РАБОТА С ТЕЧНОСТИ
Движението на течности се извършва чрез тръбопроводи; в този случай движещата сила се определя от разликата в налягането в началната и крайната точка на тръбопровода. От най-високото ниво до най-ниското, течността се движи независимо (по силата на гравитацията): разликата в нивата на течността трябва да е достатъчна, за да постигне дадена скорост и да преодолее всички съпротивления.
В случаите, когато течността трябва да се премести от по-ниско ниво на по-високо ниво или хоризонтално, се използват помпи - хидравлични машини, които предават енергия на течността и повишават налягането.
В зависимост от принципа на работа на помпата може да се извърши увеличаване на енергията и налягането на течността:
1) в обемни помпи x - чрез изместване на течност от затвореното пространство на помпата от тела, движещи се възвратно-постъпателно или въртящи се;
2) в лопаткови или центробежни помпи, x е центробежната сила, която възниква в течността по време на въртенето на работните колела;
3) във вихрови помпи x - интензивно образуване и разрушаване на вихри, които възникват по време на въртенето на работните колела;
4) в струйни помпи x - чрез движеща се струя въздух, пара или вода;
5) в газовия асансьор x - образуването на пяна при подаване на въздух или газ към течността;
6) в инсталация и сифон х - налягане на въздух, газ или пара върху течността.
Буталните помпи са основният тип обемни помпи. При тези конструкции течността се измества от затвореното пространство на помпата чрез възвратно-постъпателно бутало, бутало (точилка) или мембрана. Обемните помпи включват и ротационни, при които течността се измества от зъбни колела, винтове, гърбици и прибиращи се плъзгащи се плочи по време на въртеливото им движение. Най-голямо индустриално значение имат буталните помпи.
Основни части на буталотопомпите са (фиг. 29):
1) корпус на цилиндър или помпа;
2) бутало или бутало (подвижен щифт), по време на възвратно-постъпателното движение на което течността се засмуква в цилиндъра и се изтласква от цилиндъра в изпускателния тръбопровод;
3) клапани, които периодично свързват пространството на цилиндъра със смукателното и изпускателното пространство.
Според вида на задвижването има задвижващи помпи, работещи от електрическо задвижване, и парни помпи, директно свързани с парна машина.
R p% ____ p, Съответно,
r "' r положение на буталото или
Буталата разграничават вертикални и хоризонтални помпи.
Буталните помпи се разделят според начина на действие: прости или еднократни; двойно или многократно действие; диференциал.
Помислете за устройството и принципа на работа на помпите, като ги групирате според последната характеристика, т.е. в зависимост от начина на действие.
Помпи с едно действие. При еднодействащите или еднодействащите помпи за един оборот на вала или два хода на буталото течността се засмуква веднъж в цилиндъра и веднъж се изтласква от него.
В хоризонтална еднодействаща бутална помпа (виж фиг. 29), когато буталото 4 се движи надясно, се образува разредено пространство. Течността под действието на атмосферното налягане се издига през смукателната тръба 1, преминава през смукателния клапан 3, който се отваря и запълва цилиндъра. Когато буталото се движи назад (наляво), смукателният клапан се затваря от налягането на течността, а изпускателният клапан 6 се отваря и течността се изтласква в изпускателния тръбопровод 8.
На фиг. 30 показва диаграма на еднодействаща вертикална помпа. Тази помпа има два клапана и работи подобно на обикновена хоризонтална помпа.действия.
Ориз. 29. Схема на хоризонтална еднодействаща бутална помпа: /—смукателен тръбопровод; 2, 7 - въздушни капачки; 3—смукателен клапан; 4— бутало; 5—цилиндър; c—изпускателен клапан; S - изпускателен тръбопровод.
Ориз. 30. Схема на еднодействаща вертикална бутална помпа: /—цилиндър; 2—бутало; 3—смукателен фитинг; 4—смукателен клапан; 5—нагнетателен клапан; 6— изпускателен фитинг;
Отворът, който буталото нагоре през смукателния клапан 5 засмуква течност и едновременно с това го изтласква навън -
Еднодействащите помпи също включват помпа с проходно (дисково) бутало (фиг. 31). В цилиндъра 1 на помпата буталото 3 се движи през пръта 2, като проходният клапан 4 е блокиран.
Течността над буталото се изпомпва. При движение надолу на буталото, течността под буталото се изтласква последна и GO'! през нагнетателния клапан до горната част на цилиндъра. Така при един ход на буталото течността се засмуква и изпомпва, докато другият ход е на празен ход. Това причинява значителна неравномерна работа на такива помпи.
Помпи с двойно действие. При помпите с двойно действие засмукването и изпразването се извършват при всеки ход на буталото. Помпите с двойно действие могат да се разглеждат като състоящи се от две помпи с едно действие. Имат четири клапана и едно бутало.
В хоризонтална помпа с двойно действие (фиг. 32), когато буталото се движи надясно, течността се засмуква в лявата страна на цилиндъра през клапан 1 и едновременно през изпускателния клапан 4 тече от дясната страна на цилиндъра в напорния тръбопровод; по време на обратния ход на буталото, напротив, засмукването се извършва в дясната страна на цилиндъра през клапан 2, а вляво изпускане през отворен изпускателен клапан 3. Помпите с двойно действие се предлагат в хоризонтални и вертикални варианти.
Диференциални помпи. При помпи от този тип засмукването на течността става с един ход, а инжектирането се извършва с два хода на буталото или буталото.
Диференциалните помпи също се произвеждат хоризонтални и вертикални.
/-цилиндър; 2— прът; 3—проходно бутало; 4—пръстеновиден изпускателен клапан; 5—смукателен клапан.
При хоризонтална помпа (фиг. 33), когато буталото се движи надясно, течността се засмуква в лявата страна на цилиндъра и се изтласква от дясната. Когато буталото се движи назад (наляво), смукателният клапан 1 се затваря и течността се изтласква през отворения изпускателен клапан 2 от лявата страна на цилиндъра надясно. Тъй като обемът на дясната страна на цилиндъра е по-малък от лявата страна с обема, зает от буталото, част от течността се изтласква в изпускателния тръбопровод. Възможно е и така
Ориз. 32. Схема на помпа с двойно действие: фиг. 33. Диаграма на диференциална помпа:
V. 2—смукателни клапани; 3, 4—нагнетател - /—смукателен клапан; 2—вентил за доставка, nye клапани.
Вземете напречните сечения на буталото и пръта, така че подаването на течност по време на хода на буталото напред и назад да бъде същото, както при помпите с двойно действие. Диференциалната помпа се различава благоприятно от последната с по-малък брой клапани.
Производителност. Производителността на помпата се определя от обема на течността, подадена от нея към напорния тръбопровод, и обикновено се изразява в m3 / h.
- площ на буталото в lї2 (D - диаметър на буталото в l); -
Fm = ^---------- площ на буталния прът в x2 (d е диаметърът на буталния прът в x);
S - ход на буталото в w;
P - броят на оборотите на вала или броят на двойнитеходове на буталото в минута.
Тогава обемът на течността, изпомпвана от еднодействаща помпа за оборот на вала, ще бъде fS m2. Следователно, теоретичната производителност на еднодействаща помпа е:
По време на работа на всяка помпа винаги възниква изтичане на течност, т.е. част от течността, която се захранва с енергия, не навлиза в напорния тръбопровод. В резултат на това действителният дебит или производителност на помпата Qe е по-малък от теоретичния Q. Съотношението на обема течност, действително доставен от помпата, към теоретичния се нарича обемна ефективност или коефициент на пълнене и се обозначава
По този начин действителната производителност на еднодействаща помпа е:
Qe = 60fSmo m3/h (1—11 Per)
В помпа с двойно действие (вижте фиг. 32), когато буталото се движи надясно, се всмуква количество течност, равно на fS m3, и (f - fm) S m3 се изтласква от дясната страна на цилиндъра. По време на обратния ход буталото изпомпва fS ms от лявата страна на цилиндъра и едновременно засмуква 5 m3 в дясната (/-/sh) страна. Следователно, за един оборот на вала на помпата, течността ще се подава към изпускателния тръбопровод:
(/ - /w) ^ + /5 = (2/ - /w) 5 x3
Ако помпата прави n rpm, тогава нейната теоретична производителност е равна на
Q = 60 (2/ - fJSn m3/h (1-114)
Действителна производителност на помпата
Qe \u003d 60 (2 / - / w) S "7] 0 m3 / час (1 - 114a)
При диференциална помпа, когато буталото се движи надясно (виж Фиг. 33), fS m3 течност се засмуква в лявата страна на цилиндъра и (/ - /sh) S m3 едновременно се изтласква от дясната страна. По време на обратния ход на буталото fS m3 течност се изтласква от лявата страна на цилиндъра през нагнетателния клапан, но в същото време в дясната страна на цилиндъра се освобождава пространство, равно на (/ -/sh) 5 m3, изпълнено стечност, в резултат на което течността се изтласква само в нагнетателния тръбопровод
FS - (/ - /sh) 5 \u003d /sh5 1zh3
Така по време на един пълен (напред и назад) ход на буталото ще се подаде течност:
Следователно, производителността на диференциална помпа се определя от формули (1-113) и (1-113a), както и за еднодействаща помпа.
Ако приемем, че площта на буталото е равна на половината от плоскостта - £ f
Пощадете буталото, т.е. fsh \u003d - y-, след това количеството подадена течност
Диференциалната помпа ще бъде една и съща, когато буталото се движи надясно и наляво, т.е. захранването и консумацията на енергия ще бъдат еднакви и за двата хода на буталото.
Обемна ефективност Стойността на обемната ефективност t;0 зависи от следните причини. При помпите винаги има забавяне на отварянето и затварянето на клапаните, в резултат на което течността изтича през отворени клапани. Изтичане на течност възниква и чрез течове в уплътненията и свързващите части на помпата.
Най-важната причина една помпа да намали подаването на течност е наличието на въздух в смукателната течност. Това се дължи на освобождаването на въздух от течността при налягане под атмосферното, както и поради проникването на въздух през течове в смукателния тръбопровод.
При правилния дизайн на помпата въздухът не се натрупва в горната част на цилиндъра, а напуска с течността през клапаните в тръбата за налягане. Ако помпата не е проектирана правилно, в нея могат да се образуват въздушни „възглавници“. Поради разширяването на въздуха в "торбичките" и неговото компресиране по време на инжектиране, подаването на течност от помпата намалява.
Влиянието на въздушните "възглавници" е толкова по-значимо, колкото по-голямо е разреждането и последващото компресиране, т.е.повече повдигане на засмукване и изпускане.
При големи помпи с добра конструкция обемната ефективност обикновено достига tj0 = 0,97-0,99; за помпи със среден капацитет (Q = 20-300 m
За да решите последното уравнение, са дадени от връзката -^- и изберете
Въз основа на експериментални данни, броят на оборотите n, съответстващи на предвидените условия на работа на помпата.
При тези средни скорости те се вземат в диапазона 0,8–8, в зависимост от конструкцията на помпата: за хоризонтални помпи, 1,4–3,0; вертикален 0,8-2,0; високоскоростен 0,9-1,1; директно действащи 0,9-1,5 и за хидравлични пресови помпи 3-8.