книги из ГПНТБ / Трушин, В. Н. Механическое оборудование и установки курс лекций

107

Откуда максимально допустимая угловая скорость васоса

7(Ггол~Г3п)

Неполное заполнение впадин шестерен жидкость» не только уменьшает производительность, но и ведет к эмульсированию жид­ кости и увеличению износа деталей насоса по причине кавитации.

Определив по формуле (5.4) значение р , на основании за­ висимости (1.9) можно найти геометрическую высоту всасывания.

Действительная производительность шестеренчатого насоса выражается формулой

где (J - объемный к.п.д. наооса, равный 0,6 - 0,96.

§ 5.3. ДАВЛЕНИЕ НАГНЕТАНИЯ И ЗАБИРАНИЕ ЗШДКОСТИ

Теоретически шестеренчатый насос позволяет получить неогра­ ниченно большой напор. В реальных условиях напор насоса ограни­ вается давлением зубьев друг на друга, так как при больших дав­ лениях жидкость выжимается и между зубьями возникает сухое тре­

насосов выполняются с коэффициентом перекрытия не меньше 1,08- 1,10. При работе насоса, имеющего, коэффициент перекрытия в за­ цеплении больше единицы, происходит запирание жидкости, нахо­ дящейся в межзубцовой впадине (рис.5.5). При дальнейшем враще­

108

нии шестерен запертый объем будет уменьшаться, а давление жид­ кости будет увеличиваться. Затем, при выходе из зацепления,за­ пертый объем будет увеличиваться, а давление жидкости в нем - уменьшаться. При этом зубья будут подвергаться знакопеременной нагрузке, а жидкость в замкнутых объемах будет нагреваться.

Для предотвращения запирания жидкости применяют следующие конструктивные мероприятия:

-выполняют специальные перепускные канавки в торцовых крышках корпуса или в донышках между зубьями;

-устанавливают косозубые или шевронные шестерни. Последний способ является наиболее радикальным, так как не

только предотвращает запирание жидкости, но и обеспечивает бо­ лее высокую плавность зацепления.

Рис.5.6. Основные характеристики шестеренчатого насоса: а) зависимость йр = f(Q) ; б) зависимость Q = f (п)

давлений А р на входе в насос и на выходе из него производи­ тельность уменьшается, так как увеличиваются внутренние утечки. При постоянном перепаде давлений производительность насоса практически пропорциональна числу оборотов п .

Величина потребляемой насосом мощности определяется из выражения

Объемный к.п.д. цоВ у шестеренчатых насосов существенно

Это объясняется тем, что при данном перепаде давлений и данной величине зазоров утечки жидкости в единицу времени остаются примерно постоянными, а производительность насоса возрастает.

Гидравлический к.п.д. шестеренчатых насосов близок к еди­ нице.

Совместная работа шестеренчатых насосов сводится к парал­ лельной работе двух, трех и более секционных насосов.

Регулирование производительности осуществляется изменением числа оборотов в пределах допуска их изменения. •

Основными прбимуществами шестеренчатых насосов являются: I) небольшие вес и габариты: 2) простота конструкции и изго­ товления; 3) быстроходность; 4) долговёчность; 5) практическая равномерность подачи.

Шестеренчатые насосы главным образом используются в качест­

ве масляных и топливных насосов и насосов для различных гидро­ систем и автоматики.

ІЮ

§5.5. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ВИНТОВОГО НАООСА

Винтовые насосы также принадлежат к классу объемных насо­ сов. Винтовой насос (.рис.5.9) состоит из трех двухзаходных вин­ тов 2,3 и 6 (число винтов может быть и иным). Винт 3 является ведущим, остальные - ведомыми. Винты с небольшими зазорами

меры, уменьшение объема и выталкивание жидкости.

Длина винтовой нарезки Ь выбирается в зависимости от дав­ ления нагнетаемой жидкости. При малых давлениях для обеспече­ ния постоянного перекрытия между всасывающей и нагнетательной

Ill

§ 5.6. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИНТОВЫХ НАСОСОВ

Теоретически подача винтового насосе может быть определена на основании уравнения сплошности

<?т= Fc ,

где F - площадь живого сечения, через которую проходит жид­ кость;

с - скорость движения жидкости (осевая). Величина F определяется зависимостью

F = a d l ,

где dH - диаметр начальной окружности ведомого винта (соотно­ шение начальных диаметров ведущего и ведомых винтов обычно принимается равным 5/3);

а - коэффициент, учитывающий число и профиль винтов, а также соотношение между их диаметрами.

Осевую скорость с можно определить, зная шаг винтовой на­ резки t и число оборотов п :

угла наклона винтовой линии ß . Очевидно, что увеличение диа­ метра начальной окружности является наиболее эффективным пу­ тем повышения производительности насоса:

Опытом установлено, что максимально допустимая осевая ско­ рость жидкости с лежит в пределах 3 - 5 , 5 м/сек. В тех слу­ чаях, когда скорость превышает указанное значение, перекачива-

ш

еыая жидкость нѳ успевает наполнять рабочие объемы в области всасывания, что в конечном итоге может привести к кавитации и даже к полному срыву работы насоса.

Рассмотренное явление ограничивает предельно допустимые обороты винтовых насосов и минимальные размеры диаметров винтов. Теоретическая производительность QT связана с действи­

тельной Q следующим соотношением:

В связи с небольшими скоростями движения жидкости и отсут­ ствием клапанов, гидравлический к.п.д. винтовых насосов прини­ мают равным единице.

На рис.5.10. представлены характеристики винтового насоса. Винтовые насосы применяются для подач от 1,5 до 800 м3/час

при давлении нагнетания до.175 кгс/сн2 и числе оборотов до

Рис.5.10. Характеристики винтового насоса

10000 об/мин. Изменение подачи достигается изменением числа оборотов двигателя.

В связи с высокой точностью изготовления винтовые насосы не могут подавать загрязненную жидкость.

К основным преимуществам этих насосов следует отнести: не­ значительные габариты и вес, бесшумность, способность к пере­ качиванию жидкостей с различной вязкостью и большое допустимое число оборотов.

из

Г л а в а 6

ВОДОПОДЪЕМНИКИ

§ 6 . 1 . ЭРЛИФТЫ

Эрлифты представляют собой устройства для подъема жидкости с больших глубин. На рис.б.І изображена скважина I, оборудован­ ная эрлифтом. Он представляет собой водоподъемную трубу 3, опу­ щенную в скважину ниже динамического горизонта воды (ДГВ). В трубу 3 через форсунку 2 по трубке 7 от компрессора б непрерыв­

Следовательно, высота подачи жидкости эрлифтом пропорцио­ нальна глубине погружения форсунки и аависит от концентрации

действительности уменьшение объемного веса смеси меньше неко­ торого критического значения приводит уже не к повышению высо­ ты подъема жидкости, а к резкому ее уменьшению. Объясняется это прорывом воздушных масс через толщу смеси на поверхность, а также быстрым ростом гидравлических сопротивлений при повы­ шении скорости излива смеси.

Глубину погружения Нп , необходимую для подачи жидкости на заданную высоту Н , принято выражать в процентах . полной высоты эрлифта

7Т+И~ 100 •

П

Для определения Нп обычно пользуются таблицами, состав­ ленными по статистическим данным на основе построенных эрлиф­ тов. Могут быу_ь использованы следующие данные:

Оп р е д е л е н и е п р о и з в о д и т е л ь н о с т и

ко м п р е с с о р а . Производимая сжатым воздухом в единицу времени полезная работа заключается в подъеме воды в количестве

мощность, затраченная в компрессорной установке на сжатие воз­ духа. Эта мощность Nн при изотермическом процессе сжатия-опрѳ-

мени, приведенный к величине атмосферного давле­ ния, м8 ;

£ г - давление, по/которым сжатый воздух подводится к форсунке, тс/н^.

II5

Следовательно,

’'ЬРЛп ~р

Для работы эрлифта необходимо, чтобы

Р 2 ^ Г Нп ^ Р г Нп+/0-

Тогда

II6

Рис.б.2. Элементы эрлифта:

а) нижний конец трубы эрлифта: I - труба для подвода воз­ духа; 2 - воздухораспределительная труба; 3 - подъемная труба; б) верхний конец трубы: I - подъемная труба; 2-от-

бойный конус; 3 - воздушная труба

На верхнем конце подъемной трубы (рис.б.26) располагается отбойный конус 2, предотвращающий разбрызгивание поднимаемой воды. Здесь же происходит отделение воздуха.

К преимуществам эрлифта следует отнести: отсутствие тру­ щихся деталей, возможность пропуска загрязненных вод и исполь­ зования искривленных скважин, простота устройства, обслуживания и надежность в работе.

Недостатками эрлифта являются: невысокий к.п.д., необходи­ мость наличия компрессорной установки и, в некоторых случаях, необходимость заглубления скважин значительно ниже водоносного слоя.

§ 6.2. СТРУЙНЫЕ НАСОСЫ

Насосы, которые работают путем непосредственной передачи энергии от струи рабочего тела к перекачиваемой жидкости, на­ зываются струйными.

Независимо от конструктивных особенностей струйный насос (рис.б.З) имеет сопло I, в котором потенциальная энергия ра­ бочего тела преобразуется в кинетическую энергию; приемную ка­ меру 2, в которую благодаря создаваемому вакууму подсасывается перекачиваемая жидкость; камеру смешения 3, где энергия частиц потока рабочего тела передается частицам перекачиваемой жид-