Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...
Топ:
Оснащения врачебно-сестринской бригады.
Определение места расположения распределительного центра: Фирма реализует продукцию на рынках сбыта и имеет постоянных поставщиков в разных регионах. Увеличение объема продаж...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Интересное:
Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов: Изучение оползневых явлений, оценка устойчивости склонов и проектирование противооползневых сооружений — актуальнейшие задачи, стоящие перед отечественными...
Уполаживание и террасирование склонов: Если глубина оврага более 5 м необходимо устройство берм. Варианты использования оврагов для градостроительных целей...
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Дисциплины:
2017-06-25 | 266 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Передвигаясь, поршень насоса преодолевает сопротивления, обусловленные высотой, на которую поднимается жидкость, и скоростью подачи, а также преодолевает сопротивления в трубопроводах и самом насосе. Кроме того, ввиду, неравномерности движения жидкости поршень должен преодолеть силы инерции различной величины в разные моменты времени хода поршня.
Определим давление, действующее на поршень, принимая во внимание силы инерции массы жидкости.
Обозначим:
р1 и р2 - давление на поршень в период всасывания и нагнетания в кгс/м2;
ccр- средняя скорость поршня в м/сек;
w1и w2- скорость жидкости при входе во всасывающий и выходе из нагнетательного трубопровода в м/сек;
hи1и hи2- потеря напора на преодоление сил инерции во всасывающем и нагнетательном трубопроводах в м;
hn1и hn2- потеря напора на преодоление гидравлических сопротивлений во всасывающем и нагнетательном трубопроводах в м;
Н1 и H2- высота всасывания и нагнетания в м;
Рa- атмосферное давление в кгс/м2;
g- уд. вес жидкости в кгс/м3.
По схеме (см. рис. 1) для периода всасывания можно, согласно уравнению Бернулли, для уровней жидкости А-А' и В-В' написать равенство
(1.12)
откуда
(1.13)
В период нагнетания для двух сечений В-В' и С-С соответственно получим:
(1.14)
откуда
(1.15)
Давление на поршень, выраженное высотой столба жидкости в метрах, найдем как разность между давлением в период нагнетания и в период всасывания:
(1.16)
Так как обычно скорости w и w2 мало отличаются друг от друга, величиной
можно пренебречь.
Величина (Н1+Н2)=Н0 представляет собой статическую высоту подачи жидкости по вертикали, a hп1 + hп2 есть не что иное, как сумма гидравлических сопротивлений, т. е.
(1.17)
Поэтому давление на поршень насоса можно выразить равенством:
|
(1.18)
где hи = hи1 + hи2 – это сумма потерь давления на преодоление сил инерции.
Данное уравнение показывает, что давление на поршень насоса равно сумме статической высоты подъема жидкости и всех сопротивлений в линиях всасывания и нагнетания. Это давление обычно называют полным подъемом и выражают в м столба жидкости.
В числе гидравлических сопротивлений следует учитывать также сопротивление клапанов насоса, которое определяется по общей формуле , причем величина коэффициента сопротивлений зависит от типа клапана (значения коэффициентов сопротивлений клапанов приводятся в специальных руководствах).
Напор, развиваемый насосом, обычно определяют по показаниям измерительных приборов на линиях всасывания и нагнетания - вакуумметра и манометра.
Обозначим:
Нман и Нвак - показания манометра и вакуумметра в м столба перекачиваемой жидкости;
h0 - расстояние по вертикали между точками замера давлений в м.
Тогда общий напор насоса при наличии разрежения на входе в него будет равен:
. (1.19)
Высота всасывания.
Достижимая высота всасывания у поршневых насосов ограничена. Ее величину находим из уравнения:
(1.20)
Принимая во внимание, что практически скорости w1 и сср обычно бывают одинаковыми, а следовательно:
(1.21)
высота всасывания будет равна:
(1.22)
Отсюда видно, что высота всасывания зависит от высоты барометрического давления, потерь напора на преодоление сопротивлений и, наконец, от давления на поршень в момент всасывания.
Высота всасывания уменьшается с уменьшением атмосферного давления, а так как атмосферное давление на разных высотах от уровня моря различно, то это обстоятельство необходимо учитывать при установке насосов. Так, на высоте 2000 м от уровня моря атмосферное давление составляет только около 8,1 м вод. ст.
Достижимая высота всасывания в значительной степени зависит от давления p1 а последнее определяется упругостью паров перекачиваемой жидкости. Так как упругость паров зависит от температуры жидкости, то очевидно, что высота всасывания при данных условиях будет зависеть от температуры, при которой жидкость всасывается.
|
Обозначая упругость паров жидкости при данной температуре через рж, можно высоту всасывания определить так:
(1.23)
Так как упругость паров жидкости увеличивается с повышением температуры, то высота всасывания насоса будет тем меньшей, чем выше температура всасываемой жидкости. Для воды с температурой 10-20° максимальную величину высоты всасывания принимают Н1=7 м, в среднем же берут Н1=6 м.
На рис. 8 приведены кривые зависимости высоты всасывания поршневого насоса от температуры (для воды) при постоянном числе оборотов насоса, а именно при n=50 об/мин (кривая 1), при n=120 об/мин (кривая 2) и при n=150 об/мин (кривая 3).
Рисунок 8 – Зависимость высоты всасывания поршневого насоса от температуры воды
Воздушные колпаки
В насосе столб жидкости движется с некоторым ускорением. Вследствие этого возникают силы инерции, направленные в сторону, противоположную движению жидкости.
Обозначим (см. рис. 1):
f1 - площадь сечения всасывающего трубопровода в м2;
l1 - высота столба жидкости во всасывающем трубопроводе в м;
a1 - ускорение массы жидкости, заполняющей всасывающий трубопровод, в м/сек2;
а0 - максимальное ускорение поршня в м/сек2;
r —радиус кривошипа в м;
L —длина шатуна в м.
Как и в предыдущих выводах, принято: f - площадь сечения поршня, с - его мгновенная скорость и сц—окружная скорость вращения цапфы кривошипа.
Тогда сила инерции Р будет равна:
(1.24)
откуда можно определить величину напора, необходимую для преодоления сил инерции, в м столба перекачиваемой жидкости (А):
(1.25)
По уравнению неразрывности потока:
(1.26)
или
(1.27)
Подставив из последнего равенства значение а1, в уравнение (1.25), получим:
(1.28)
Максимальное ускорение поршня а0, учитывая, что обычно отношение , составляет:
(1.29)
Подставив значение а0 в выражение для hи1, получим окончательно (Б):
(1.30)
Потери напора на преодоление сил инерции в нагнетательном трубопроводе определяются путем подстановки в формулу (1.30) вместо l1 и f1 длины l2 и сечения f2 нагнетательного трубопровода.
При большой высоте подачи потеря напора за счет сил инерции может быть довольно значительной. Для того чтобы свести эти потери к минимуму, на линиях всасывания и нагнетания устанавливают воздушные колпаки.
|
Воздушный колпак представляет собой камеру; наличие воздуха в камере должно обеспечить возможно более равномерное движение жидкости и спокойную работу насоса.
Как видно из рис. 1, на линии всасывания силы инерции будут проявляться только на длине lи1, а на участке от нижнего уровня А-А1 до уровня жидкости в воздушном колпаке 7 движение будет практически равномерным. Точно так же на линии нагнетания жидкость будет подаваться толчками только на длине l. От уровня жидкости в воздушном колпаке 2 до выхода из напорного трубопровода движение жидкости будет непрерывным и близким к равномерному.
Следовательно, в соответствии с уравнением (1.30) потеря напора во всасывающем трубопроводе будет равна:
(1.31)
Аналогично определится потеря напора за счет сил инерции в нагнетательном трубопроводе
(1.32)
Отсюда следует, что для наибольшего уменьшения влияния сил инерции необходимо, чтобы участки lи1 и lи2 были более короткими, т. е. чтобы колпаки располагались как можно ближе к клапанам насоса.
Необходимый объем воздуха в колпаке можно рассчитать, пользуясь диаграммой подачи насоса (см. рис. 8).
Объемы жидкости, засасываемые из всасывающего колпака в цилиндр насоса, непрерывно изменяются, как и скорость движения поршня по синусоиде. В то же время в колпак равномерно поступает жидкость с нижнего уровня (см. рис. 1) в количестве, равном fS - подаче насоса простого действия за один оборот вала.
Вследствие этого во время хода всасывания в воздушный колпак поступает жидкости меньше, чем засасывается из колпака в цилиндр насоса, т.е. за это время объем жидкости в колпаке уменьшается, а объем воздуха увеличивается. За время же хода нагнетания, наоборот, жидкость из колпака в цилиндр насоса не засасывается, в колпак же продолжает поступать жидкость с нижнего уровня. Поэтому за время хода нагнетания объем жидкости в колпаке увеличивается и, следовательно, объем воздуха в нем уменьшается.
На графике подачи насоса простого действия (см. рис. 34) объем жидкости, равномерно поступающей с нижнего уровня в воздушный колпак (V=fS), изобразится прямоугольником АА'ED, основание которого равно времени двойного хода (2t=60/n сек), а высота - средней подаче насоса в секунду . Площадь, заштрихованная на рисунке, будет изображать разность между объемом жидкости, поступающей в колпак и засасываемой из него в цилиндр насоса.
|
В положениях поршня, отвечающих моментам времени В' и D', приток жидкости и ее расход из всасывающего колпака равны. За промежуток времени А'-В' из воздушного колпака забирается жидкости больше, чем притекает, и уровень ее в колпаке опускается, а объем воздуха увеличивается. Поэтому в момент В' объем воздуха в колпаке будет максимальным (Vмакс). За промежуток времени В'-D' запас жидкости, в колпаке снова пополняется, уровень жидкости в колпаке поднимается, и в момент D' объем воздуха в нем будет минимальным (Vмин). Следует при этом отметить, что количество накапливающейся в колпаке жидкости за ход нагнетания точно соответствует количеству жидкости, удаляющейся из колпака за время хода всасывания насоса.
Изменение объема воздуха в колпаке Vмакс - Vмин можно рассчитать; оно составляет для насосов простого действия 0,55 fS, а для насосов тройного действия только 0,009 fS.
Отношение изменения объема воздуха в колпаке Vмакс - Vмин к среднему объему Vср воздуха в нем:
(1.33)
определяет степень неравномерности воздушного колпака. Для насосов простого действия обычно принимают d=0,01-0,05.
Практически выбирают Vср как величину, кратную объему fS хода поршня; объем Vср всасывающего воздушного колпака принимают равным от 5fS до 10fS, а нагнетательного - до 8fS и тем больше, чем длиннее нагнетательный трубопровод.
|
|
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!