Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 19.10.2024
Просмотров: 82
Скачиваний: 0
ния Д.Бзрнулли применимо и к напорному трубопроводу, в кото ром жидкость движется со скоростью Crt
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
at |
|
|
(2.36) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Jo |
|
|
|
||
или |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1Н +Х |
|
2 |
|
|
(2.37) |
|
|
|
P*_Dw _-L-^-z+•2h•t- — — |
оо г cos q> |
|
||||||||||
|
|
1 " 1 |
2g |
н |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Для разветвленного |
трубопровода с разными диаметрами |
||||||||||||
на отдельных |
участках его длины инерционный напор будет: |
|||||||||||||
. |
А Ч |
|
|
|
Л . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 С |
|
| + |
f t 2 8 c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
atЫ 1 |
|
|
at а а * |
|
|
||
где |
скорость |
на отдельных |
участках |
|
С4 , Сг |
, |
необходимо |
|||||||
определить |
из уравнения |
сплошности |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Q=F-c = F < c , = F 2 c 2 = - •. |
|
|
|
|
|
||||||
|
Изменение |
давления |
р х |
показано на рис. 2.19 линией |
||||||||||
СМК, где отрезок МС характеризует |
те же явления, что и BD |
|||||||||||||
но для нагнетательного |
клапана.Таким |
образом, получается |
||||||||||||
р а с ч е т н а я |
( т е о р е т и ч е с к а я ) |
и н д и |
||||||||||||
к а т о р н а я |
д и а г р а м м а |
|
B D E C M K B |
} |
от |
|||||||||
личная от индикаторной диаграммы идеального |
насоса (см. |
|||||||||||||
рис. |
2 . 1) . Из уравнения(2.37) |
следует, |
что давление под |
|||||||||||
поршнем р'х |
непостоянно и в период нагнетания. К тому |
|||||||||||||
же и в этом уравнении возможно отрицательное |
значение р^ |
|||||||||||||
при малом |
рВ у,но больших 1 Н |
и со , когда |
поршень начнет |
|||||||||||
замедлять |
свой ход. Действительно, |
уравнению |
(2.37) |
|
будут |
|||||||||
соответствовать выражения: |
|
|
|
|
|
|
10 |
|
|
|||||
|
- в начальный |
момент |
нагнетания, |
|
|
|
|
|||||||
|
при Ц) = 0 , |
|
|
|||||||||||
|
|
|
К |
К |
' ь * " —'г' |
g |
|
|
|
|
(2.38) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
- в конце нагнетания, т. е. при |
Ц) |
= 180'о |
|
|
|||||||||
|
|
|
Р х _ |
Рву |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.39: |
|
|
|
г ~ % |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90
где Z.VI2 _ |
потери напора в нагнетательном трубопроводе |
||||||||
|
|
и нагнетательном |
клапане. |
|
|
|
|
||
Уравнения (2 . 38) и (2.39) указывают |
на то, что жидкость, |
||||||||
получившая ускорение в первую половину хода |
поршня ( t f = |
||||||||
= Сч-90°), будет ускоренно двигаться во второй половине |
|||||||||
хода |
( ц> = 90т180°) |
и может |
оторваться |
от |
поршня, на что |
||||
укажет |
отрицательное |
значение |
давления |
|
(э* |
в |
уравнении |
||
( 2 . 3 9 ) . |
Оторвавшаяся |
от |
поршня жидкость |
будет |
некоторый |
||||
промежуток времени двигаться только за счет энергии инер |
|||||||||
ционного напора. Однако в нагнетательной трубе она будет |
|||||||||
встречать |
сопротивления |
SLh-^Pey > Z H |
, |
на |
преодоление |
||||
которых |
истратится весь |
запас |
энергии, |
приобретенный ею |
ранее в форме инерционного напора. Поэтому движение жидкости в направлении к потребителю может прекратиться и более того может начаться движение в сторону меньшего давления, т. е.
в сторону поршня. Поршень же во второй половине хода ( ф = = 904-180°) хотя и замедляет свое движение, но не прекра щает его. Следовательно, он может нагнать остановившуюся жидкость или же в своем движении столкнуться с обратно движущимся ее потоком. В результате отрава жидкости от порш
ня и в процессе |
последующего их столкновения |
возникнут гид |
|||
равлические |
удары, которые могут вызывать поломки в насосе |
||||
и обслуживаемой |
системе. |
|
|
||
Если вследствие указанных обстоятельств давление в |
|||||
период нагнетания станет |
равным давлению всасывания, тогда |
||||
откроется всасывающий клапан и в рабочую полость |
насоса |
||||
поступит жидкость из всасывающего трубопровода. |
Это явле |
||||
ние называется |
п е р е п р о и з в о д и т е л ь н о |
||||
с т ь ю н а с о с а , |
так как оно нарушает |
его |
нормальную |
||
работу. |
|
|
|
|
|
Все рассмотренные явления и их отрицательные |
последствия |
||||
(уменьшение |
высоты всасывания, явление кавитации, гидравли |
||||
ческие удары, непостоянство давления и т. д . ) |
относятся |
||||
к насосам как простого, |
так и двукратного действия. Для на |
сосов трех- и четырехкратного действия рассмотренный харак-
91
тер изменения в период всасывания и нагнетания обуслов ливается главным образом инерционным напором в проточных частях насоса, так как за клапанной коробкой в трубопроводах этих насссов движение жидкости почти установившееся ( т »
I , 0 5 r I , I ) . Рассмотренный характер изменения давления в цилиндре насоса относится ко всем видам поршневых насосов.
§ 2 . 7 . Воздушные колпаки
Пульсации подачи и давления, возникающие в поршневом насосе, могут быть устранены выравниванием ("осреднением") скоростей во всасывающем и напорном трубопроводах путем применения насосов многократного (больше чем двукратного) действия или воздушных колпаков.
Всасывающий I и напорный 2 воздушные колпаки (рис.2.20) представляют собой герметические резервуары, которые часто входят в состав корпуса насоса, а при больших размерах мон тируются вблизи насоса на соответствующих трубопроводах. Размещением воздушных колпаков между насосом и обслуживае мой системой достигается ее изоляция от неустановившегося движения жидкости, которое возникает в рабочих полостях насоса. Таким образом, воздушные колпаки являются гасителями в трубопроводах инерционных напоров, создаваемых неустано вившимся движением поршня в его цилиндре.
А. Давление всасывания р |
х при наличии |
всасывающего |
воздушного колпака. В данном |
случае поршень |
засасывает |
жидкость из воздушного колпака I , который разделяет всасы вающую линию насосной установки (длину трубопровода) на два участка:
{,6 - всасывающий трубопровод, где почти установившееся движение жидкости и
l " B - всасывающий патрубок и рабочая камера насоса, где движение неустановившееся, что можно понять из следующего. Предположим, что началу хода всасывания ( $ = 0) соответст-
92
вует наибольший |
уровень |
|
||||||
Кдаад жидкости в колпаке. |
|
|||||||
По мере увеличения всасы |
|
|||||||
вающего хода |
поршня до |
|
||||||
величины |
S |
этот |
|
уровень |
|
|||
будет уменьшаться до |
ка |
|
||||||
кого-то минимального зна |
|
|||||||
чения K m i n , B |
связи |
с |
|
|||||
чем давление |
воздуха |
в |
|
|||||
колпаке р1К |
будет |
|
умень |
|
||||
шаться о т р 4 |
К т |
в |
х |
д о р 4 К т 1 г , 7 |
||||
а объем, |
занятый |
воздухом, |
||||||
увеличиваться |
от |
V 4 K m i n |
|
|||||
до "^Шт<£Так |
как давление |
|
||||||
на уровне |
жидкости в |
|
|
|||||
колпаке уменьшается, |
то |
|
||||||
через всасывающий |
|
трубо |
|
|||||
провод колпак |
будет |
|
|
|||||
заполняться |
как в период |
|
||||||
всасывания, так и в пе |
|
|||||||
риод нагнетания. Следо- |
|
|||||||
вательно, |
на длине |
1 6 |
|
|||||
жидкость движется перио |
|
|||||||
дически^ только |
|
в период |
|
|||||
всасывания, |
а на участке |
|
||||||
до колпака ( 1 в ) |
жидкость |
|
||||||
движется непрерывно. |
|
|
||||||
В конце хода |
нагнетания |
Рис. 2.20. Схема установки воз |
||||||
уровень жидкости |
в колпа |
|||||||
ке поднимется |
от |
|
K m i „ |
душных колпаков |
||||
|
|
|||||||
ДОК тех и»1 |
таким |
образом, |
колпак будет подготовлен для |
очередного цикла работы поршня. |
|
|
На основании сделанных предположений скорость жидкости |
|
во |
всасывающем трубопроводе |
1 в до колпака можно вычислить |
по |
формуле: |
|
33
|
|
|
|
Qxcp-FSgg—Fccp, |
|
|
|
|
|
|||||
т. е. |
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
C t » - F 5 n |
с |
|
|
|
|
( 2 ' 4 0 ) |
|||
|
Скорость |
|
во всасывающей трубе колпака и в |
рабочей |
||||||||||
камере насоса & изменяется синусоидально |
(2.15)(график |
|||||||||||||
ODE |
на рис. |
2 . I I ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Так как уровень в колпаке колеблется около некоторого |
|||||||||||||
среднего |
значения |
Кс р , то |
в качестве |
плоскости |
сравнения |
|||||||||
условно можно принять этот уровень, чему соответствует |
||||||||||||||
давление р,к. Тогда |
для участка |
Ц + К |
|
по аналогии с |
||||||||||
уравнением (2.35) |
получим: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
^^-(z( V^^h;+ %i-00Vc0S 1 »), |
(2.41) |
||||||||||||
где 2.п4 |
- |
гидравлические |
сопротивления на длине |
Ц |
7 |
|||||||||
|
|
|
обусловленные |
главным образом |
сопротивлением |
|||||||||
|
|
|
всасывающего клапана. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
На основании уравнения Д. Вернули для сечений |
АА |
к *?С1? |
|||||||||||
относительно плоскости сравнения АА, т. е. на участке почти |
||||||||||||||
установивтогося |
движения получим: |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
+T.wt1 |
|
|
|
|
( 2 . 4 2 ) |
|
где |
скорость |
на уровнях АА |
|
к КСр принята равной нулю, тог |
||||||||||
да |
вместо уравнений (2.41) |
и (2.42) получим |
искомое |
выражение |
||||||||||
для |
д а в л е н и я |
п о д |
п о р ш н е м |
п р и |
||||||||||
н а л и ч и и |
в о з д у ш н о г о |
к о л п а к а : |
|
где
Из сравнения формул (2.35) и (2.43) видно, что применение
воздушного колпака уменьшает влияние инерционного напора 94
вследствие |
того, |
что значительно сокращается участок |
трубы |
с неустеловившимся движением жидкости, так как вместо |
|
||
l = l b + l g + X |
по уравнению (2.43) имеем только небольшую |
||
длину l j + x . |
|
|
|
Б. Давление |
р', при наличии напорного воздушного |
кол |
пака. Допуская, что он заполнен жидкостью, как это указано на рис. 2.20, при нагнетательном ходе поршня жидкость будет вытесняться в воздушный колпак 2 , вследствие чего в нем сожмется воздух и повысится давление p t K . Одновременно
сэтим часть жидкости попадет в напор трубопровод и дальше
кпотребителю. Этот процесс будет длиться до прихода порш ня в крайнее левое положение. При обратном ходе поршня под влиянием давления ра к вытеснение жидкости из колпака в нагнетательный трубопровод продолжится. Таким образом, в
.этом трубопроводе будет непрерывное и почти установившееся
движение жидкости, если объем колпака достаточно |
большой. |
|||
' |
Так как в напорном колпаке сохраняются те же явления, |
|||
что |
и во всасывающем, уравнение (2.37) можно записать сле |
|||
дующим образом: |
|
|
||
|
^ |
. ^ _ |
^ + 2 н ^ Ь 1 + ^ - « | » Г С ( Я ф | |
(2.44) |
где |
v H - |
длина |
пути жидкости от цилиндра насоса |
до кол |
|
|
пака. |
|
|
|
Во время работы насоса уровень жидкости в напорном воз |
душном колпаке постепенно повышается ввиду частичного раст ворения воздуха в жидкости, поэтому для контроля за уровнем колпак снабжают водоуказательным стеклом. Воздухом колпак пополняется автоматически через клапан Е f называемый "сапуном". Воздух, попавший во всасывающий колпак, затем выделяется из жидкости в нагнетательном воздушном колпаке. У больших насосов напорный колпак пополняется воздухом из системы воздуха среднего давления при помощи воздушных компрессоров. Нормально действующий колпак должен быть за полнен воздухом на 2/3 своего объема.
98