Нагнетатели. Обзор конструкций, сведения по эксплуатации машин для подачи жидкостей и газов, страница 13

Рассмотрим индикаторную диаграмму поршневого насоса. Пусть насос откачивает жидкость из емкости, отметка уровня жидкости в которой ниже уровня оси насоса.

Р₁ – давление во всасывающем трубопроводе пере всасывающим клапаном;

Р₂ – давление в нагнетательном трубопроводе за нагнетательным клапаном;

 - полезный перепад давления.

 -  полезный напор.

Р₃ – давление в цилиндре во время всасывания

Р₃<Р₁ на величину потерь давления во всасывающем клапане;

Р₄ – давление в цилиндре во время хода нагнетания;

Р₄<Р₂ на величину потерь давления во всасывающем клапане;

 - индикаторный перепад давления.

 - индикаторный напор.

Потеря давления в насосе характеризуется гидравлическим КПД:

       (5)

Полезная мощность насоса составит:

     (6)

Индикаторная мощность:

      (7)

Потребляемая мощность N, т.е. мощность подводимая к валу кривошипа больше индикаторной мощности на величину механических потерь. Они учитываются механическим КПД:

          (8)

Полный КПД насоса:

    (9)

2. Характеристики поршневого насоса и регулирование его производительности.

Основная его характеристика – напорная. Если принять, что объемный КПД не зависит от напора, то при постоянной частоте вращения кривошипа напорная характеристика имеет вид вертикальной прямой.

В реальных условиях в ростом напора увеличиваются утечки жидкости, а объемный КПД уменьшается. Это приводит к некоторому снижению производительности с ростом напора.

Сплошные линии – действительные характеристики.

Здесь же нанесем характеристики сети. Видно, что регулировать производительность поршневого насоса дросселированием практически невозможно, а глубокое дросселирование настолько повышает давление в насосе, что машина может выйти из строя.

Регулировать производительность поршневых насосов можно следующим способом:

1. Изменением объемного КПД. Это делается путем задержки осадки клапана на седло. Такое регулирование несколько снижает экономичность машины.
2. Изменением хода поршня S. Это можно осуществить в некоторых конструкциях, уменьшая радиус кривошипа.
3. Изменением частоты вращения кривошипа.

На практике наиболее часто применяют третий способ.

3. Неравномерность подачи и всасывания поршневого насоса.

При движении поршня справа-налево поршень выталкивает в нагнетательный трубопровод в единицу времени некоторое количество жидкости, которое можно определить как:

      (1)

с – скорость движения поршня.

Скорость моно выразить как:

    (2)

φ – угол поворота кривошипа;

w – угловая скорость.

Сделано допущение, что шатун имеет бесконечную длину, тогда:

       (3)

Уравнение (3) определяет мгновенную подачу, изменяющуюся по синусоиде, следовательно, подача насоса неравномерна. Покажем это на графике.

Для снижения неравномерности подачи принимают ряд мер. Например, использование насоса двухстороннего действия поршня. Еще большего снижения неравномерности можно достигнуть применяя трехцилиндровые насосы, а также можно на всасывающем и нагнетательном патрубках установить так называемые воздушные колпаки, которые будут сглаживать неравномерность подачи несжимаемой жидкости.

Как известно, к объемным нагнетателям также относятся и ротационные машины, а именно: пластинчатые, шестеренчатые и винтовые насосы. Они применяются для перекачки небольших количеств жидкости при высоком давлении. Например, шестеренчатые насосы используют в системах смазки различных устройств.

Глава №4. Поршневые компрессоры.

1. Назначение и принцип действия компрессора.

Компрессор – это тепловая машина, предназначенная для сжатия газов.

1 – водоохлаждаемый цилиндр;

2 – поршень;

3 – всасывающий клапан;

4 – нагнетательный клапан;

5 – крышка цилиндра.

Ниже изображена индикаторная диаграмма идеального компрессора. Давление газа Р₁ – на всасывании, Р₂ – на нагнетании, S – ход поршня, V_m – объем мертвого пространства цилиндра, образующийся по причине того, что поршень не доходит вплотную до крышки цилиндра.

Основные процессы на диаграмме:

а-в – всасывание при постоянном давлении равном Р₁;