Контрольная работа: Переміщення рідин (Насоси)

1 – циліндри: 2 – плунжери;

3 – колінчатий вал; 4 – шатуни.

Ще більш рівномірною є подача насоса потрійної дії, або триплекс-насоса (рис. 3-5).Триплекс-насоси являють собою строєні насоси простої дії, кривошипи яких розташовані під кутом 120° один відносно одного. Загальна подача триплекс-насоса складається з подач насосів простої дії, при цьому за один оберт колінчатого вала рідина три рази всмоктується й три рази нагнітається.

По числу обертів кривошипа (числу подвійних ходів поршня) розрізняють тихохідні (n = 45–60 хв ^–1 ), нормальні (n = 60–120 хв ^–1 ) і швидкохідні (n = 120–180 хв ^–1 ) поршневі насоси.

Продуктивність. У поршневих насосах рідина при усмоктуванні займає в циліндрі об’єм, що звільняється поршнем. У період нагнітання цей об’єм рідини витісняється поршнем у нагнітальнийтрубопровід. Отже, теоретично (без витоків рідини) продуктивність поршневого насоса буде визначатися об’ємом, описуваним поршнем в одиницю часу.

У поршневому насосі простої дії об’єм, описуваний поршнем в одиницю часу, буде дорівнює добутку площі перерізу F поршня, довжини ходу S поршня й числа обертів n кривошипно-шатунного механізму (або числа подвійних ходів поршня, тому що в насосі простої дії нагнітання рідини відбувається один раз за два ходи поршня).

Таким чином, теоретична продуктивність (Q _Т м ³ /с ) насоса простої дії

Q _Т = FSn , (3.16)

де n – число обертів, с ^–1 .

У насосі подвійної дії за два ходи поршня або один оберт кривошипа відбувається два рази усмоктування й два рази нагнітання. При ході поршня вправо (див. рис. 3 - 4) з лівої сторони засмоктується об’єм рідини, рівний FS , а із правої – нагнітається об’єм (F –f )S, де f – площа поперечного переріза штока. При ході поршня вліво з лівої сторони виштовхується в нагнітальний трубопровід об’єм FS , а із правої – засмоктується з усмоктувальної лінії (F –f )S м ³ рідини.

Отже, за n обертів кривошипа або подвійних ходів поршня, теоретична продуктивність насоса подвійної дії складе:

(3.17)

З вираження (3.17) слідує, що якщо зневажити об’ємом рідини, що витісняється штоком(f << F ), те продуктивність насоса подвійної дії буде вдвічі більше продуктивності насоса простої дії.

Дійсна продуктивність поршневого насоса менше теоретичної внаслідок витоку рідини крізь нещільності в сальниках, клапанах і місцях стикування трубопроводів. Всі ці втрати враховуються коефіцієнтом подачі, або об’ємним к. к. д. _V .

Дійсна продуктивність насоса

Q = Q _T _V (3.18)

У сучасних великих насосах коефіцієнт подачі досягає 0,97 – 0,99; для насосів середньої продуктивності (Q = 20–300 м ³ /ч ),_V = 0,9–0,95; для насосів малої продуктивності _V = 0,85–0,9.

Характеристика насосів. Залежність між напором H і продуктивністю Q поршневого насоса (рис. 3 - 6) зображується вертикальною прямою. Характеристика показує, що продуктивність поршневого насоса є величина постійна, що не залежить від напору . Практично, внаслідок збільшення витоків рідини крізь нещільності, що зростають із підвищенням тиску, реальна характеристика (зображена на рис. пунктирною лінією) не збігається з теоретичною. Зі збільшенням тиску дійсна продуктивність поршневого насоса трохи зменшується.

Нерівномірність подачі . Швидкість поршня, який рухається за допомогою кривошипно-шатунного механізму, не є постійною. Вона змінюється від нуля (у лівому і правому крайніх положеннях) до деякого максимального значення (при середньому положенні поршня).

Насоси подвійної й потрійної дії (триплекси-насоси) відрізняються більш рівномірною подачею, що представляє собою суму подач двох або трьох насосів простої дії (Рис. 3 - 7).

Рис. 3 - 6. Характеристика поршневого насоса	Рис. 3 - 7. Діаграми подачі поршневих насосів: а – простої дії; б – подвійної дії; в – потрійної дії .

Індикаторна діаграма. Ця діаграма показує залежність абсолютного тиску в циліндрі поршневого насоса від шляху, пройденого поршнем або об’єму, описуваного поршнем. Вона викреслюється спеціальним приладом - індикатором, який встановлюється на циліндрі працюючого насоса.

На рис. 3 - 8 наведена спрощена індикаторна діаграма поршневого насоса простої дії. Лінія ab відповідає процесу всмоктування. Тиск у циліндрі в цей період p _О менше атмосферного p _А . Під дією різниці тисків p _А – p _О всмоктувальний клапан підтримується у відкритому стані. Точка b відповідає правому крайньому положенню поршня. У цей момент всмоктувальний клапан закривається, поршень починає рухатися вліво й тиск у циліндрі різко зростає (лінія bc ) до p , при якому відкривається нагнітальний клапан (точка c ). Подача рідини в напірний трубопровід відбувається при постійному тиску p _Н .

Рис. 3 - 8. Індикаторна діаграма поршневого насоса простої дії.

Точка d відповідає лівому крайньому положенню поршня, після якого поршень починає рухатися вправо. Нагнітальний клапан закривається, тиск у циліндрі різко падає до значення ð _Î , при якому відбувається відкриття всмоктувального клапана (точка à ). У моменти відкриття клапанів (точки à і ñ ) виникають деякі коливання тиску, викликані інерцією клапанів.