Влияние сил инерции жидкости на давление в цилиндре в период нагнетания.
Силы инерции жидкости в нагнетательном трубопроводе оказывают влияние также и на давление нагнетания. В этом случае при некоторых условиях:
при малой высоте подачи;
длинных трубопроводах и малых их сечениях;
при высокой частоте вращения насоса,
может также возникнуть отрицательное давление на поршень нагнетаемой жидкостью (жидкость в положениях максимального отрицательного ускорения поршня отрывается от поршня). Появление этого давления сопровождается гидравлическими ударами вследствие обратного потока и недопустимыми колебаниями давления на выходе насоса.
Для уменьшения ускорения, а следовательно и сил инерции, необходимо:
уменьшать угловую скорость ω вала насоса;
уменьшать радиус кривошипа r, т.е. применять малые относительные ходы поршня h/D<1,5-2 (где h и D – ход и диаметр поршня; получение в этом случае заданной подачи достигается в основном увеличением диаметра D цилиндра).
Индикаторная диаграмма поршневого насоса.
Индикаторная диаграмма насоса – графическая зависимость изменения давления от времени или перемещения рабочего органа в замкнутом объеме, попеременно сообщаемом со входом и выходом насоса.
Индикаторная диаграмма совершенного поршневого насоса (при отсутствии утечек жидкости и запаздывания открытия и закрытия клапанов) имеет следующий вид.
cd – процесс всасывания
ba – процесс нагнетания
При условии отсутствия утечек и практической несжимаемости жидкости кривые повышения и снижения давления db и ac располагаются ветрикально.
Индикаторная диаграмма насоса при запаздывании открытия и закрытия клапанов тоже близка к форме прямоугольника, но с небольшим наклоном линий давления.
Это обусловлено тем, что на процессы повышения и понижения давления в цилиндре затрачивается некоторое время (соответствует отрезкам пути t1 и t2). Колебания («всплески») давления, имеющие место вначале хода всасывания (точка с) и в начале хода нагнетания (точка b), вызваны открытием и закрытием клапанов, а также инерционностью жидкости в переходных процессах.
Площадь индикаторной диаграммы выражает работу, сообщаемую жидкости поршнем за один оборот вала. Поделив площадь индикаторной диаграммы на ход поршня h = 2r, получим среднее индикаторное давление pi, определяемое выражением
где рвак =ро-рвс и рнаг – соответственно среднее по индикаторной диаграмме значение разрежения (вакуума) в цилиндре насоса и давление нагнетания.
Мощность, передаваемая жидкости от приводного вала через поршень, называемая индикаторной мощностью, определяется выражением
где F – рабочая площадь поршня;
h = 2r – односторонний ход поршня;
pi – индикаторное давление;
n – частота вращения вала.