Процесс всасывания.Особенность всасывания поршневого насоса, в отличие от центробежного, заключается в том, что скорость движения жидкости во всасывающей трубе не остается постоянной с течением времени. Она изменяется пропорционально переменной скорости движения поршня. Из графика на рис. 6.27, а видно, что в первую половину хода поршня скорость его увеличивается от нуля до максимума, во вторую – уменьшается от минимума до нуля.
При нормальной работе насоса всасываемая жидкость неразрывно следует за поршнем. Поэтому в первую половину хода поршня жидкость во всасывающей трубе движется ускоренно, а во вторую – замедленно.
Часть напора , соответствующего давлению на свободной поверхности питательного бака (рис. 6.23), в первую половину хода поршня затрачивается на сообщение жидкости ускорения. Благодаря этому разрежение под поршнем увеличивается.
Во второй половине хода поршень наоборот движется замедленно, с отрицательным ускорением, жидкость тормозится замедляющим своё движение поршнем, и давление под поршнем возрастает. На рис. 6.28 представлена схема всасывающей линии поршневого насоса.
Рис. 6.28. Схема всасывающей линии поршневого насоса
Запишем уравнение Бернулли для сечений 0–0 и х–х:
Здесь – давление на свободной поверхности питательного бака, – давление в полости насоса, – высота всасывания, – скорость движения поршня, – суммарные гидравлические потери всасывающей линии, – гидравлические сопротивления всасывающего клапана, – напор, затрачиваемый на преодоление инерционного сопротивления жидкости благодаря неустановившемуся характеру ее движения во всасывающей линии.
Рассмотрим каждый член уравнения (6.63) в отдельности.
Довольно часто . В химической технологии встречаются случаи, когда питательный бак закрыт. В этом случае с течением времени давление будет уменьшаться. Предполагая, что объем воздуха над жидкостью в питательном баке меняется по изотерме, получим формулу для расчета давления :
где – первоначальное давление воздуха над жидкостью, – первоначальный объем воздуха над жидкостью, – подача насоса, – время наблюдения.
Давление должно быть меньше давления , иначе не будет всасывания. Чем меньше , тем лучше условия для всасывания. Нижний предел давления обусловлен кавитацией. Если (давление парообразования жидкости при данной температуре), будет кавитация и наступит ударная работа насоса. Поршень в момент всасывания оторвется от жидкости, и в начале нагнетания произойдет удар поршня о жидкость. Следовательно, крайнее значение .
Высота всасывания в уравнении (6.63) является искомой величиной. Скоростной напор поршня меняется по закону синуса:
wп 2 /2g = (wrsinj) 2 /2g. (6.65)
Так как жидкость во всасывающей трубе движется непрерывно вслед за поршнем, то исходя из условия неразрывности потока получим выражение для скорости жидкости во всасывающей трубе:
Определим суммарное гидравлическое сопротивление всасывающей линии :
Как видно из выражения (6.66), , как и скоростной напор поршня, меняется по закону синуса.
Гидравлическое сопротивление всасывающего клапана определяется по формуле:
где – коэффициент сопротивления клапана, – скорость жидкости при прохождении через седло клапана. Скорость определяется из условия неразрывности:
где – площадь поперечного сечения седла. Тогда получим:
Как видно из выражения (6.68), меняется по закону синуса.
Рассмотрим инерционные потери напора . Сначала найдем массу жидкости, находящейся во всасывающей линии длиной , и её ускорение:
Согласно второму закону Ньютона найдем силу инерции :
Относя силу инерции к площади всасывающей линии и к rg, получим выражение для инерционного напора :
Итак, инерционный напор меняется по закону косинуса.
Как известно, при j = 0, sin j = 0, cos j = 1,
при j = p/2, sin j = 1, cos j = 0,
при j = p, sin j = 0, cos j = –1
Расчеты показывают, что
Поэтому анализ уравнения (6.63) проведем при максимальном значении инерционного напора , т.е. при j = 0. Тогда будем иметь:
При j = 0 инерционный напор имеет максимальное значение, это положение поршня наиболее опасное с точки зрения закипания жидкости, так как давление в полости насоса имеет минимальное значение .
Уравнение (6.70) позволяет решить задачи:
– определение допустимой высоты всасывания при ;
– определения допустимого числа оборотов вала кривошипа при ;
Определим высоту всасывания. Максимальное значение определяется при :
где – кавитационный запас.
Допустимая высота всасывания для воды при нормальных условиях не превышает 4,0–5,5 м.
Определим частоту вращения вала кривошипа. Из уравнения (6.70) получим:
Допустимое значение должно быть меньше максимального .
Разумеется, возможно постановка задач определения предельных значений , и других параметров насоса.
Дата добавления: 2018-05-10 ; просмотров: 2264 ;
Познавали в ноябре:
Болота Челябинской области
Ледяной покров океанов и направленность климатических процессов земли
Растительность Керченского полуострова
Схемы самолетов и особенности их продольной балансировки
- I.1.3 ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС. ИЗОПРОЦЕССЫ
- V. Новообразования (доброкачественные и злокачественные) и диспласти-ческие (опухолевые) процессы.
- XIX. ХОЛОДИЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ
- Автогенетические процессы и половой отбор
- АДИАБАТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В АТМОСФЕРЕ
- Анализ изменения давления в цилиндре насоса в период всасывания
- Анализ изменения давления в цилиндре насоса в период нагнетания
- Баромембранные процессы.
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
Публикации по медицине
Публикации по педагогике
Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.
Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org — Познайка.Орг — 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей. Генерация страницы за: 0.011 сек.
Нагнетание насоса: принцип работы оборудования и основные характеристики
В большом разнообразии насосов сложно разобраться. Для каждого насоса характерны свои конструктивные особенности, а также способы всасывания и нагнетания жидкости газов. Абсолютно все насосы объединяет один принцип работы. Движения жидкости в них происходит из-за разности давления на входе и выходе в трубопровод. Рассмотрим, как работают основные типы насосов, по каким принципам они классифицируются и узнаем что такое всасывание и нагнетание.
Насос в разрезе
Принцип работы насоса
В основе работы всех насосов лежит один принцип и общие свойства. Понятия, характеризующие работу: всасывающий и нагнетающий патрубки, напор, подача, мощность, минимальный избыточный напор всасывания и допустимая высота всасывания.
Так всасывающий патрубок – это место, где происходит забор жидкости в гидравлической системе.
Патрубок из которого выходит жидкость – напорный или нагнетающий. Под напором понимают высоту столба жидкости.
Напор – количество перекачанной жидкости за временной отрезок. Мощность насосов измеряют в киловаттах (кВт). Эта единица означает количество потребляемой энергии за единицу времени. Чем больше эта цифра, тем мощнее оборудование.
Определение минимальный избыточный напор всасывания означает количество механической энергии при входе в насосную установку. Если этот показатель ниже допустимого, вовремя работы возникают пузырьки воздуха. Они начинают лопаться, и влияют на работу (посторонний шум и гидравлические удары).
Доступная высота всасывания – это совокупность значений давления жидкости в заборном резервуаре и сопротивлением трубопроводных магистралей.
Купить насос и другое необходимое оборудование для системы водоснабжения можно в нашем интернет-магазине.
Конструкция насоса
Насосы делят на типы в зависимости от особенностей конструкции. Типы насосов:
- водоподъёмное колесо;
- подъёмный винт Архимеда;
- поршневой;
- сильфонный;
- крыльчатый;
- шиберный;
- шестеренный;
- кулачковый;
- импеллерный;
- синусный;
- винтовые;
- перистальтический;
- вихревые;
- газлифт;
- мембранный;
- оседиагональный;
- центробежный;
- многосекционный;
- трехвинтовой;
- струйный;
- гидротаранный;
- спиральный;
- ламинарный.
Принцип действия центробежного насоса
Объёмные и центробежные насосы
По принципу действия насосы можно разделить на объёмные и центробежные. Объёмные насосы действуют на силах давления. Рабочая камера в них объединена с входов и выходов периодическим соединением. Такое оборудование подходит для перекачки тяжёлых и густых жидкостей. Их относят к высоконапорным.
Объёмные насосы не подходят для транспортировки загрязнённых жидкостей. Главные особенности: большая вибрация во время эксплуатации (их монтируют на мощные подставки), неравномерная подача и самовсасывание жидкости, герметичность, цикличность, независимость давления. Примеры объёмных насосов: импеллерные, пластинчатые, винтовые, поршневые, перистальтические, мембранные.
Центробежные насосные установки действуют из-за сил инерции. Нагнетание и всасывание в насосе происходит с двойным преобразованием энергии. Кинетическая энергия переходит в потенциальную. Рабочая камера, вход и выход объединены постоянным соединением. Для них характерна равномерная подача и ровная (без вибраций) работа.
Они не могут работать без жидкости внутри (сухое всасывание). Примеры динамичных насосов: лопастные, осевые, вихревые, струйные и гидротараны.
Схема работы насоса
Нагнетание и всасывание насоса
В работе всех видов насосов есть две основные характеристики: всасывание и нагнетание. Нагнетание насоса – это процесс выдавливания жидкости в нагнетательный трубопровод. Он зависит от конструкции насоса и принципов работы.
Всасывание насоса – это процесс разрежения в рабочей камере. В увеличенную камеру попадает жидкость под действием давления. Дальше рабочий элемент выталкивает его в трубопровод.
Эти процессы происходят из-за разного давления в емкостях насоса. Всасывание происходит при помощи разреженного пространства в механизме. Нагнетание выполняется за счет избыточного давления.
Процесс всасывания и нагнетания в поршневом насосе
Нагнетательная линия поршневого насоса – это закрытая камера, в которой поршень выполняет возвратные и поступательные движения. Всасывание выполняется, когда поршень выходит из резервуара. Объём рабочей камеры увеличивается. Когда поршень движется обратно, поступившая жидкость выталкивается. В поршневых насосах всасывание и нагнетание сменяется, не меняя объёма.
Движение жидкости между рабочей камерой, напорным и всасывающим патрубками происходит при помощи распределительных клапанов. В насосах этого типа применяют: тарельчатые, шаровые, откидные клапаны. Их используют в системах с оборотами ниже 200 раз в минуту. Кольцевые клапаны применяют в быстроходных (выше 200 оборотов в минуту) поршневых насосах.
Существует два вида поршневых насосов: простые и двойного действия. В оборудовании двойного действие по бокам поршня расположено по рабочей камере. В таких конструкциях всас и нагнетание насоса происходит после каждого движения поршня.
Схема центробежного насоса и направления движения жидкости в нем
Центробежные насосы и их производительность
Всасывание и нагнетание насоса центробежного типа выполняется под действием вращающегося колеса с лопатками внутри корпуса в виде спирали. Жидкость движется равномерно и без остановок под влиянием центробежной силы.
На выходы скорость жидкости увеличивается.
На напор и производительность центробежного насоса влияет количество оборотов рабочего механизма. Для измерения напора вычисляют теоретические и действительные показатели.
Под теоретическим напором принято понимать на входе и выходе из патрубков рабочей камеры
Действительный напор – это фактический показатель, полученный с учетом потерь энергии после преодоления гидравлического сопротивления в рабочем колесе.
В видео рассказывают об основных типах насосов и их принципах работы
Линии всасывания и нагнетания
Линия всасывания – это трубопровод или шланг, через которую проходить жидкость на всас патрубок. Резервуар или емкость должна располагается на максимально близком расстоянии к насосу. На линии всасывания не должно быть дополнительных трубопроводов и клапанов. Чем больше диаметр трубопровода, тем меньше шансов возникновения пузырьков (кавитации).
Линия нагнетания насоса – это рабочая камера, из которой выходит жидкость в напорный патрубок. Сюда включены: дроссельный и обратный клапаны. Регулировка подачи жидкости происходит при помощи дроссельного клапана. Для защиты от кавитации и предотвращения ухода жидкости во время отключения используют обратный клапан.
Располагается он между насосом и дроссельным клапаном.
Что такое насосы и как они работают
Насос это устройство, которое добавляет энергию жидкости, чтобы она могла перемещаться из одной точки в другую. Основное его назначение перекачивать воздух или жидкость. Они используются в аквариумах, септических системах, для автомобилей. Существует большое количество различных типов насосов и множество способов их использования.
Как правило, они делятся на две категории: автоматические и ручные. Автоматические насосы обычно работают от внешнего источника питания. По большей части, источником энергии является электричество.
Некоторые автоматические насосы могут работать от батареи, однако они не так мощны, как те, которые подключаются к электрической розетке. Ручные насосы работают с помощью руки или ноги человека, который перемещает воздух или жидкость.
Большинство насосов в жилых и коммерческих помещениях обрабатывают воду, и они находят применение во многих строительных системах: пожарные насосы обеспечивают подачу воды под давлением для пожарных и автоматических гидрантов, вспомогательные насосы подают питьевую воду на верхние этажи высотных зданий, а гидронические насосы играют важную роль в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, которые обеспечивают тепло и охлаждение с помощью воды.
Автомобильный насос
Все шины быстро теряют давление, будь то утечка воздуха, падение температуры окружающего воздуха, или медленно из-за нормального просачивания воздуха через резину. Ненакачанные шины также потребляют больше энергии, что повышает расход топлива на вашем автомобиле. Вот почему важно иметь в своей машине автомобильный насос.
Механический (ручной или ножной)
Обычно это простое расположение поршня/цилиндра, который всасывает воздух через простой односторонний клапан, а затем сжимает его иногда в накопительный бак. Этот простой инструмент имеет поршень кожаного типа, который позволяет воздуху обходить его при движении вверх, но плотно закрывается для сжатия того же заряда при нажатии.
Автоматический
Это инструмент с электроприводом, подключающийся чаще всего к розетке. Перекачивает воздух по патрубкам с помощью привода, работающего от электричества. Достаточно удобный тип инструмента, однако менее безопасный и более дорогой, если сравнивать с механическим насосом для машины.
Принципы работы насоса
Первичной целью насоса является перемещение жидкости из одной точки в другую путем вытягивания, толчка, броска или комбинации этих методов. У каждого насоса есть силовая часть, будь то паровая турбина, поршневой паровой двигатель, паровая струя или какой-то электродвигатель. Каждый насос также имеет жидкостную часть, в которой жидкость поступает (всасывает) и покидает (нагнетает) насос.
Часто, когда человек думает о насосе, он представляет тип воздушного насоса, который будет накачивать шины. Многие не понимают, что в системе очистки выхлопных газов автомобиля часто используется воздушный насос. Существует несколько различных типов, которые могут использоваться для накачки шин автомобиля.
Могут использоваться ручные насосы, но требуют больших физических усилий. Наиболее популярным способом накачки шин автомобиля является использование автоматического воздушного насоса/компрессора, как те, которые встречаются на многих автозаправочных станциях.
В дополнение к накачке колёс и поддержанию бесперебойной работы системы очистки выхлопных газов автомобиля, существует несколько других способов использования продуктов очистки воздуха в автомобиле.
- В аквариумах и рыбных прудах необходимо поддерживать воду хорошо насыщенной кислородом.
- В септических системах для стимулирования роста бактерий, потребляющих твердые отходы.
- Воздушный компрессор часто используется для работы электроинструментов.
На борту судна насосы используются для выполнения ряда основных работ. Перекачивает питательную воду в котел, отводит конденсат из конденсаторов, подает морскую воду в топку, циркулирует воду для охладителей и конденсаторов, очищает трюмы, перекачивает мазут, сливает мазут в горелки и двигатели и выполняет многие другие функции.
Эксплуатация судовой двигательной установки и почти всех вспомогательных механизмов зависит от правильной работы насосов.Отказ может привести к выходу из строя всей установки.
Консультанты smsm.ru подскажут вам с выбором и помогут приобрести нужный насос.
Типы насосов
Существует большое разнообразие конструкций, но большинство приборов можно разделить на следующие классы:
- Механический вакуумный насос
- Поршневой насос
- Роторный насос (шестерня, винт и крыльчатка)
- Комбинация роторного и поршневого насосов
- Динамические насосы давления
- Центробежный насос
- Насос специального действия (осевой