Файл: Петрина, Н. П. Объемные гидромашины (насосы и двигатели).pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 19.10.2024

Просмотров: 85

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

опыты, скорость подъема и посадки не подчиняются каким-ли­

бо строгим

закономерностям*.

 

 

 

 

 

 

Практикой установлена зависимость между высотой подъема

клапана и

диаметром отверстия

седла

(гнезда)

клапана:

 

Определим теоретическую величину х к „ . Для этой

цели

напишем уравнение

сплошности для проточных каналов

клапана:

 

 

 

f , C 4 = K K f t 0 C d C H

,

 

 

(2.52)

и видоизменим уравнение

(2.47)

таким образом:

 

 

 

 

P = ( P < - P x ) f < = f ^ h K

f l = f 4 ^ K r t - ^ ^

 

(2.53)

где

-

Хкл~ коэффициент

гидравлического сопротив­

 

 

 

ления открытого

клапана,

вычисленный

 

 

 

по

скорости

в

щели клапана

Си»,',

 

hK „=0,5f5 м

- потеря напора в клапане,

зависящая

 

 

 

от его устройства; с увеличением напо­

 

 

 

ра насоса ее

увеличивают.

 

 

 

Из уравнений

( 2 . 5 0 ) ,

(2.52)

и

(2.53) получим:

 

где ju.=-p=r - коэффициент расхода клапанач. £

 

Величины ju,7

к , С , J

сами зависят от величины

подъема клапана,

поэтому

точное аналитическое определение

высоты х к

я почти невозможно. Однако уравнение

^2.54)

позволяет

исследовать взаимосвязь величин

определяющих

действие

клапана .

 

 

 

1 I . А.Э.Роттэ. Испытания насосных установок.

М..1967.

стр. 94.

 

 

 

 

 

2 . Х.Г.Давлетшин. Исследование движения клапана глубинно­

го насоса с применением скоростной киносъемки

Сб.трудов

Уфимского нефт. инст., вып. П, 1958.

 

 

8 Строго говорятнадо

было бы учитывать

и коэффициент

сжатия потока £ , которым обычно пранебоегают ввиду трудно­ сти его определения.

В момент отрыва тарелки клапана от своего гнезда раз­

ность

давлений р < - р х

 

должна быть тем большей, чем больше

сила

тяжести клапана

&

первоначальное сжапге

пружины R

к число двойных ходов

поршня в минуту п .

ото

достаточно

наглядно

иллюстрируется

линиями BP

и СМ

на индикаторной

диаграмме

(см. рис. 2

. 1 9 ) :

в начал

.ъй период

всасывания

давление

под поршнем должно

быть меньше, чем в

течение

остального времени всасывающего хода поршня; а в начальный период нагнетания - больше, чем в течение остального време­ ни хода нагнетания. Высота подъема клапана будет тем боль­ ше, чем больше его площадь, число двойных ходов поршня и скорость жидкости в седле клапана и чем меньше его вес, упругость пружины и коэффициент расхода. Для увеличения раз­ ности давления необходим некоторый промежуток времени, поэтому всасывающий клапан откроется с запозданием, т. е . после того, как поршень уже пройдет некоторую часть своего всасывающего хода.

Взаимопротивоположные влияния силы инерции клапана и упругости пружины приводят, при изменяющейся величине гид­ равлического сопротивления и скорости обтекания клапана,

ктому, что клапан достигает максимальной величины подъема

впромежутке между углами от Ц> = 90° до Ц» = 180°, что подтверждают опыты*

Опытами установлено, что совместное увеличение высоты подъема клапана г числа двойных ходов поршни или увеличение каждого же них порознь сверх некоторого предела,вызывает стук клапана в результате удара его тарелки о седло (гнез­ до) и преждевременное их срабатывание.Из уравнения (2.54) следует,что для уменьшения высоты подъема клапана при уве­ личении числа двойных ходов поршня необходимо уменьшать

вес

клапана

увеличивая упругость пружины R, что ш нахо­

дит

применение

на

практике.

1

Х.Г.Давлетшин.

Исследование движения клапана глубинного

насоса с применением скоростной киносъемки. Сб.трудов Уфимского нефт. инст., вып. П, 1958.

102

При закрытии клапана справедливо уравнение (2.51).кото­ рое отличается от уравнения (2.50) появлением силы сопротив­ ления слоев жидкости под тарелкой клапана W . Для посадки тарелки в гнездо необходимо из клапанной щели удалить (выдавить) жидкость, для чего необходим некоторый промежуток времени. Поэтому тарелка садится не мгновенно, а с некоторым

опозданием, т. е. при угле Lp>180°.

Под влиянием суммы первых четырех величин уравнения

(2.51) может значительно

ускориться посадка клапана, и при

относительно большом хК ц

может появиться удар тарелки кла­

пана о седло, что субъективно воспринимается в виде стука.

Посадка клапанов прямодействукщих насосов находится

в более благоприятных условиях, так как поршни этих насосов

в своих крайних положениях останавливаются на некоторое

время, что на рис. 2.12,в

показано линиями a-t>. Время

остановки поршней обычно бывает достаточным для своевремен­

ного открытия и закрытия клапанов. Таким образом,

устраняет­

ся запаздывание открытия и закрытия клапанов.

 

 

Ввиду трудности аналитического определения допустимой

высоты подъема клапана и предельного числа двойных

ходов,

в целях исключения стука клапанов, рядом исследователей

(Л.Клейном, Г.Бэргом, И.И.Куколевским и др.)

были проведены

многочисленные опыты, которыми установлена граница стука

клапанов при помощи уравнения

 

 

 

 

 

 

 

n - x K n m a x « 5004-ТОО,

 

(2.55)

где

х к л

п,^- наибольшая допусшая

высота подъема

клапана,

 

 

 

мм;

 

 

 

 

 

 

 

 

П -

данное число двойных ходов поршня в минуту.

 

TF.OIM образом, ч и с л о

д в о й н ы х

х о д о в

п о р ш н я

о г р а н и ч и в а е т с я

н е

т о л ь ­

к о

я в л е н и я м и

к а в и т а ц и и , н о

i н е ­

д о п у с т и м о с т ь ю

с т у к а

(ударов)

к л а п а ­

н о в ,

так как это явление

может

привести

к преждевремен­

ному разрушению тарелок

и износу

гнезд

клапанов.

 

103

§ 2 . 9 . Вакуумметрическая высота всасывания,число оборотов (двойных ходов) поршня и кавитационная

характеристика насоса

I . Сухое всасывание (самовсасывание). При длительном бездействии насоса его всасывающий трубопровод заполнен воздухом, т. е. он сухой. Удаление (откачка) этого воздуха называется сухим всасыванием, или самовсасыванием. В период откачки воздуха из всасывающего трубопровода и заполнения его перекачиваемой жидкостью насос работает как компрессор. Следовательно, к этому пусковому (начальному) периоду наи­ более удобно применить изотермический процесс, что позво­ лит в простом виде рассмотреть условие заполнения всасываю­ щего трубопровода жидкостью и условие пуска насоса в дей­ ствие. Обозначим:

" V ^ « F S

V B p

V T p

-объем, описываемый поршнем (теоретический" объем цилиндра);

-объем вредного пространства, который равен объему рабочей камеры, когда поршень нахо­ дится в крайнем левом положении (рис.2.1),

чему

соответствует

Vr = 0;

- объем

всасывающего

трубопровода;

\ = — 1 = - относительный объем вредного пространства.

V t

Предположим, что в начале пуска насоса поршень нахо­ дится в крайнем левом положении, чему будет соответствовать давление в рабочей камере, равное атмосферному давлению ра« Когда поршень придет в крайнее правое положение, давление под поршнем р х определится из уравнения изотермического процесса:

Pa (VTP+V4 ,)=PX(VT P+VB P+VT) ,

откуда

Г, = D

Утр^Уьр

(2.56)

104

1

Через некоторое время работы насоса

 

 

 

 

,

У ТР

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

z

V n

'

 

 

 

 

где

2, - кратность

действия

насоса;

 

 

 

 

 

 

И - число оборотов (двойных ходов)

насоса,

 

из

всасывающего трубопровода воздух

в количестве

V T p

будет

 

удален (откачан) и давление

р х

.

станет достаточным

для подъема жидкости на заданную высоту

z b

(рис.2.18).

Уравнение (2.56)

теперь

примет

вид:

 

 

 

 

 

 

р

* =

р » ^ = р

» " £ г '

 

 

( 2 ' 5 7 )

откуда

следует,

что

с увеличением

Д.

увеличивается

р* ,

а значит, будет уменьшаться высота подъема

2 ь ,

что

сле­

дует

из основного уравнения гидростатики:

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а = * 2 в + рх ,

 

 

 

 

где

#

- удельный

вес

жидкости.

 

 

 

 

 

Вредное пространство ухудшает высоту подъема жидкости тем больше, чем больше жидкость насыщена воздухом и чем хуже уплотнение (герметичность) всасывающего тракта насоса.

Поршневой насос не будет способен к сухому всасывай;™, если в напорном трубопроводе имеется большое давление на­ гнетания р н . Применив для хода нагнетания тот же изотер­ мический процесс, получлм

откуда, давление под поршнем в конце хода нагнетания:

Рнк^Рн V b P

'

(2.58)

Если окажется, что давление воздуха в напорном трубо­ проводе Рн>Рнх > т 0 поршень насоса не сможет вытолкнуть (откачать) воздух из всасывающего трубопровода. В таком случае необходимо уменьшить объем воздуха в рабочей камере путем ее заполнения перекачиваемой жидкостью, или же надо заполнить жидкостью весь всасывающий трубопровод. Из рас­ смотренного следует, что для ускорения пуска насоса и его

105

надежности всасывающий трубопровод должен быть заполнен жидкостью.

2 . Допустимая вакуумметрическая высота всасывания. При проектировании и эксплуатации поршневых насосов наи­ больший интерес представляет допустимая высота всасывания

(1.33)

и соответствующее ей допустимое число двойных ходов

поршня.

В уравнениях

(2.35)

и (2.43)

можно так изменить

члены,

заключенные в скобки, что давление под поршнем

р х

окажется равным или станет даже меньше упругости паров р„

жидкости при данной температуре*, что вызовет явление

 

кавитации. Зто явление

возможно в начальный момент всасы­

вающего хода

поршня

(

ср = 9 0 ° ) , когда

из

располагаемой

энергии

-ч|р-

или

- у ^

будет затрачиваться некоторая

ее

часть на создание ускорения жидкости во всей всасывающей

линии (трубопровод-насос)

и на преодоление

наибольшей

величины сопротивления

всасывающего клапана.

 

 

В деаэрированной воде кавитация начнется при давлении

всасывания р х

= р п

. В воде,

насыщенной воздухом,

кавитацион-

ные каверны будут

возникать

при давлении

р * > р п .

Паровые

или парогазовые пузырьки могут возникать

в щелях

клапанов

( х к п )

при больших скоростях жидкости

С<

ИЛИ Сил, в

 

клапанных коробках или в цилиндрах насоса.

В поршневых

 

насосах явление кавитации сопровождается гидравлическими ударами потока жидкости о торец поршня, что может вызвать недопустимые механические напряжения и преждевременный износ деталей насоса, В начальной, первой стадии кавитации, когда уменьшение подачи еще незаметно, на первой половине

хода всасывания возможен отрыв жидкости от поршня,а на вто­

рой, замедлящейся

половине хода поршня,жидкость его дого­

няет,что сопровождается

гидравлическим ударом.Во второй,

1

Давление р х

меньше

р п

может получиться только при

расчете или в течение короткого промежутка времени при пере­

охлаждении жидкости. При обычных физических условиях пре­

делом уменьшения

р х является давление р п .

106

Смотрите также файлы