Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Судовые вспомогательные системы и механизмы. Курс лекций
.pdf
h
P
P
H
kp
Н
D
В
qq
0
,
q
P
0
q
P
Н
H
N
l
C
4
3
2
1
где
— атмосферное давление, можно принять 10 м в ст.
— давление насыщенных паров воды при данной температуре, можно
принять 0,24 м.
Характеристики вихревых насосов
На малых подачах мощность
насоса максимальна, поэтому запускать
насос надо при открытом напорном
клапане.
Формы характеристик и H
требуют тщательного подбора насоса
для системы.
Струйные насосы
Струйные насосы работают за счет энергии струи воды или газа, подаваемой в корпус
насоса.
Струйные насосы подразделяются, в зависимости от назначения, на два типа:
1. эжекторы — для откачивания жидкости;
2. инжекторы — для подачи жидкости.
Принципиальная схема.
1 — сопло;
2 — приемная камера;
3 — камера смешивания;
4 — диффузор;
— угол раскрытия рабочей струи.
Принцип действия:
Рабочая жидкость, проходя через сопло, увеличивает свою скорость, что приводит к
уменьшению давления в рабочей струе и в окружающем ее пространстве. Под действием
внешнего давления в приемную камеру поступает перекачиваемая жидкость. В камере
смешивания энергия рабочей жидкости передается перекачиваемой жидкости и их скорости
выравниваются. Скорость смеси остается достаточно высокой, и она снижается в диффузоре.
Угол характеризует длину камеры смешивания, где существует еще раздельное движение
жидкостей.
В струйных насосах процесс смешивания жидкостей и обмен энергией осуществляется
с большими гидравлическими потерями, поэтому полный КПД насоса не превышает 0,3.
Обычно = 0,25.
Достоинства: простота конструкции, отсутствие подвижных деталей, перекачивает
загрязненные и агрессивные жидкости, может располагаться в труднодоступных местах.
41
Недостатки: низкий КПД, неавтономный.
Q
Q
p
q
HH
H
h
p
2
2
F
F
k
c
1
0
F
0
F
1
122
2
2
2
qq
k
H
H
H
c
c
p
gQH
gQH
РР
2
Р
H
H
q2
qqqq
k
k
c
c
23
2
22
1
4424
6
1
k
q
c
опт
Область применения.
Применяется в качестве вакуумных насосов, осушительных, водоотливных, в качестве
подпорных насосов при работе на жидкостях с высоким давлением насыщенных паров.
Параметры работы насоса
1. Q — подача перекачиваемой жидкости;
2. QР — подача рабочей жидкости;
3. QС — суммарная подача;
4. HР — напор рабочей жидкости;
5. H2 — напор на выходе;
6. q — относительная подача
7. h — относительный напор
Также основным конструктивным параметром струйных насосов является величина kC:
,
где
смешения, м2;
Напор H2 зависит от напора рабочей жидкости H
параметров эжектора и относительной подачи q:
— площадь поперечного сечения всасываемого потока при входе в камеру
— площадь выходного сечения сопла, м2.
Напор и КПД эжектора.
, а также от геометрических
Р
, м
К.П.Д. струйного насоса определяется через его основные параметры:
Если перекачиваемая жидкость и рабочая среда одинаковы, то:
Определим соотношение параметров эжектора, дающих максимальный КПД:
КПД струйного насоса будет максимальным, когда q = q
.
опт
42
Характеристики эжекторов
Q
H2
H2 = f(Q)
= f(Q)
QР
h
q
h = f(q)
= max
q
опт
h
q
универсальная
безразмерная
характеристика
k = 4
k =2
q
опт
h
q
k
c
q
Re3
Re
2
Re
1
1
d
l
c
q
1) в абсолютных величинах;
2) в относительных величинах;
3) в универсальных безразмерных величинах.
Универсальные безразмерные характеристики используются для определения
оптимальных режимов работы и проектирования эжекторов. Она построена на основе
обобщения множества безразмерных характеристик различных эжекторов.
Расчет эжекторов
Целью расчета является определение d
Для проектирования эжекторов используются следующие зависимости:
, d1, lc, L
0
К
43
1. h = f(Q) 2. k
)(1qf
d
l
c
)(
0
C
c
kf
d
l
РР
HqV 2
4
2
1
d
VQ
РР
)(
2
2
2
Р
C
КР
КР
HH
k
q
h
КР
КР
h
PP
H
kp
Н
D
В
q
0
6
Д
В
H
0
d
l
c
k
c
= f(q) 3.
c
4.
Порядок расчета
1. по известной h находим q
2. по известной q находим kc
3. по известной q находим lc/d1
4. определяем скорость движения рабочей жидкости:
5. определяем подачу рабочей жидкости:
6. d1; kc; d0 Lк
Кавитация в эжекторах
Эжекторам свойственна кавитация, возникающая в зонах минимального давления.
При появлении кавитации происходит срыв подачи насоса.
Критический кавитационный запас определяется по формуле:
,
где:
— число кавитации,
=1,231,43.
Отсюда максимально допустимая высота всасывания:
Для эжекторов
м.
Причины кавитации:
- нарушение центровки сопла;
- негерметичность всасывающего трубопровода;
- неверная установка эжектора по высоте всасывания;
- параметры рабочей жидкости H
и Qр не соответствуют насосу;
р
- неверная установка расстояния от срез сопла до начала камеры смешивания.
44
Роторные насосы
nbm
D
Q
ШЗ
e
T
5.6
D
e
m
З
b
Ш
зацеплторрадут
qqqQ
0
QQ
T
Роторные насосы относятся к объемным насосам.
Роторные насосы — это насосы, в которых рабочий орган выполнен в виде подвижного
ротора и насос работает за счет изменения объема.
Достоинства: высокий напор, равномерная подача, малые габариты, относительная
простота конструкции, прямой привод, самовсасывающий.
Недостатки: неспособность перекачивать загрязненные жидкости и жидкости, не
имеющие способности смазывания рабочих органов.
Шестеренные насосы
Насосы, осуществляющие подачу перекачиваемой жидкости посредством
вращающихся шестерен, находящихся в зацеплении, называются шестеренными.
Основные параметры насоса:
Q = 60м3/ч.
Р = 2,5Мпа.
N = 50кВт.
= 0,40,6
Время работы до переборки = 20тыс.часов.
Подача насоса
, м
3
/c
где:
— диаметр начальной окружности, м
— модуль зацепления, м
— ширина шестерни, м
n — частота вращения, сек-1
Действительная подача определяется по формуле:
Торцевые утечки составляют примерно 75% от общих утечек.
Торцевые утечки уменьшаются при увеличении вязкости жидкости и при уменьшении
зазора.
Для уменьшения торцевых утечек используют плавающие подшипники, поджимаемые
к корпусу автоматически.
В ряде шестеренных насосов возникает явления запирания жидкости между зубьев в
процессе их износа. Это приводит к импульсным ударным нагрузкам, увеличению износа и
разрушению подшипников.
Методы устранения — сверление отверстий в шестерне.
45
Характеристики шестеренных насосов
КРНЦЕНТРВХ
РРРР
ВХ
Р
ЦЕНТР
Р
mЗЦЕНТР
zmР
2
2
Н
Р
Q
N
P
N
Q
1
Р
Н
Р
ВС
3
2
низкий КПД, который составляет 0,40,6.
большими механическими потерями.
возникающая из-за падения давления во впадинах зуба.
Это вызвано низким давлением всасывания и
центробежными силами.
насоса выглядит следующим образом:
Из-за больших утечек шестеренные насосы имеют
Низкий КПД при малых давлениях объясняется
Шестеренным насосам свойственна кавитация,
Уравнение бескавитационной работы шестеренного
,
где:
— давление на входе;
— центробежное давление,
;
— давление насыщенных паров.
Винтовые насосы
Насосы, подающие жидкость вращающими винтами, называются винтовыми.
Винтовые насосы бывают одновинтовыми, трехвинтовыми, пятивинтовыми.
1 – ведущий винт;
2 – два ведомых винта;
3 – корпус.
Ведущий винт имеет двухзаходную выпуклую
нарезку. Боковые поверхности всех винтов имеют
циклоидный профиль.
Принцип работы:
При вращении винтов их нарезки выходят из зацепления и впадины винтов
заполняются перекачиваемой жидкостью. Следующий гребень нарезки отсекает объем
жидкости в полости всасывания и перемещает ее во впадинах к нагнетательному патрубку.
Зазор между нарезками винтов очень мал, поэтому насос обеспечивает высокие
давления до 25МПа.
Область применения:
Винтовые насосы применяются для перекачивания нефтепродуктов, в системах смазки,
в гидроприводах высокого давления.
Недостатки: наличие большой осевой силы, неспособность перекачивания
загрязненных жидкостей.
Подача винтового насоса определяется по формуле:
46
0
VFzQВn
,
n
z
0
В
F
5,5
Д
В
H
540N
0
2
)(120
zDnebQ
0
0
Q
N
N
Q
P
где:
— количество всасывающих полостей (1 или 2);
V— скорость движения жидкости вдоль оси;
— объемный КПД;
— площадь проходного сечения корпуса.
Максимально допустимая высота всасывания:
м.
Мощность
кВт.
Характеристики винтовых насосов
КПД винтового насоса лежит в
пределах
= 0,7 0,75.
Q = 2000м3/ч.
Пластинчатые насосы
Различают двух типов: пластинчатый насос простого действия;
пластинчатый насос двойного действия.
Подача пластинчатого насоса определяется по следующей формуле:
, м
3
/ч.
где: b— длина ротора;
e— эксцентриситет;
n— часоса вращения, об/мин.;
D— диаметр корпуса;
z— число пластин;
— толщина плстины;
— объемный КПД.
= 0,65 0,75.
Поршневые насосы
Поршневой насос — это насос объемного действия, рабочий орган которого выполнен
в виде поршня или плунжера, совершающего возвратно-поступательные движения.
Классификация поршневых насосов:
1) 1, 2, 3 и многопоршневые;
47
2) по характеру движения: приводные, прямодействующие;
minmax
VVV
Р
60
nV
Q
Р
60
SFQ
ВОЗДУТСР
QQQQ
СР
Q
УТ
Q
ВОЗД
Q
СР
Q
Q
1
4
5
2
3 7 8
6
3) по количеству циклов нагнетания и всасывания: простого действия и двойного
действия;
4) по типу привода: электрические, пароприводные, гидроприводные и др.
1 — всасывающий клапан;
2 — нагнетательный клапан;
3 — цилиндр;
4 — поршень;
5 — шток;
6 — шатун;
7 — кривошип;
8 — ползун.
Достоинства: наилучшая способность к сухому всасыванию, способность
перекачивания вязких жидкостей.
Недостатки: неравномерность подачи, необходимость промежуточной передачи,
наличие клапанов, большие масса и габариты.
Область применения:
Ограничена из-за большой массы и габаритов. Используют в качестве осушительных
насосов при больших сопротивлениях на всасывании, в качестве пожарных на
многопалубных судах и т.д.
Параметры работы поршневого насоса
Рабочий объем
Теоретическая средняя подача насоса
Или из параметров цикла
где: F — площадь поршня;
S — ход поршня.
Полная подача насоса
где:
— средняя подача;
— утечки;
— воздушные колпаки.
48
Неравномерность подачи поршневого насоса.
ПОРШПОРШ
VFQ
ПОРШ
V
R
xR
cos
sincos R
dt
d
R
dt
dx
V
sinRFQ
ПОРШ
30
max
n
RFQ
ПОРШ
СР
Q
Q
max
Q`
Q
ср Q’max
Q`
Q
ср
Q’
max
Графики подачи
— мгновенная скорость, которая зависит от угла поворота кривошипа .
где: R — радиус кривошипа;
x — перемещение точки при вращении кривошипа.
Мгновенная максимальная подача
Степенью неравномерности подачи поршневого насоса называется отношение
мгновенной максимальной подачи к средней подаче насоса
Зависимость мгновенной подачи от
угла поворота вала.
Для поршневого насоса двойного
действия или насоса двухпоршневого.
= 3,14
Для трехпоршневого насоса.
Неравномерность подачи приводит к
пульсации давления как во всасывающем, так и в нагнетательном трубопроводе.
В первом случае существенно снижается высота всасывания, во втором –
увеличиваются потери, которые могут привести к гидравлическим ударам.
Для уменьшения неравномерности подачи увеличивают количество цилиндров (при
этом усложняется конструкция) или применяют воздушные колпаки.
49
Расчет воздушных колпаков
0
60
nSFz
Q
0
0
0
DS
Q
N
N
Q
P
Обеспечение постоянной подачи достигается за счет подачи части жидкости при
нагнетании в объем воздушного колпака. При ходе всасывания в насосе жидкость
продолжает вытесняться в напорный трубопровод из воздушного колпака.
Воздушный колпак на 2/3 заполнен воздухом, на 1/3 — перекачиваемой жидкостью.
Полный объем воздушной части колпака с течением работы уменьшается за счет
растворения воздуха в перекачиваемой жидкости.
В расчете воздушного колпака учитывается площадь поршня, ход поршня, частота
вращения приводного вала.
При установке воздушного колпака:
степень неравномерности на всасывании = 0,01 0,02;
степень неравномерности на нагнетании = 0,05.
Характеристики поршневых насосов
Особенностью поршневых насосов
является постоянство подачи при изменении
давления; насос экономичен в широком
диапазоне давлений; подача поршневого
насоса меняется изменением частоты
вращения приводного вала.
Основы расчета поршневых насосов
Целью расчета является определение основных размеров (диаметра и хода поршня) и
размеров входного и выходного патрубка.
,
где: z— число камер;
F— площадь поршня;
S— ход поршня;
n— число двойных ходов в одну минуту;
— коэффициент, учитывающий объем, занимаемый штоком.
Для насосов простого действия
для насосов двойного действия
— объемный КПД.
= 0,85 для цилиндров малого диаметра (менее 50мм);
= 0,9 - 0,95 для больших цилиндров.
= 1,
= 0,9 – 0,99.
50
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]