Процессы всасывания и нагнетания жидкости в поршневом насосе
При неустановившемся движении жидкости за поршнем, который движется с переменной скоростью, по длине хода изменяется давление.
Для практики важно знать, какие факторы влияют на величину давления и каково его наименьшее значение в процессе всасывания.
Рассмотрим насосную установку (рисунок 6.18), состоящую из поршневого, приводного насоса, перекачивающего жидкость из приемного бака 2 в напорный бак 3. Обозначим: давление окружающей среды р0, давление в цилиндре насоса в процессе всасывания рв, нагнетания рн, длину и диаметр (площадь сечения) подводящего и , напорного и трубопроводов, геометрическую высоту всасывания Нв- нагнетания НН, скорость поршня V, скорость жидкости во всасывающем и напорном трубопроводах VB, VH.
Рисунок 6.18
Составим уравнение баланса удельной энергии (уравнение Бернулли) для неустановившегося движения потока жидкости в процессе всасывания для сечений от свободной поверхности приемного бака 2 до оси насоса 1, приняв за плоскость сравнения свободную поверхность в баке:
,
где - гидравлические потери напора в подводящем трубопроводе;
- инерциальный напор, возникающий при неустановившемся движении жидкости.
Известно, что гидравлические потери напора состоят из потерь по длине и местных сопротивлений в трубопроводе (поворотах, запорных устройствах, фильтрах и др.), а именно:
.
Учитывая, что все местные сопротивления можно заметить эквивалентной им длиной трубы, а скорости в трубопроводе скоростью поршня, пользуясь уравнением неразрывности можно написать
,
где - расчетная длина трубопровода.
Потери в клапане зависят от его конструкции и степени открытия. В момент открытия потери имеют максимум , а затем снижаются и сохраняют приблизительно постоянное значение по длине хода.
Инерционный напор можно оценить из следующих соображений: если масса жидкости, следующей за поршнем, равна массе жидкости в трубопроводе , а ускорение из условия неразрывности , то сила инерции составит
.
Тогда инерционный напор при всасывании равен
.
Таким образом, уравнение Бернулли для неустановившегося движения жидкости в процессе всасывания приобретает следующий вид:
.
Пьезометрический напор в цилиндре насоса в процессе всасывания (будем называть его напором всасывания) составит
.
Напор всасывания всегда ниже напора на свободной поверхности приемного бака и зависит от геометрической высоты всасывания НВ, размеров подводящего трубопровода, сопротивления клапана насоса и числа двойных ходов поршня n, определяющих скорость и ускорение поршня.
Для определения напора в цилиндре насоса в процессе нагнетания составим уравнение Бернулли для сечений, проходящих через ось насоса (плоскость сравнения), и относительно свободной поверхности напорного бака 3 (рисунок 6.18):
.
Воспользовавшись всеми вышеприведенными разъяснениями для процесса всасывания, аналогично получаем напор нагнетания
.
Напор в процессе нагнетания представляет собой сумму пьезометрического напора на свободной поверхности жидкости в напорном баке инерционного напора, потерь напора на все виды сопротивлений в клапанах и напорном трубопроводе и геометрической высоты нагнетания. Так как напор в цилиндре насоса зависит от скорости и ускорения поршня, то, очевидно, он имеет переменное значение по длине его хода.
Дата добавления: 2016-01-07; просмотров: 836;