасывающем трубопроводе, двигаясь по инерции, на­капливается в воздушном колпаке, сжимая воздух под его сводом и таким образом заряжая аккумулятор.

Описанные процессы приводят к выравниванию подачи жидкости, ее скорости в обоих трубопроводах, приближая характер движения жидкости в них к установившемуся и тем в большей степени, чем больше объем воздушных колпаков. Неустановившееся движение жидкости сохраняется лишь на коротких участках системы между всасывающим и нагнетательным воздушными колпаками. При нали­чии всасывающего воздушного колпака допускаемая высота всасы­вания насоса может быть получена по формуле

где h_п1 — потери напора по длине всасывающей трубы от клапана до места включения воздушного колпака; l₂ — длина всасывающего трубопровода от места включения воздушного колпака до входного отверстия насоса.

Объемы воздушных колпаков зависят от допустимых пределов ко­лебаний давлений р_тах — р_тш, которые принято характеризовать коэффициентом неравномерности:

Опыт показывает, что средний объем воздуха v_cp в воздушном колпаке должен составлять примерно 2/3 полного объема V_К. колпака, т.е. причем где V — аккумулирующий

объем воздушного колпака.

Из закона Бойля — Мариотта следует

откуда получаем

(11.15)

Значения о_р по опытным данным принимают в пределах 0,02......0,05, причем меньшие значения о_р выбирают для длинных трубо­проводов, в которых влияние -инерционного напора больше.

Обычно принимают:

— для однопоршневых насосов

— для двухпоршневых насосов

Дата добавления: 2015-08-26