Вакина В.В., Денисенко И.Д., Столяров А.Л. - Машиностроительная гидравлика (1067412), страница 22
Текст из файла (страница 22)
С. Руднева принять равным 900. Решение. 1. Находим потери напора во всасывающей трубе! 40 4 ° 0,0!75 йе = — „= — — = 186000 И !55 !2 0,01 где т = 0,01 смг/с — кинематическая вязкость воды при температуре 20'С (прил. 1); 20 — = 20 — = 12000; д !20 Ь 0,2 600 — = 600 — = 300 000. Поскольку 20 —, < Ке (600 —, то Л находим по формуле (4.8) д д ! Д 58 голь 7 0,2 53 ю,гь 1 ! ог 12 ! 1,55г 2.
Находим критический кавитационный запас по формуле (10.17) и допускаемый кавитационный запас' ЬЬ 10 ! л $ 0 1 н 10 / 2900 н' 0,0!75 ~ lв 3 19 ЬЬ = 1,3АЬ = 1,3 ° 3,! 9 = 4,15 м. Давление насьпценных паров при 20'С рн. = 2,4 кПа (прил. 3)'. 3. Допускаемую высоту всасывания находим по формуле (10.16)! * рн Рн.п нн Ь = — ' — — ' — — — ܄— ЛЬ= Рд Рх 28 !00 000 2400 !,55н !000 ° 9,8! !000 9,8! 2 9 8! 1,26 — 4,15 = 4,43 м.
4. Если диаметр трубопровода увеличится до е(1 = 150 мм, то потери напора во всасывающем трубопроводе уменьшатся, а допускаемая высота всасывання увеличится: 40 4 0,0! 75 п = — = ' ' =099 м7с; пле 8,!4 . О,!5н 1 ел 99 !5 Ке = —, = 148000; ч 0,01 l Д 88 !ЕЛЕ 7 0,2 88 !оде ~И йе~) Ьн! =(лт ~" +Е~) — ' =(0,0227 о ш + 8) ' ' =0,49 м; 9 9,8! Рн Рн.н е! Ьв = — — — ' — — — Ь„! — ЛЬ= рн ре Яе п !00 000 9400 0,99н $000 9 84 $000 9 8! 9 9 8! 0,49 — 4,15 = 5,27 м. 10.14. Определить наибольшее допускаемое расстояние 1, от колодца до центробежного насоса, который при частоте вращения л = = 2900 мин — ' имеет подачу Я = 8 л/с, если температура воды ! *= = 20 'С, высота всасывания Ьнн = 6,9 м, длина вертикального участка трубопровода 1, = 8,2 м, диаметр трубопровода и' = 100 мм, шероховатость Л = 0,2 мм, коэффициент сопротивления всасывающего клапана Ь, .= 5, коэффициент сопротивления колена 0,3 (рис.
10.22). Решение. Допускаемое расстояние 1, от колодца до насоса найдем из формулы (10.16) для определения допускаемой высоты всасывания, в которой потери напора Ь„ зависят от длины 1,! Рас. 10.29 Для решения задачи сначала находим скорость движения воды, число Рейнольдса и коэффициент гидравлическою трения '441 4 ° 0,008 "- — „,г = 8,14.о,1. 112 м~~. где т 0,01 сме/с — кинематическая вязкость воды при 20 'С (прил. 1)1 20 Д =*20 02 — 10000; и ' 100 500 — =* 500 — 2 —— 250 000; 100 д 1 Д ° 68 ~аее l 0,2 68 ~еле не ~ В данном случае имеет место переходная область сопротивления, поскольку 20 — ( 14е ( 500 — .
й и' д д ' Критический кавитацнонный запао , ( и~Я )'/в,(200ОУО008)'/в где постоянная С в формуле Руднева принята равной 1000. Допустимый кавитационный запас ЛЬ = 1,3ЛЬ„р 1,3 ° 1,65 = 2,14. Давление насыщенных паров при 4 = 20 'С для воды равно р,„ = 2,4 кПа (прил. 3). Поэтому р„„2400 = пюо 0,81 — — 0,24 м. рй Принимая атмосферное давление р, = 100 кПа, находим р, ГООООО рд = 1ОО0 0.81 Из формулы (9 16) находим потери напора во всасйвающем трубопроводе:. в р .
и — Ьй — Ьвв = 10и2 — Ои24— И ра рх 2д — — 2,19 — 6,9 = 0,84 м. Подставим это значение в выражение (а)1 Ь„=(Х вЂ” в+11+ 1е) — в 11+ 1в ев й е) 2ав 0,85=(0,025 о +5,0+0,3) 2 '081 Отсюда находим допускаемое расстояние от колодца до насоса 1,=23,8 м. 139 ГЛАВА 11. ПОРШНЕВЫЕ НАСОСЫ 11Л. Устройство, рабочий процесс, кпасскфикацнв поршневых насосов К поршневым насосам относят возвратно-поступательные насосы, у которых рабочие органы выполнены в виде поршней. Весьма распространенной разновидностью поршневых насосов являются насосы плунжерного типа, применяемые, например, в качестве топливных насосов высокого давления в двигателях внутреннего сгорания.
Поршневые насосы классифицируют: — по числу поршней: одно-, двух-, трех- и многопоршневые; — по организации процессов всасывания и нагнетания: одно-, двухстороннего и дифференциального действия; — по кинематике приводного механизма: вальные насосы с кривошипно-шатунным механизмом, кулачковые и прямодействующие; — по другим признакам — быстроходности, подаче и т. д. Наиболее простым является поршневой насос одностороннего действия с кривошнпно-шатунным механизмом (рис. !1.1). В нем для вытеснения жидкости используется движение поршня лишь в одну сторону. При движении поршня вправо объем замкнутой части цилиндра возрастает, что приводит к возникновению в ней вакуума, под действием которого открывается всасывающий клапан 8 и жидкость заполняет цилиндр 1, следуя за поршнем 2: При обратном ходе поршня (справа налево) объем замкнутой части'цилиндра уменьшается, давление при этом резко возрастает, вследствие чего открывается нагнетательный клапан 4 и жидкость, вытесняемая поршнем, поступает в напорный трубопровод.
Насос двухстороннего действия (рис. 11.2) лишен наиболее существенного недостатка насоса одностороннего действия — прекращение подачи в период всасывания. Вытеснение жидкости происходит при движении поршня в обе стороны. При движении поршня вправо происходит всасывание жидкости в левую рабочую камеру и нагнетание из правой рабочей камеры. При движении поршня влево процессы в камерах насоса меняются на обратные. Рис.
Ид 140 Поршневой насос дифференциального действия (рис. 11.3) конструктивно отличается от описанного выше насоса ФЪ двухстороннего действия тем, что всасывающий трубопровод подводится только к левой камере цилиндра насоса, а на выходе из правой камеры отсутствует нагиетательный клапан. Процесс всасывання проис- Рис. 11.2 Рис. 11.3 ходит так же, как и в насосе одностороннего действия, а процесс вытеснения характерен тем, что жидкость поступает одновременно в нагнетательный трубопровод и в правую рабочую камеру. Всасывание жидкости в левую 'камеру сопровождается вытеснением жидкости из правой камеры.
Таким образом, подача осуществляется за двойной ход поршня, а всасывание — за один его ход. 4 4.2. Подача поршневых насосов. Графики подачи Действительная подача меньше идеальной вследствие утечек жидкости в сопряжениях деталей и уплотнениях насоса, некоторого за паздывания открытия и закрытия клапанов, выделения воздуха из жидкости под действием вакуума: 0= ~ч..
(1!.1) где т1, ~ 1 — объемный КПД. Рабочий объем г', определяется следующим образом1 — для насоса одйостороннего действия (рис. 11,1)1 'и', = 3Ь, (1 1.2) где 3 — площадь поперечного сечения поршня, Ь = 2г — ход поршня (г — радиус кривошипа); — для насоса двухстороннего действия (рис.
11.2)1 У, 4 3Ь+ (3 — 3 ) Ь ° (23 — 3~ Ь где ߄— площадь сечения штока! (11.3). 141 Идеальная подача насоса определяется по его рабочему объему и частоте вращения: 1~„= У,а. Если п — частота вращения в минуту, то секундная идеальная подача Рос () - —. и зо — для насоса дифференциального действия (рис. 11.3) Ч.
Зй — (3 — 3.) И+ (3 — З.) Л - Зй. (11.4) Зависимость перемещения поршня х от угла поворота кривошипа (рис. 11.1) приближенно описывается выражением х = г (1 — соз ~р). (1 1.б) Скорость перемещения 'поршня о„'= — „, =гз1п~р — „, ° газ1п~р, из . кр (1 1.6) где гз — угловая скорость кривошипа; ускорение поршня, а, следовательно, и жидкости, следукицей за ним ап ГОъ соз ф (11.7) 0 ы (11.9) О. где Ямах 'и Д.вп — соответственно максимальная н минимальная мгновенные подачи насоса. Для однопоршневого насоса одностороннего действия Я ы = О, а а 1;1,„ = гвму зш 90' = гв8 (рис. 11.4, а), а идеальная подача Г! во зо зо аа в а и ю аи Подставляя значения Я„,„, и Я„в формулу (11.9) и принимая во внимание то, что угловая скорость а = = †, после преобразований получаем а ц = 3,14.
Для насоса двухстороннего действия 1~,® Рис. 11.4 142 Текущее значение идеальной подачи 0вт = Зоп = ггвЗ зп1 ф (11.8) Формула (11.8) показывает, что мгновенная подача насоса является величиной переменной: она изменяется по синусоидальному закону', На рис. 11.4 приведены для примера графики подачи поршневых насосов: а) одностороннегодействия; б) двухстороннегодействия; в) трех- поршневого одностороннего действия со смещением фаз рабочих циклов на 120'. Из приведенных графиков видно, что наименьшей неравномерностью подачи обладают трехпоршневые насосы одностороннего действия, наибольшей — однопоршневые насосы одностороннего действия.
Неравномерность подачи насоса оценивается коэффициентом не- равномерности ° по з!и 90' = гыЯ, (( м — - 0 (рис. 11.4, б)', а идеальная подача У~а (28 — Яш) Ьи (28 — Яш) 2ги а 60 60 Если пренебречь площадью сечения штока 8, которая значительно меньше площади поперечного сечения поршня 8, то после подстановки значений Я,„, Я 1„и Я„в формулу (11.9) и преобразований получим о = 0,5п = 1,57. Аналогично можно показать, что для трехпоршневого насоса одностороннего действия со смещением фаз рабочих циклов на 120' коэффициент неравномерности подачи о 1,05. ПРИМЕРЫ 11.1. Поршневой насос двухстороннего действия (рис. 11.2) диаметром цилиндра 0 280 мм, ходом поршня Ь 200 мм н диаметром штока о = 120 мм заполняет бак вместимостью У 1,6 м' за 1,5 мин.
Определить объемный КПД насоса, если частота вращения кривошипа л = 50 мин — '. Решение. Рабочий объем насоса $' (28 — 8 ) Ь = — (211э — 4(~~) Ь = — ' (2 ° 2,8э — 1,2э) 2,0 ° 22,4 л. Идеальная подача насоса (1„60 — — '60 18,7 л1о. Уол 22,4 60 Подача насоса Е - 17,8 л(а 1600 1,6 ° 60 Объемный КПД насоса 17,8 т( — = — ' 0,95.
О аи 18,7 11.2. Поршневой насос двухстороннего действия (рис. 11.2) подает воду с расходом 9 = 1О л/с на высоту Н„ 40 м по трубопроводу длиной 1 80 м и диаметром 1( 100 мм. Определить диаметры цилиндра и штока В и б; ход поршня Ь и мощность насоса, если частота вращения крнвошипа л = 100 мин-', объемный КПД насоса 4), 0,9, полный КПДт1 = 0,8.3аданыотношения ИР 1,5иИ Ф 0,20, коэффициент потерь на трение Х 0,03, суммарный коэффициент местных сопротивлений Хь = 25. Решение. Диаметр цилиндра Р находим по формуле (11.1), в которую необходимо подставить значение рабочего объема из формулы (11.3); а также учесть заданные отношения ЬIВ и г1 !Р1 143 Ро [2 — 0,2
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
