5.5. Мощность насоса

Различают мощность: полезную N_п; потребля­емую насосом N; привода, т.е. двигателя насоса N_дв.

Полезная мощность насоса N - мощность, сообщае­мая насосом подаваемой жидкой среде. Она определяет­ся по формуле:

N_п = Q  P, (5.12)

где Q - подача насоса, м³/с;

Р - давление, развиваемое насосом, Н/м².

Мощность, потребляемая насосом N, определяется по формуле:

N = N_п /  , (5.13)

где  - общий КПД насоса; общий КПД насоса составля­ет  = 0,80-0,85 и определяется по формуле:

 = _об  _г  _мех , (2.22)

_об - объемный КПД, учитывающий потери на перетекание жидкости через зазоры; _об = 0,97 - 0,98;

_г - гидравлический КПД, учитывающий потери напора (давления) на трение в жидкости; _г = 0,87 - 0,90;

_мех - механический КПД, учитывающий потери на тре­ние в механизме насоса (в сальниках, в трансмиссии и др.); _мех =0,94-0,96.

Мощность привода, т.е. электродвигателя насоса N_дв определяется по формуле:

N_дв = N_п / (  _пер)  K , (2.21)

где K - коэффициент запаса мощности; K = 1,05 - 1,3;

 - КПД насоса;

_пер - КПД передачи (трансмиссии).

5.6. Воздушные колпаки

Режим движения жидкости во всасывающих, нагнетательных трубопроводах и в рабочих камерах пор­шневых насосов неустановившийся. Это обуславливает возникновение инерционных сил, ухудшающих работу насосов, усугубляющееся с увеличением частоты враще­ния вала кривошипа и длины трубопроводов.

Для преобразования неустановившегося движения в ус­тановившееся, улучшения условий всасывания и уменьше­ния пульсации подачи жидкости применяются воздушные колпаки 11 (рис. 46), устанавливаемые на всасывающих и нагнетательных трубопроводах (чаще на последних).

Воздушный колпак (рис. 50), установленный на вса­сывающем трубопроводе, служит для выравнивания в нем во времени скорости движения жидкости, что способ­ствует уменьшению влияния сил инерции.

Во время всасывания жидкость в рабочую камеру по­ступает из воздушного колпака 1, в верхней части которо­го находится воздух с практически постоянной массой, а объем изменяется непрерывно с изменением давления. Одновременно с отсосом жидкости из воздушного колпака происходит поступление ее в него из всасывающего трубо­провода. Диаметр патрубка между насосом и воздушным колпаком больше диаметра трубопровода на входе в воз­душный колпак и поэтому жидкости из воздушного кол­пака в цилиндр уходит больше, чем поступает в него. Уро­вень ее в воздушном колпаке в течение всасывания уменьшается, а разряжение возрастает. Это приводит к тому, что в период нагнетания из всасывающего трубопровода жидкость продолжает поступать в воздушный кол­пак, увеличивая в нем давление.

При достижении поршнем крайнего левого положения процесс нагнетания прекращается, и при его движении впра­во начинается процесс всасывания. Цикл повторяется.

рис. 50. Схема поршневого насоса

с воздушными колпаками:

1 - всасываю­щий колпак;

2 - нагнетательный колпак

Таким образом, при воздушном колпаке на всасываю­щем трубопроводе жидкость движется в нем не только в процессе ее всасывания, но и при нагнетании. Скорости по всей длине всасывающего трубопровода выравнивают­ся. При достаточно больших размерах воздушного колпа­ка движение жидкости во всасывающем трубопроводе до воздушного колпака можно считать установившимся, за исключением движения в патрубке между воздушным кол­паком и насосом, а также в самой рабочей камере. Сопро­тивления уменьшаются во всасывающем трубопроводе. Так как ускорение сообщается лишь небольшому объему жид­кости между воздушным колпаком и рабочей камерой, то на этом участке и будет неравномерность движения. По­этому воздушный колпак во всасывающем трубопроводе необходимо устанавливать как можно ближе к насосу, иначе теряется смысл его установки.

Установка воздушного колпака на всасывающем тру­бопроводе увеличивает высоту всасывания и уменьшает колебания давления в процессе всасывания.

Воздушные колпаки 2 чаще всего устанавливаются на нагнетательном трубопроводе. В этом случае они так же, как и для воздушного колпака на всасывающих тру­бопроводах снижают пульсацию жидкости, сокращают потери напора в нагнетательном трубопроводе, создают в нем установившееся движение. Так как давление в воз­душном колпаке высокое, то воздух растворяется в жид­кости и уносится из него в нагнетательный трубопровод.

Для поддержания постоянного количества воздуха в воздушном нагнетательном колпаке имеются специальные устройства 13 (рис. 46) (патрубки с воздушными обрат­ными клапанами), через которые воздух поступает в воз­душный колпак в процессе всасывания и благодаря чему в нем поддерживается постоянное количество воздуха.

Воздушные колпаки устанавливаются как можно ближе к насосу, или же непосредственно на насосе. Чем больше объем воздушных колпаков, тем больше равномерность подачи и меньше пульсация давления. Так как величина колебаний подачи жидкости зависит от типа насоса, то и размеры воздушных колпаков зависят от этого. Приближенная зависимость объема воздуха в воздуш­ных колпаках от типа насоса приводится в таблицах.

Полный объем воздушного колпака должен быть в 1,5 раза больше объема, занятого воздухом.

Для воздушных колпаков предъявляются следующие требования:

1) объем колпака не менее указанного в таблице;

2) колпак располагается как можно ближе к насосу;

3) через колпаки должна проходить вся перекачива­емая жидкость.