Подача насоса. График подачи.

Под термином подача насосапринято понимать количество жидкости, пода­ваемой насосом в нагнетательный трубопровод за определенное время.

В теории насосов используют понятия мгновенная подача насоса и средняя подача. Мгновенная подача насоса – это бесконечно малый объём жидкости dΩ, подаваемый насосом за бесконечно малый промежу­ток времени dt.

Значение мгновенной подачи насоса от угла поворота кривошипа наглядно иллюстрирует график подачи. Для этого рассмотрим одноцилиндровый насос простого действия, поршень кото­рого имеет поперечное сечение F.

За бесконечно малый промежуток времени dt он пройдет путь dx=v_п·dt=r·ω·sinφ·dt .

Объем жидкости, поступившей в цилиндр насоса или вытесненный из цилиндра за то же время, будет равен:

dΩ₁=F·dx = F·v_п·dt = F(rωsinφ)dt=F(r sinφ)dt = F·sinφ·r·dφ (11).

Для построения графика подачи по оси ординат будем откладывать значе­ния y=F·sinφ, а по оси абсцисс х=r·dφ.

График подачи такого насоса показан на рисунке 8.

Объем жидкости, подаваемой насосом за один полный ход поршня численно равен площади Ω₁, заключенной под кривой графика подачи. Этот объем определим, проинтегрировав уравнение (11):

Ω₁= , (12)

где S=2r – ход поршня.

Рис. 8. График подачи одноцилиндрового насоса одинарного действия.

D_ц – диаметр цилиндра; Ω_1и – объём жидкости, подаваемый идеальным насосом.

В случае одноцилиндрового насоса двойного действия в его гидравличе­ской части имеются две полости (рис. 3): левая и правая. Однако объем их раз­личен, поскольку в правой полости расположен шток, который занимает часть полезного объема цилиндра. В этом случае объем жидкости, поступившей в правую полость цилиндра или вытесненный из той же полости цилиндра при повороте кривошипа на угол 180^о, будет равен:

= , (13)

где f – площадь поперечного сечения штока, диаметром d_ш.

График подачи одноцилиндрового насоса двойного действия приведен на рис. 9.

Рис. 9. График подачи одноцилиндрового насоса двойного действия

Объем жидкости, поступившей в левую полость цилиндра , находят так же, как и в случае насоса простого действия, т.е. по формуле (12). Суммарный объем жидкости, подаваемой насосом за один оборот кривошипа, будет равен:

Ω = + = F∙S + (F – f)S = S(2F – f). (14)

В случае двухцилиндрового насоса двойного действия его кривошипы смещены друг относительно друга на угол 90⁰ и объем жидкости, подаваемой таким насосом за один оборот кривошипа, составит:

Ω₂= 2∙S(2F – f). (15)

График подачи такого насоса получим посредством (аналитического или графического) суммирования ординат графиков подачи для каждого цилиндра, построенных в одной системе координат с учетом угла смещения между их кривошипами (рис. 10, кривая черного цвета).

Рис. 10. График подачи двухцилиндрового насоса двойного действия

Объем жидкости, подаваемой трехцилиндровым насосом одинарного действия, вычислим по формуле: Ω₃ = 3∙F∙S (16).

График подачи трехцилиндрового насоса одинарного действия (рис.11)

Рис. 11. График подачи трёхцилиндрового насоса одинарного действия.

строится аналогично предыдущему случаю: в начале (в одной системе координат) строят графики подачи для каждого цилиндра со смещением друг относительно друга на 120⁰, а затем, суммируя (аналитически или графически) их ординаты, при соответствующих угловых положениях кривошипа получают результирующую кривую (зеленая кривая на рис. 11).

Теперь перейдем к вопросу о средней подаче.

Под средней подачей принято понимать усредненный во времени конечный объем жидкости, подаваемой насосом за определенное количество ходов поршня в единицу времени. Когда речь идет о средней подаче насоса, то чаще всего слово «средняя» опускают и говорят подача насоса.

Этот параметр выражают объёмом жидкости, подаваемой насосом в единицу времени и обозначают Q. Размерность подачи насоса м³/с, м³/час, л/с. Кроме того, в практике, размерность подачи может выражаться и в других единицах: кг/с, кг/мин., кг/час, Н/с, кН/с и т.д.

Подача насоса, вычисленная расчетным методом без учета влияния объемных потерь, сжимаемости жидкости и других факторов, называется идеальной подачей Q_и. Действительная подача насоса Q_д всегда меньше идеальной подачи Q_и. Отношение действительной подачи насоса к идеальной есть коэффициент подачи α: α= Q_д/Q_и.

Коэффициент подачи α зависит от ряда факторов, главными из которых являются сжимаемость жидкости и свободного газа, деформация деталей гидравлической части, подверженных действию давления жидкости, вязкость перекачиваемой жидкости, наличие утечек жидкости (в уплотнениях поршня, штока и цилиндровых втулок), запаздывание клапанов при открытии и закрытии, наличие вредного пространства в гидравлических коробках и проч.. Потому коэффициент подачи часто представляют в виде произведения нескольких коэффициентов α=α₁· α₂· α₃,

где α₁ – коэффициент наполнения цилиндров (α₁=0,6÷1,0); α₂ - коэффициент, учитывающий утечку жидкости из цилиндров через зазоры в цилиндро-поршневой паре, уплотнениях штоков, клапанах, прокладках и других местах (α₂=0,95÷0,99); α₃ – коэффициент, учитывающий влияние сжимаемости перекачиваемой жидкости, обусловленной в основном сжатием содержащегося в ней газа (α₃=0,9÷1,0).

Сложность гидравлических явлений, происходящих в различных элементах поршневого или плунжерного насоса, заставляют при определении коэффициента подачи в основном опираться на экспериментальные данные.Для ориентировочного расчета подачи принимают α=0,80 0,98.