Объемные насосы поршневого типа простого, двойного и многократного действия. Устройство и принцип действия, подача действительная q, теоретическая qt. Графики подачи.

Ц илиндр 1 сопряжён с клапанной коробкой 2, в гнёздах которой расположены всасывающий 3 и нагнетательный 4 клапаны.

Поршень 5 движущийся в цилиндре возвратно-поступательно, производит попеременно всасывание из трубы 6 и нагнетание в трубу 7. Привод поршня осуществляется от двигателя через кривошипно-шатунный механизм.

Недостатки

- скорость поршня ограничена действием инерционных сил, поэтому соединение их высокооборотным электродвигателем затруднено.

- обладает неравномерностью подачи.

В зависимости от конструкции, назначения и условий работы поршневые насосы классифицируются:

по числу подач за один двойной ход поршня насоса;

по расположению цилиндров; по конструкции поршня;

по способу соединения с двигателем.

В насосе простого действия при одном двойном ходе поршня, т.е. за один оборот вала двигателя насоса, объём выталкиваемой жидкости V=F ∙ S , где

- площадь поршня, м²;

S - расстояние между мёртвыми точками, м.

Теоретическая производительность насоса простого действия

, м³/сек, где

n – число двойных ходов поршня в минуту;

D – внутренний диаметр цилиндра, м;

S – ход поршня, м;

F – площадь поршня, м²;

V – объём камеры, м³.

Действительная производительность насоса простого действия

, м³/сек, где

η_о- объёмный КПД (0,8-0,9), учитывает потери жидкости через неплотности, через клапаны, которые закрываются не мгновенно.

Н асос двустороннего действия создает подачу:

.

В следствие соединения поршня насоса с двигателем посредством приводного механизма движение жидкости в насосе и в трубах происходит неравномерно. Поршень в крайних положениях меняет направление движения и скорость его при этом равна нулю, а в среднем положении поршня скорость максимальна. Если насос имеет несколько цилиндров, поршни которых приводятся в движение от общего коленчатого вала (многопоршневой насос), то его подача получается умножением подачи одного поршня на их число. Характерными для поршневых насосов величинами являются: отношение хода поршня к диаметру S/D и средняя скорость поршня S/D=0,8 - 2 ; С_{п ср}=0,5-0,9 м/с.

η₀ – объёмный кпд насоса, вентилятора, η₀ = 0,85÷0,97;

η₀ , где

ΔQ_ут – расход утечек;

Теоретические характеристики поршневого

н асоса при переменной частоте вращения представляются семейством прямых линий, параллельных оси ординат (ось напоров). Действительные же характеристики отклоняются от теоретических и показаны штриховыми линиями. Указанное отклонение объясняется тем, что при повышении напора объемный КПД насоса уменьшается вследствие увеличения утечек.

Регулирование подачи

- изменение числа оборотов;

- изменение длины хода поршня (изменение радиуса кривошипа r);

- перепуск части жидкости во всасывающую линию.

№ 14.

Поршневые компрессоры простого, двойного и многократного действия. Устройство, производительность. Влияние мертвого пространства на производительность компрессора.

Устройство поршневого компрессора простейшего аналогично поршневому насосу, также и принцип действия, однако система клапанов работает по-другому.

В процессе всасывания клапан закрыт в течение всего процесса сжатия. Нагнетательный клапан закрыт до тех пор, пока разность давлений в цилиндре и нагнетательном патрубке преодолеет натяжение пружины. Когда это произойдёт, нагнетательный клапан откроется, и поршень будет вытеснять газ в напорный трубопровод. Если давление в цилиндре при подаче газа Р₂ ,то объём газа, подаваемого компрессором при этом давлении, будет V_под . При сжатии температура газа повышается. Когда поршень придёт в крайнее положение, вытеснит из цилиндра не весь газ, и часть газа в количестве V_M останется в цилиндре, где V_M называют мёртвым объёмом или мёртвым пространством. В начале обратного хода поршня нагнетательный клапан закроется и остаток газа будет расширяться. Расширение газа будет происходить до тех пор, пока давление в цилиндре не понизится до Р₁<Р₀, где Ро - давление в пространстве, из которого компрессор всасывает газ. Под влиянием разности давлений Р₀- P₁ всасывающий клапан откроется и поршень будет всасывать газ в цилиндр. Поршневые компрессоры обычно выполняются с водяным охлаждением. Объём мёртвого пространства оценивается в процентах рабочего объёма цилиндра, и называют относительным объёмом мёртвого пространства.

- площадь поршня, м²;

Теоретическая подача компрессора

, м³/сек, где

n – число оборотов или двойных ходов поршня кривошипа в минуту;

D – внутренний диаметр цилиндра, м;

S – ход поршня, м;

F – площадь поршня, м²;

i – число всасываний в первой ступени.

Действительная производительность насоса простого действия

, м³/сек, где

λ - коэффициент подачи;

λ = λ₀ ∙ λ_г ∙ λ_вл ∙ λ_др ∙ λ_Т , где

λ₀ – объёмный коэффициент компрессора, характеризует использование рабочего объёма цилиндра;

λ_г – коэффициент герметичности, учитывает утечки через уплотнения штока, клапанов, поршня;

λ_вл – коэффициент влажности, учитывает водяные пары в составе всасываемого газа;

λ_др – коэффициент дросселирование, учитывает потери давления во всасывающей линии (фильтр, клапан);

λ_Т – температурный коэффициент, учитывает нагрев газа от горячих поверхностей клапана и стенок цилиндра.

Коэффициент эффективности

λ_эф = λ_г ∙ λ_вл ∙ λ_др ∙ λ_т;

λ_эф = 1,01 ÷ 0,022 ∙ , где

ε – степень повышения давления.

Объём мёртвого пространства влияет на подачу компрессора отрицательно.

Мёртвое пространство влияет на подачу тем сильнее, чем выше степень повышения давления компрессора. Если степень повышения давления компрессора превышает 7, то процесс сжатия ведут в нескольких ступенях последовательно включаемых, при этом газ охлаждают на переходе ступеней.

№15