3.4. Влияние на объемные характеристики жесткости камеры из нерастворенного воздуха

На величину теоретического объемного КПД насоса влияют также жесткость его жидкостной камеры и присутствие в жидкости нерастворенного воздуха.

При повышении давления с атмосферного до р_н мертвый объем с насоса увеличится вследствие деформации его деталей на величину

Δq₂=сδр_н

где δ - коэффициент, характеризующий изменение единицы мертвого объема при изменении давления на 0,1 МПа.

Аналогичным будет и влияние наличия в жидкости нерастворенного воздуха (газа), при котором коэффициент сжимаемости жидкости, в особенности при низких давлениях, будет более высоким, чем у чистой жидкости.

Допустим, что при начальном давлении (в начале рабочего хода плунжера) р_о в единице объема жидкости содержится нерастворенный воздух в объеме V₀. При этом содержание воздуха в жидкости объемом (q+c) при давлении р_о составит

W₀ = V₀(q+c).

При сжатии этого воздуха до давления р_н объем его уменьшится до величины (принимаем, что процесс сжатия пузырьков воздуха происходит по изотермическому циклу)

W_н = V₀(q+c)

Разность ΔW = W_о - W_н определяет объемную потерю насоса, обусловленную сжатием воздуха до давления р_н:

ΔW = V₀.

Поскольку величина р_о мала в сравнении с р_н, можем принять

ΔW = V₀

С учетом потерь, обусловленных деформацией камеры мертвого объема и сжатием жидкости и воздуха, объем вытесняемой жидкости в среду с давлением р_н (без учета утечек) составит

q^′=q – Δq₁– Δq₂ – ΔW=[(q+c)(βр_н+V₀)+cδр_н]

В соответствии с этим теоретический объемный КПД для этого случая определится как

η_об.т==(βр_н+V₀)+δр_н]

Очевидно, при известных соотношениях рассмотренных параметров η_об.т насоса может понизиться до нулевого значения. Это наступит (без учета утечек жидкости через зазоры) при такой минимальной величине регулируемого хода плунжера, когда описываемый им объем q будет равен сумме объемов сжатия жидкости и газа во вредном пространстве и расширении камеры этого пространства при давлении p_н.