И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЪЕМНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ ПОРШНЕВОГО НАСОСА
В зависимости от приведения в действие поршня такие насосы бывают прямодействующие, когда на поршень оказывается непосредственное действие, и приводные, когда поршень приводится в движение через кривошипно-шатунный механизм.
Приводные поршневые насосы могут быть одностороннего действия, т.е. насос за один ход поршня всасывает жидкость, а за обратный – нагнетает, а также двустороннего действия, в которых за один двойной (туда и обратно) ход поршня происходит дважды всасывание и дважды нагнетание. Существуют также насосы тройного и четвертного действия. Первый составляется из трех насосов одностороннего действия, а второй – из сдвоенных насосов двустороннего действия.
Маркировка поршневых насосов прямодействующих и приводных: марка парового насоса ПНП-15М: П – поршневой, Н – насос, П – прямодействующий, 15 – номер модели, М – модернизированный; марка насоса приводного двустороннего действия П-2-3-20К: П – приводной, 2 – двусторонний, 3 – давление 3 кг/см2, 20К – номер модели.
Устройство и принцип работы поршневого насоса
Двустороннего действия
Поршень 1 приводится в движение двигателем через кривошипно-шатунный механизм 10. Цикл работы насоса, соответствующий одному обороту кривошипа, состоит из двух всасываний и двух нагнетаний (рис. 11).
При ходе поршня влево в правой рабочей камере образуется разрежение, вследствие чего нагнетательный клапан 6 закрывается, а всасывающий клапан 5 открывается, и жидкость под действием атмосферного давления поступает через всасывающую трубу в камеру. Одновременно в левой рабочей камере создается повышенное давление, всасывающий клапан 3 закроется, а нагнетательный клапан 4 откроется, через который жидкость втеснится в воздушный колпак 9 и напорную трубу 8. При ходе поршня вправо в каждой из камер происходит обратное явление. Воздушный колпак служит для улучшения условий работы поршневого насоса: обеспечения более равномерной подачи и уменьшения инерционного действия масс воды.
При ходе поршня вправо объем вытесненной жидкости
(25)
Тогда общий объем
(26)
При частоте вращения вала кривошипа теоретическая секундная подача насосов выразится формулой
(27)
или
(28)
где Qт – теоретический расход насоса, л/с;
D и d – диаметры цилиндра и штока, дм;
S – ход поршня, дм;
n – частота вращения вала кривошипа, об/мин.
Рис. 11. Схема поршневого насоса двойного действия:
1 – поршень; 2 – рабочая камера; 3, 5 – всасывающий клапан; 4, 6 – нагнетательный клапан; 7 – всасывающий трубопровод; 8 – напорный трубопровод; 9 – воздушный колпак; 10 кривошипно-шатунный механизм
Выполнение работы
1. Знакомство с установкой, проверка наличия приборов, инструментов (секундомера, штангенциркуля, линейки), зарисовка схемы насоса в журнал лабораторных работ.
2. Выполнить следующие измерения: диаметр штока d, дм; ход поршня S, дм; диаметр цилиндра D = 1,52 дм.
3. После запуска установки замеряются число двойных ходов в минуту n; фактический расход насоса Qф, л/с.
Измерение расхода выполняется на треугольном водосливе с помощью пьезометра и тарировочного графика Q = F(h), где h – показание пьезометра.
4. Определяется теоретическая подача насоса по формуле (5).
5. Объемный КПД насоса определяется по формуле
(29)
Все замеренные и рассчитанные данные вносятся в табл. 7.1.
По величине объемного КПД судят о степени износа движущихся деталей насоса (уплотнения поршня, клапанов, сальников и т.д.), из-за которых увеличивается утечка воды.
Т а б л и ц а 7. 1. Данные измерений и результаты расчета
| Диаметр штока, d, дм | Диаметр поршня D, дм | Ход поршня S, дм | Частота вращения кривошипа n, об/мин | Замер. расход Qф, л/с | Теор. расход Qт , л/с | hо, % |
Вопросы для самоконтроля
1. Можно ли сделать так, чтобы в поршневом насосе действительный (замеренный) расход стал равен теоретическому?
2. Можно ли насос двойного действия сделать насосом одинарного действия? Если можно, то что произойдет с его объемным КПД?
3. Что может произойти с насосом, если получили КПД значительно меньше паспортного?
4. Может ли данный поршневой насос работать без воздушного колпака? Если может, то что будет с его объемным КПД?
5. Как можно увеличить подачу данного насоса? Если можно, то имеет ли предел увеличения?
6. Можно ли получить рабочие характеристики поршневого насоса, аналогичные центробежному?
7. Могут ли поршневые насосы кавитировать? Если да, то как избежать кавитации?
8. Что произошло с работающим поршневым насосом двойного действия, если он вдруг стал подавать значительно меньший расход?
9. Изменится ли фактический расход и объемный КПД насоса, если вывести шток с другой стороны поршня через второй сальник?
10. Если два насоса подают одинаковые расходы, но один двойного действия, а второй одинарного, то какой насос более выгоден и почему?
