Расчет всасывания возвратно-поступательного насоса

Представим (рис. 11.8, е), что в одной из рабочих камер, связанных всасывающими патрубками 1 с общим воздушным колпаком 2, начинается ход всасывания. В этот момент давление у поршня наименьшее, потому что к разрежению, обусловленному подъемом жидкости на высоту z₁и гидравлическими потерями h₁,добавляется перепад давления, возникающий под действием инерции жидкости. В начале хода поршень движется с максимальным ускорением a_мах, и силы инерции той части жидкости, которая движется за поршнем безотрывно, максимальны.

Для определения инерционного перепада давления рассмотрим n-йучасток трубопровода длиной L_nи площадью F_n, в котором жидкость движется с одинаковым ускорением а_n.По закону Ньютона, это ускорение связано с искомым перепадом давления:

(p₁-p₂)_иF_n=rF_nL_na_n,

откуда инерционный перепад давления

Dр_и = (p₁-p₂)_и =rL_na_n.

В зависимости от размера поперечного сечения на различных участках подводящей линии (в коллекторе 3,в патрубке 1) жидкость имеет разную скорость. Общий перепад давления Dр_и выражается как сумма перепадов на тех участках, где жидкость движется с ускорением. При наличии пневмокомпенсатора учитывается участок между компенсатором и поршнем, а при отсутствии компенсатора — также и всасывающий коллектор. Для коллектора принимается в расчет суммарное ускорение жидкости, обусловленное совокупным действием поршней или плунжеров во всех рабочих камерах и определяемое по графикам ускорений (см. рис. 9.1).

С учетом инерционного перепада давления в момент начала хода всасывания Dр_и,0 наименьшее давление в рабочей камере (см. рис. 11.8, б):

P_min=p₀–rg(z₁+h_1,0)–Dр_и,0–Dр_к,0. (11.8)

Здесь дополнительно к принятым обозначениям: h_1,0— потери напора в начале хода поршня в коллекторе (до разветвления к рабочим камерам), в котором жидкость движется либо с постоянной (средней) скоростью при наличии пневмокомпенсатора, либо по закону, представленному графиком мгновенной подачи (см. рис. 9.1), если всасывание происходит без компенсатора; Dр_к,0 — перепад давления во всасывающем клапане, наибольший в момент его открытия (см. § 42).

Уравнение (11.8) используют для решения следующих задач:

1) проверка процесса всасывания у существующей установки на выполнение условия

P_min > Р_п;

2) определение предельной геометрической высоты всасыва­ния из равенства

P_min = Р_п;

3) определение предельной частоты вращения вала из того же условия. Угловая скорость w входит в выражение максимального ускорения а_mах, от которого зависит Dр_и,0, а также в выражение h_1,0 (через скорость жидкости).

При заданной высоте всасывания эффективным средством улучшения процесса всасывания возвратно-поступательного насоса является установка пневмокомпенсатора на всасывающей линии, благодаря чему инерционный перепад Dр_и снижается пропорционально той части длины всасывающей линии, в которой не погашены силы инерции. Для улучшения всасывания желательно снижать нагрузку клапана, чему препятствует, однако, условие нормальной посадки клапана на седло.