Воздушные колпаки.

Для выравнивания подачи применяют также воздушные колпаки, представляющие собой цилиндрической или иной формы закрытый сосуд а, в верхней части которого находится воздух, сглаживающий, благодаря сжимаемости, пульсации подачи.

В зависимости от назначения устанавливают по одному колпаку на нагнетательной и всасывающей линиях.

Воздушный колпак нагнетательной стороны принимает объем жидкости

при возрастающей подаче насоса и возвращает этот объем в нагнетательную трубу при убывающей подаче насоса (V_max и V_min - объем воздуха в колпаке).

В соответствии с этим давление в колпаке изменяется от p_min до p_max и вновь понижается до p_min. При достаточном воздушном объеме колпака давление в нем во время работы насоса сохраняется практически постоянным и жидкость поступает в напорный трубопровод под постоянным напором.

Степень неравномерности давления в колпаке характеризуется

Чем больше разность (р_max-p_min), а следовательно степень неравномерности давления, тем сильнее колебания скорости жидкости, вытекающей из колпака в нагнетательную трубу. Практически полагают, что при δ = 0,025 изменение скорости жидкости в трубе настолько незначительно, что движение можно считать установившемся.

Аналогичное рассуждение можно провести и применительно к колпаку на всасывающей стороне, с той лишь разницей, что в этом случае давление в колпаке изменяется по ходу поршня в противоположном порядке.

Расчет колпаков сводится, в основном, к определению его размеров, при которых степень неравномерности не превосходит заданной величины.

Приняв процесс сжатия воздуха изотермическим, можно записать

.

Тогда

(1)

Аналогично можно получить

(2)

Разделив (2) на (1), получим

Учитывая, что

можно получить

где - среднее значение объема воздуха в колпаке; - среднее давление в колпаке.

Поскольку а , можно записать

или .

Практически принимают среднее значение объема воздуха в колпаке:

для насосов одинарного действия V_ср=22Fh;

для насосов двойного действия V_ср=9Fh;

для насосов тройного действия V_ср=0,5Fh;

где F и h – соответственно площадь и ход поршня.

Количество воздуха во всасывающем колпаке с течением времени увеличивается вследствие его выделения из растворенного состояния в жидкости, а в нагнетательном наоборот, - убывает, вследствие растворения его в жидкости. Поэтому необходимо периодически удалять воздух из всасывающего колпака и добавлять в нагнетательный, или же обеспечить разделение воздушной и жидкостной сред с помощью резиновой мембраны.

Инерционные потери напора.

Давление в цилиндре насоса не сохраняется постоянным на протяжении хода поршня. Это обусловлено изменением скорости (ускорения) жидкости в трубопроводах и цилиндре, которая соответствует изменению скорости (ускорения) поршня. Если бы площадь сечения трубы f была равна площади поршня F, то скорость и ускорение жидкости в трубе были бы равны скорости и ускорению поршня. Поскольку F>> f, скорость v_x и ускорение j_x жидкости в трубе соответственно больше скорости и ускорения поршня в F/f раз: