Файл: Семидуберский, М. С. Насосы, компрессоры, вентиляторы учебник.pdf

При работе насоса вместе с водой во всасывающий колпак попадает воздух, выделяющийся из воды под действием разреже­ ния. Воздух по мере наполнения необходимо удалять. В нагнета­ тельном же колпаке воздух под действием давления растворяется в воде, уходит вместе с ней в нагнетательный трубопровод и, та­ ким образом, все время убывает, ввиду чего в нагнетательный колпак необходимо время от времени добавлять воздух. Для регулирования количества воздуха в колпаках на больших насос­ ных установках имеются воздушные компрессоры. На небольших же насосных установках для удаления воздуха из всасывающего колпака на патрубке, соединяющем насос с колпаком, устраива­ ются отверстия (см. рис. 6). При всасывающем ходе поршня уро­ вень воды в колпаке падает до уровня отверстий, и воздух отса­ сывается насосом. Для подачи воздуха в нагнетательный колпак под всасывающим колпаком или на цилиндре насоса устанавлива­ ется воздушный кран, снабженный обратным клапаном. При вса­ сывании, когда кран открыт, воздух входит в насос; при нагнета­ нии кран закрывается, и попавший в цилиндр воздух выталкива­ ется в колпак. Если в нагнетательном колпаке объем воздуха быст­ ро увеличивается (что обнаруживается по показаниям манометра и водомерному стеклу), то это указывает на имеющиеся неплот­ ности на всасывающей линии.

Объем воздушной части колпаков для насосов простого дейст­ вия должен быть не менее 22-кратного полезного объема цилиндра (22 FS)] для насоса двойного действия—9 FS; для насоса трой­ ного действия —0,5 FS; для дифференциального насоса на всасы­ вающей стороне—22 FS, а на нагнетательной—9 FS, (как и для насоса двойного действия). Объем воздуха в колпаке во время работы насоса должен составлять примерно 2/з полного объема колпака.

§ 11. Мощность поршневого насоса

Давление, развиваемое насосом, численно равно мощности, переданной в насосе 1 м3 жидкости. При количестве воды Q m 3/ c , подаваемой насосом в секунду, полезная мощность насоса, Вт:

где /С= 1,1 1,3 — коэффициент запаса на случай перегрузки дви­ гателя (для менее мощных насосов берется больший запас);

р — давление, создаваемое насосом, Н/м2;

28

Л = 0,6-:-0,9— полный к. п. д. насосной установки. Заметим, что

П = W ' ім,

где 7]0 =0,85^-0,98 — объемный к. п. д.; •/]г =0,95-4-0,99 — гидравлический к. п. д.;

'/}м= 0,85-4-0,95 — механический к. п. д.; Tjnep — к. п. д. передачи.

§ 12. Высота установки порш невого насоса над уровнем воды в водоеме (геометрическая высота всасывания)

Геометрическую высоту всасывания можно найти из уравнения Бернулли для двух сечений струи жидкости, всасываемой насосом. Первое сечение I—/ (начало отсчета, рис. 22) струи берем на уровне воды в водоеме, второе сечение II—II — у поршня.

Получаем

*»0/2 + /?а/р + gZo = t f ß + pip + Apfp + g Z + p jp .

Учитывая, что v 0 = 0; z — 0 имеем

Поэтому давление в нижнем сечении трубы должно быть больше, чем давление в верхнем сечении, на величину Ар.

29

Сила инерции массы жидкости в трубе (массой воды в цилиндре пренебрегаем)

Силы давления, действующие на нижнее и верхнее сечения по­ тока воды в трубе, уравновешивают инерцию воды. Равнодейству­ ющая этих сил P = ApFs. Тогда

bpFs = pFJas.

Для осуществления движения рассматриваемой массы воды с ускорением as необходимо, чтобы вдоль трубы давление на дли­ не / снизилось на величину А р = рlas.

Поэтому атмосферное давление, кроме подъема воды на высо­ ту г, создания скорости ѵ, преодоления сопротивлений pw, должно еще обеспечить дополнительное давление Ар для преодоления сил инерции. Следовательно, уравнение Бернулли примет вид

Как видно из (17), давление в цилиндре ниже атмосферного. Размерность частей уравнения Бернулли [рір] = Н ■м3/(м 2-кг) = = Дж/кг; [и2] = м2/с2 = м • м ■кг/ (с2 ■кг) = Дж/кг.

Как только давление в струе жидкости приближается к давле­ нию насыщенных паров, из воды начинают выделяться растворен­ ный воздух и пары. Наступает явление кавитации. В этом случае струя воды в цилиндре перестает следовать за поршнем, так как пары воды и воздух, скапливаясь в цилиндре, приводят к разрыву струи жидкости. Естественно, что резко уменьшается наполнение цилиндра водой, и при достаточно выраженной кавитации насос перестает подавать жидкость. Следовательно, давление в цилиндре должно быть выше давления насыщенных паров pt , т. е. мини­ мальное давление в цилиндр p > p t, или

Р = А - pg* - р^2/2 — Pw — plas > p t,

где рlas = Р і ~ потери давления на преодоление сил инерции. Итак,

Следовательно, учитывая, что для воды pa!pg = lQ м, высота расположениянасоса над уровнем воды может оказаться значи­ тельно меньше 10 м. Практически принимают г —А—5 м.

Чем выше частота вращения вала насоса, тем больше скорост­ ной напор, потери напора и инерционные силы. Стало быть, тем ниже должна располагаться ось насоса над уровнем воды в водое­

30

ме. Чем длиннее всасывающий трубопровод, тем больше инерцион­ ные силы жидкости и, следовательно, ниже должен устанавли­ ваться насос. Зависимость (18) показывает, что увеличить высоту установки насоса над водоемом можно главным образом умень­ шением частоты вращения вала насоса, температуры жидкости, длины всасывающего трубопровода I и увеличением его диаметра (уменьшением потерь давления).

Практика эксплуатации насосов дает следующую зависимость высоты всасывания от частоты вращения п и температуры жид­ кости t (табл. 1).

Таблица 1

этому насос устанавливается в таких случаях ниже уровня пере­ качиваемой горячей воды (насос работает с подпором).

§ 13. Предельная частота вращения приводного вала порш невого насоса

Исходя из (18), можно вывести формулу предельной частоты вращения вала насоса

31